目的旨在有效解決稠油化學(xué)冷采過程中降黏劑竄流現(xiàn)象嚴(yán)重、油藏動(dòng)用效率低的問題，支撐稠油綠色高效開發(fā)。方法基于稠油冷采降黏劑高效降黏洗油與凍膠分散體調(diào)剖劑儲(chǔ)層調(diào)控的協(xié)同效應(yīng)，采用復(fù)配方式構(gòu)建了稠油冷采用凍膠分散體調(diào)驅(qū)體系，測(cè)試其基本性能，并使用界面擴(kuò)張流變儀以及流變儀，考查了體系的界面流變特性和剪切應(yīng)力特性。結(jié)果體系由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06%~0.12%的凍膠分散體和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%~0.15%的降黏劑組成，為粒徑均一的低黏流體，能夠降低界面張力并乳化稠油，降黏率達(dá)到95%以上。體系中降黏劑在油水界面的吸附行為決定了體系的乳化降黏能力，降黏劑通過吸附在凍膠分散體的表面提高了體系的聚結(jié)穩(wěn)定性，并考查了組分含量及油藏條件對(duì)以上過程的影響。結(jié)論構(gòu)建了一種兼具儲(chǔ)層調(diào)控和高效降黏能力稠油冷采用凍膠分散體調(diào)驅(qū)體系，探明了體系中各組分間的相互作用機(jī)制，為稠油化學(xué)冷采提供了技術(shù)支持。

實(shí)驗(yàn)部分

試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)所用材料：凍膠分散體，實(shí)驗(yàn)室自制[18]；稠油冷采降黏劑，上海諾頌實(shí)業(yè)有限公司；實(shí)驗(yàn)用模擬地層水礦化度8 000 mg/L(NaCl與CaCl2質(zhì)量比為9∶1)；所用稠油樣品為勝利油田河口采油廠的特超稠油，油藏溫度為50℃，樣品基礎(chǔ)性質(zhì)及組成見表1和表2。

表1稠油樣品基礎(chǔ)性質(zhì)

實(shí)驗(yàn)所用儀器：激光粒度分布儀(Bettersize2000，丹東百特儀器有限公司，中國(guó))；旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)(DV2T，BROOKFIELD，美國(guó))；旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀(芬蘭kibron)；界面擴(kuò)張流變儀(Tracker，TECLIS Scientific，法國(guó))；高溫高壓流變儀(HAAKE MARS 60，Thermo Fisher Scientific，美國(guó))等。

實(shí)驗(yàn)方法

基本性能測(cè)試

使用激光粒度分布儀對(duì)稠油冷采用凍膠分散體調(diào)驅(qū)體系的粒徑分布進(jìn)行測(cè)定，使用旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀測(cè)定體系與稠油界面張力，使用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)量體系黏度及稠油乳液黏度。將不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的體系與稠油樣品進(jìn)行機(jī)械攪拌獲得稠油乳液并測(cè)定其黏度，計(jì)算乳化降黏率。

界面流變特性測(cè)試

使用界面擴(kuò)張流變儀，通過懸滴法對(duì)液滴的周期性擾動(dòng)，利用滴外形分析方法測(cè)試界面張力響應(yīng)，研究界面層分子吸附與脫附過程，并對(duì)體系動(dòng)態(tài)界面張力(固定振蕩頻率為0.5 Hz)和不同振蕩頻率下的界面擴(kuò)散模量進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試溫度為50℃。界面擴(kuò)張模量定義為界面張力變化與界面面積相對(duì)變化的比值，見式(1)。

圖1為在不同降黏劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，體系油水界面張力的變化情況。從圖1可知，在降黏劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%~0.10%時(shí)，界面張力隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而降低。當(dāng)降黏劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0.10%時(shí)，界面張力開始上升。在低質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，降黏劑在油水界面上形成吸附膜，降低界面張力。當(dāng)降黏劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過臨界膠束含量后，降黏劑在界面聚集數(shù)量增加，吸附層排布更不規(guī)則，導(dǎo)致界面張力升高。

