一种降低高温化学复合驱油过程中组分损耗和地层伤害的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于油气增产技术领域，涉及降低高温化学复合驱油过程中组分损耗和地 层伤害的方法。
【背景技术】
[0002] 三元复合驱技术产生于20世纪80年代初，三元复合驱是由碱、表面活性剂和聚合 物组成的复合体系（ASP)驱油方法，它是在碱驱、表面活性剂驱和聚合物驱的基础上发展 起来的一项大幅度提高原油采收率的新技术，其实质是用廉价无机碱部分地取代价格昂贵 的表面活性剂。三元复合驱以三种驱替剂的协同效应为基础，综合发挥了化学剂作用，充分 提高了化学剂的利用效率，并大幅度降低了化学剂尤其是表面活性剂的用量，使其具有较 好的技术经济可行性。与聚合物驱相比，它在扩大波及体积的基础上，能够进一步提高驱油 效率。
[0003] 三元体系中的聚合物主要采用部分水解聚丙烯酰胺（HPAM)，通过增加水相粘度提 高水的流度来降低流度比，从而扩大驱替水的波及体积，同时HPAM具有一定的弹性，能够 启动孔隙介质中的残余油，从而在一定程度上提高微观驱油效率，具有较好的提高采收率 的效果。表面活性剂主要通过亲水亲油的两亲结构吸附在油水界面，起到降低油水界面张 力增大毛管数的作用，能够显著提高驱油效率。聚合物和表面活性剂二元体系同时具有提 高驱油效率和波及效率的作用，但是存在的主要问题是二者在岩石表面的吸附损失较大， 因此无法保证其在油藏深部的驱油效果；同时，一般情况下低用量（〇. 3% )表面活性剂仅 可降低油水界面张力至10_2mN/m，根据毛管数理论和地层孔喉尺寸，无法有效满足启动残余 油的要求，而高浓度表面活性剂成本高，用量大，制约其在矿场中的实际应用。研宄发现，加 入碱可在一定程度上进一步降低油水界面张力至超低状态，并具有降低聚合物和表面活性 剂吸附损失的作用。
[0004] 目前三元复合驱中用到的碱主要为强碱NaOH和弱碱Na2CO3，其主要作用是碱与原 油中极性组分（如石油酸）作用，生成表面活性助剂，进一步降低油/水界面张力；碱可以 改变岩石润湿性能，使矿物表面带一层负电荷，降低带阴离子基团的活性剂、聚合物的吸附 损失；碱可促进乳化，有利于原油的乳化携带；原油与地层水接触后，在油/水界面上形成 刚性界面膜，油滴很难驱动，而碱可以破坏或增溶这个界面膜，促使油滴流动；保持充分的 碱性环境，激活阴离子型活性剂，提高活性剂使用效率；调节水相矿化度，促进活性剂向界 面运移。
[0005] 在三元复合驱中应用高浓度（I. 2wt% )强碱NaOH也会带来一系列问题，如强碱溶 蚀地层中钙、镁、硅及粘土矿物，在地层造成伤害并在井筒造成泵挂系统结垢；强碱导致深 度乳化，处理采出液难度大；强碱降低聚合物的粘弹性能。采用低碱（浓度小于〇. 8wt% )、 弱碱Na2CO3S元复合驱已经成为一种趋势。无机弱碱也有其弊端，例如弱碱体系中Na2CO3 对配制污水中二价离子敏感，易造成地面注入泵泵头和滤网处结垢，且仍存在较大程度的 结垢等地层伤害。另外，不管是强碱还是弱碱，都会使得聚合物溶液粘度下降，增大聚合物 的用量。温度越高，以上问题就更严重。
[0006] 用有机弱碱代替无机弱碱可能是一条有效解决问题的途径。Berger通过对比有机 碱和Na2C03在三元复合驱中的应用，论证了有机碱与地层水有良好的配伍性，不与Ca2+、Mg2+ 产生沉淀，从而节省了污水处理费用，同时对聚合物粘度也不会造成影响。凡是具有碱性的 化合物统称为有机碱，但是一般情况下，有机碱是指分子中含有氨基的有机化合物，例如胺 类化合物。有机胺类化合物一般是指有机类物质与氨发生化学反应生成的化合物，分为脂 肪胺类（如二甲胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺等）、醇胺类（如一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺 等）、酰胺类（如甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺等）、脂环胺类（如三亚乙基二胺、二亚乙基三胺、 吗啉等）、芳香胺类（如苯胺、间苯二胺等）、萘系胺类（如1-萘胺、2_萘胺、牛磺酸）、其它 胺类（如聚乙烯亚胺、羟胺）等七大类。不同种类的有机胺所呈现的碱性强弱规律不同。
[0007] 有机碱在三元复合驱中的应用，目前国内外都处于刚刚起步阶段。研宄人员探讨 了有机碱的作用机理，有机碱可降低吸附，且具有协同降低界面张力的能力并与多价阳离 子络合，不会与钙、镁等二价阳离子反应生成沉淀。同时，通过初步研宄有机碱对胜利油田 原油界面张力的影响及其与胜利原油的协同作用，表明乙醇胺与原油中的酸性组分反应生 成表面活性剂，胜利石油磺酸盐和乙醇胺复配可以使界面张力接近或达到超低范围。
