2.3 ACS-2高黏表面活性劑體系性能評價

2.3.1靜態(tài)吸附性

圖6為使用巖心粉對質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.7%的ACS-2溶液重復(fù)進(jìn)行10次吸附實(shí)驗(yàn)后的油水界面張力和水相黏度。從圖6可看出，隨著吸附次數(shù)的增加，ACS-2高黏表面活性劑體系的油水界面張力呈增大趨勢，黏度值緩慢下降。ACS-2在巖心上的吸附適中，多次吸附后在油水界面上的表面活性劑仍足以使界面張力處于超低值，能達(dá)到行業(yè)內(nèi)有效驅(qū)油對表面活性劑的要求。

圖6吸附次數(shù)對ACS-2高黏表面活性劑體系的界面張力和水相黏度的影響

2.3.2流變性

圖7為小段塞的黏度隨剪切速率的變化情況。從圖7可看出，體系黏度隨剪切速率的增加而快速降低，從392.8 mPa·s降至10.3 mPa·s。由于剪切力作用下纏結(jié)的自組裝超分子鏈打開并發(fā)生取向，導(dǎo)致表面活性劑的黏度整體上隨著剪切速率的上升而下降。在低剪切頻率下黏度下降明顯，屬于典型的“非牛頓流體”，但當(dāng)剪切速率進(jìn)一步增大時，黏度下降緩慢。

圖7小段塞的黏度隨剪切速率的變化情況

2.3.3黏彈性

圖8為小段塞的黏彈性隨振動頻率（f）的變化情況。從圖8可看出，在低頻段，符合Maxwell流體模型。G"遠(yuǎn)大于G'，體系黏性占主導(dǎo)。隨著f的增大，G'迅速增長，增長到一定頻率時，G'變化曲線增長減緩。此時，G"隨著頻率的增大先增加后減小。當(dāng)f繼續(xù)增大，體系處于高頻段，G''有所增加。可見，體系中存在膠束的破壞與重組，此時體系主要表現(xiàn)為彈性性能。在低頻區(qū)，形變發(fā)生較慢，膠束鏈能量較低；在高頻區(qū)，膠束鏈間沒有充足時間來發(fā)生滑動，膠束鏈交聯(lián)纏結(jié)點(diǎn)與固定網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)近似相同，高的頻率使得這些網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的彈性逐漸增強(qiáng)。

圖8小段塞的黏彈性隨振動頻率的變化情況

2.3.4黏溫性

圖9是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.7%的ACS-2高黏表面活性劑體系溶液的黏度隨溫度的變化情況。從圖9可看出，隨著溫度的增加，體系的黏度隨之減小，且減小的速率逐漸增大。但對于目標(biāo)井區(qū)45℃左右的地層溫度，仍能起到較好的調(diào)剖作用。

圖9質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.7%的ACS-2高黏表面活性劑體系溶液黏度隨溫度的變化

2.4組合段塞驅(qū)油實(shí)驗(yàn)

OBU-3低黏表面活性劑體系作為大段塞，在調(diào)驅(qū)前后以洗油為主；ACS-2高黏表面活性劑體系小段塞，以調(diào)整高低滲層位剖面，擴(kuò)大波及體積為主。將4根巖心組成兩組滲透率極差約為5的雙巖心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，水驅(qū)至含水率98%，確定水驅(qū)采收率，采用了0.2 PV大段塞驅(qū)，接著第一次后續(xù)水驅(qū)至含水率98%，確定大段塞驅(qū)驅(qū)油效率；再采用組合段塞（0.1 PV小段塞+0.2 PV大段塞）驅(qū)；最后第二次后續(xù)水驅(qū)至含水率98%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所列。第一組和第二組的段塞組合驅(qū)實(shí)時動態(tài)變化曲線如圖10所示。

表1雙巖心流動實(shí)驗(yàn)基本參數(shù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖10段塞組合驅(qū)油動態(tài)實(shí)時變化曲線

從表1可知，通過并聯(lián)天然巖心表面活性劑驅(qū)油實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只用大段塞驅(qū)平均提高采收率7.4個百分點(diǎn),非常低。而采用組合段塞進(jìn)行調(diào)和驅(qū)，第一組組合段塞驅(qū)在高低滲層分別提高驅(qū)油效率10.1個百分點(diǎn)和17.7個百分點(diǎn)。第二組組合段塞驅(qū)在高低滲層分別提高原油采收率10.2個百分點(diǎn)和16.1個百分點(diǎn)，兩組組合段塞驅(qū)平均提高采收率為14.8個百分點(diǎn)，比只用大段塞驅(qū)平均采收率提高了1倍，達(dá)到了聚/表二驅(qū)的驅(qū)油效果。

從圖10可看出，采用小段塞能有效調(diào)整吸水剖面，相當(dāng)于聚/表二元驅(qū)中的聚合物的作用，能啟動更低孔喉的原油，進(jìn)一步提高了原油采收率。可見小段塞調(diào)剖的重要性。

3.結(jié)論

1）研發(fā)了“OBU-3低黏超低界面張力表面活性劑體系+反離子自主裝形成ACS-2高黏超低界面張力表面活性劑體系”的組合段塞，可實(shí)現(xiàn)深部調(diào)驅(qū)，大小段塞注入質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.5%和2.7%。

2）OBU-3低黏超低界面張力表面活性劑體系作為大段塞，能顯著地降低油水界面張力，改變巖石的潤濕性，提高洗油效率；ACS-2高黏超低界面張力表面活性劑體系作為小段塞，能有效改善流度比，擴(kuò)大波及效率，小段塞的流度控制能力與聚合物相當(dāng)，但比聚合物注入性好，耐多孔介質(zhì)剪切，流動前緣穩(wěn)定。

3）組合段塞吸附10次后界面張力仍可達(dá)到超低值，體現(xiàn)出較好的耐吸附損失性，兩體系組成的多段塞表面活性劑（0.1 PV小段塞驅(qū)+0.2 PV大段塞驅(qū)+后續(xù)水驅(qū)）調(diào)驅(qū)效果好，平均提高采收率為14.8個百分點(diǎn)，比只采用大段塞驅(qū)提高了1倍，具有聚/表二驅(qū)的驅(qū)油效果。