圖2為體系組成對(duì)動(dòng)態(tài)界面張力及界面擴(kuò)張模量的影響。圖2(a)和圖2(c)呈現(xiàn)了凍膠分散體質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)界面流變性質(zhì)的影響。其中，降黏劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持為0.10%。隨著振蕩時(shí)間的增加，體系界面張力逐漸趨于穩(wěn)定。凍膠分散體在高質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，穩(wěn)定界面張力明顯更高，這是由于在降黏劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變時(shí)，油水界面上降黏劑分子數(shù)量相對(duì)固定凍膠分散體在油水界面的吸附量隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大逐漸增加，擠占了降黏劑分子在界面吸附位置。同時(shí)，由于體系黏度上升，降低了降黏劑向界面擴(kuò)散的速度，導(dǎo)致界面張力增加。體系黏度提高，增加了動(dòng)態(tài)擴(kuò)張模量，在高質(zhì)量分?jǐn)?shù)凍膠分散體條件下，黏彈性提升效更加顯著。

圖2(b)和圖2(d)為降黏劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)界面流變性質(zhì)的影響，凍膠分散體質(zhì)量分?jǐn)?shù)固定為0.06%。在降黏劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%~0.10%的范圍內(nèi)，隨著降黏劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，動(dòng)態(tài)界面張力穩(wěn)定值下降。但當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0.10%時(shí)，隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，動(dòng)態(tài)界面張力穩(wěn)定值增大。體系的擴(kuò)張模量變化趨勢(shì)與動(dòng)態(tài)界面張力相同。在低質(zhì)量分?jǐn)?shù)情況下，隨著降黏劑分子數(shù)量的增多，逐漸在油水界面形成有序的吸附層，使得界面膜的強(qiáng)度不斷增大，動(dòng)態(tài)界面張力降低，界面擴(kuò)張模量增大。而在高質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，降黏劑在界面層吸附飽和后，質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增加會(huì)增強(qiáng)空間位阻效應(yīng)，使降黏劑的部分親水基團(tuán)從水相中逸出，形成膠束聚集體，對(duì)吸附膜的強(qiáng)度產(chǎn)生負(fù)面影響，使得界面擴(kuò)張模量減低。因此，當(dāng)降黏劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.10%時(shí)，體系在稠油界面層形成的界面膜最為穩(wěn)定，體系的乳化降黏能力最強(qiáng)。

圖3為油藏條件對(duì)動(dòng)態(tài)界面張力及界面擴(kuò)張模量的影響。采用不同礦化度模擬水配制體系(0.06%(w)凍膠分散體+0.10%(w)降黏劑)，在50℃老化10天。圖3(a)和圖3(c)呈現(xiàn)了礦化度對(duì)體系界面流變性質(zhì)的影響。從圖3可知，隨著礦化度的提高，老化后體系的動(dòng)態(tài)界面張力穩(wěn)定值從0.127 mN/m增至0.356 mN/m。降黏劑帶有磺酸鹽基團(tuán)，有較強(qiáng)的耐溫耐鹽能力，因此界面張力的提升幅度有限。此外，體系的界面擴(kuò)張模量隨礦化度的增大而減低，這是由于地層水陽(yáng)離子會(huì)對(duì)凍膠分散體之間的擴(kuò)散雙電層產(chǎn)生壓縮作用，減小凍膠分散體表面負(fù)電量，降低其分散穩(wěn)定性，體系黏度隨之下降。

將體系(0.06%(w)凍膠分散體+0.10%(w)降黏劑)置于50℃條件下老化，模擬長(zhǎng)期的調(diào)驅(qū)過程。圖3(b)和圖3(d)為老化時(shí)間對(duì)體系界面流變性質(zhì)的影響。從圖3可知，隨著老化時(shí)間的增加，體系的動(dòng)態(tài)界面張力穩(wěn)定值增加，同時(shí)界面擴(kuò)張模量減小。在老化過程中，降黏劑分子的界面活性逐漸減弱，導(dǎo)致降黏劑的有效吸附含量降低，使得動(dòng)態(tài)界面張力增加。此外，由于老化后凍膠分散體聚結(jié)沉降在底部，體系黏度降低，降低了界面擴(kuò)張模量。總體來(lái)看，老化后的體系對(duì)稠油的乳化能力略有下降。

結(jié)論

構(gòu)建了一種兼具儲(chǔ)層調(diào)控和高效降黏能力的稠油冷采用凍膠分散體調(diào)驅(qū)體系，初始粒徑中值為1.03μm，體系黏度為10 mPa·s，能夠降低油水界面張力至10-1 mN/m，對(duì)稠油樣品的乳化降黏率能達(dá)到95%以上。

作者簡(jiǎn)介：楊寧，1997年生，中國(guó)石油大學(xué)(華東)油氣田開發(fā)專業(yè)博士研究生，主要從事油田化學(xué)法提高采收率方向的研究。E-mail：yangning0332 163.com.