[0008] 针对目前化学驱油过程中特别是高温油藏条件下存在的结垢、地层伤害等问题， 有必要优选适用于高温化学复合驱油的有机碱，系统评价其对进一步降低油水界面、减小 聚合物和表面活性剂等组分损耗及地层伤害的效果，并通过不同驱油模型的驱油效果进行 验证，探讨其在高温化学驱油中的应用可行性。在现有的文献报道中，没有公开高温油藏驱 油中有机碱与聚合物和表面活性剂的配伍性及其降低吸附损失和地层伤害的能力。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是提供一种降低高温化学复合驱油过程中组分损耗和地层伤害的 方法，针对油藏温度在85°C以上的高温油藏，大幅度降低化学剂吸附损失以及降低界面张 力，从而大幅改善驱油效果。
[0010] 本发明所采用的技术方案是，降低高温化学复合驱油过程中组分损耗和地层伤害 的方法，在85°C-95°c油层中，采用由有机碱乙醇胺、表面活性剂SH-6和聚合物部分水解聚 丙烯酰胺组成的复合体系驱油，其中，有机碱乙醇胺浓度为3000mg/L-12000mg/L，表面活性 剂SH-6的浓度为2000mg/L-4000mg/L，部分水解聚丙烯酰胺浓度为1000mg/L-2500mg/L。
[0011] 本发明的特征还在于，
[0012] 具体按照以下步骤进行：
[0013]步骤1:
[0014] 选择7种常用有机碱，分别是甲基胺，三甲胺，三乙胺，苯胺，乙醇胺，二乙醇胺，三 乙醇胺；
[0015] 根据物化性质因素再进行初步筛选：选定三乙胺、乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺4 种有机碱进行下一步评价；
[0016]步骤 2:
[0017] 利用SVT20N型界面张力仪在温度85°C-95°C和转速3000-8000转/分的实验条 件下，以降低油水界面张力为技术指标，对三乙胺、乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺4种有机 碱进行评价并优选；之后，选择乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺；
[0018]步骤 3:
[0019]将不同浓度 1000mg/L、3000mg/L、5000mg/L、6000mg/L、8000mg/L、10000mg/L、 12000mg/L的乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺3种有机碱、浓度与以上3种有机碱浓度相同的弱 碱碳酸钠与3000mg/L表面活性剂SH-6复配后的界面张力进行对比，并与步骤2不加碳酸 钠的活性剂单剂的界面张力进行比较；
[0020] 步骤 4 :
[0021] 通过对乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺3种有机碱各项性质的对比，包括闪点、相对 密度、外观与性状、溶解性、碱性、毒性、危险性、价格各方面进行对比，优选出乙醇胺；
[0022]步骤5 :
[0023] 将乙醇胺与聚合物复配后进行二元和三元体系界面张力评价，考察聚合物部分水 解聚丙烯酰胺的加入对有机碱和活性剂体系界面张力的影响；
[0024]步骤6 :
[0025] 有机碱乙醇胺、强碱氢氧化钠和弱碱碳酸钠在地层中的碱耗来评价其在地层中的 有效作用：乙醇胺在不同浓度6000mg/L、8000mg/L、10000mg/L和12000mg/L，不同固液比 1:5、1:10和1:20以及不同老化时间4h、24h、120h和480h的碱耗量；
[0026]步骤7 :
[0027] 采用分光光度计法，通过考察有机碱乙醇胺、强碱氢氧化钠、弱碱碳酸钠碱液分别 和油层砂静置一段时间后碱液中硅的产出浓度，表征碱造成的矿物溶蚀和地层伤害的程 度；碱剂浓度均选择l〇〇〇mg/L-12000mg/L，固液比选择1:20，
[0028]步骤 8:
[0029] 分别测定不加碱的聚合物/活性剂二元体系、有机碱乙醇胺/聚合物/活性剂 三元体系以及无机碱氢氧化钠/聚合物/活性剂三元体系中各组分的浓度，评价碱的加 入对聚合物和活性剂产出动态的影响，通过对比各组分的突破对应PV数和浓度极值分析 聚合物和活性剂在地层中的吸附，组分突破越快，对应突破PV数越小，浓度极值比值越 大，说明在岩心中的吸附越小，聚合物浓度为l〇〇〇mg/L-2500mg/L，活性剂加量为2000mg/ L-4000mg/L，碱浓度均 1000mg/L-12000mg/L;
[0030]步骤9 :
[0031] 分别采用不同尺度物理模型评价有机碱三元复合体系的驱油效果：
[0032]物理模型：两层非均质人造岩心 4. 5X4. 5X30c