1、MD 分子膜驱油剂提高采收率1目录一分子膜的基本概念及其组成 .2二分子膜的驱油机理 .31 吸附作用 .32 润湿性改变 .43 扩散作用 .44.毛细血管的渗析作用 55分子膜剂对油水界面性质的改变 .5三. 分子膜驱油剂特点 .6四.分子膜剂注入参数的优化设计 71. 分子膜剂注入浓度的选择 .72.分子膜剂注入方式的选择 8五分子膜剂适用性 .9六分子膜剂各种选井要求 .91.分子膜驱技术对注水井选井要求 92.分子膜驱油技术对吞吐生产井选井要求 9七分子膜驱油剂驱油药剂用量的确定 10小结 112一分子膜的基本概念及其组成MD分子膜驱油技术也称分子沉积膜（molecular depo
2、sition film简称MD膜）驱油技术，它是一种新型的纳米膜驱油技术，不同于传统的化学驱（聚合物驱、表面活性剂驱、碱驱和三元复合驱等）, 它是以水溶液为传递介质，依靠静电相互作用沉积在呈负电性的岩石表面，改变了储层表面的性质和与原油的作用状态，使得注入流体在冲刷孔隙过程中，油水分布发生变化，而逐渐地被驱替出来，达到提高采收率的目的。分子沉积膜可以成为一种改性水驱。即在水驱的基础上，增加了膜剂分子与岩石和原油的极性作用，来提高采收率。分子沉积膜吸附示意图：图1-1 MD膜吸附过程 图1-2 MD膜吸附完成3分子膜剂主要技术指标：项 目 指 标外 观 无色-乳白色密 度，20,kg/m3 92
3、0-960pH 值 ，1%水溶液 6-7界面张力，mN/m,0.3%水溶液 10.0有机硫，mg/L 10.0有机氯，mg/L 5.0闪点， 45稳定性 ，小时 16二分子膜的驱油机理邦德 007MD 复合多元膜是一种新型的三次采油技术。MD 多元膜油剂分子以水溶液为传递介质，依靠静电作用沉积在岩石表面，形成纳米级超薄分子膜，改变储层岩石表面的性质与原油的相互作用状态,使原油在注入流体冲刷空隙的过程中容易剥落和流动而被驱替出来，提高采收率。MD 膜剂在地层中微观作用机理主要表现在以下几个方面：吸附作用、润湿性改变、扩散作用、毛细管自发渗吸作用以及界面性质改变等。1 吸附作用当 MD 分子膜驱油
4、剂溶液进入地层后，膜剂分子会在油膜脱落的岩石表面吸附，形成超薄膜，降低了原油与岩石表面间的附着力，4使原油易于被外力剥落和流动，随产液流向生产井，从而提高原油的采收率。 （图 2-1）图 2-1 MD 膜剂吸附洗油作用示意图2 润湿性改变室内研究结果表明，对于原油/盐水/砂岩体系，当润湿性处于弱水湿或中性润湿状态时，驱油效率最高。MD膜驱油剂在油岩表面吸附可改变油岩表面润湿性，使高岭土、石英砂和油砂的表面润湿性向亲水性转变。3 扩散作用膜剂浓度为300-500 mg/L时，水分子扩散系数增大效果最明显，增加的幅度为12%左右。对实际油藏而言，水分子运动的加快，有利于提高驱油效率，从而提高原油采
5、收率。 （图3-1）5图 3-1 不同膜剂浓度对水分子扩散系数的影响4.毛细血管的渗析作用当膜剂随注入水进入油层后，膜剂通过吸附与扩散作用逐渐向岩石毛细管内扩展，当膜剂由于吸附和扩散作用占据孔隙孔壁以及较小孔道时，产生毛细管渗吸作用，自吸吮作用有利于把盲端孔隙和非水动力学连通孔隙中的原油驱赶出来，产生“剥离”效应。 （图4-1）图 4-1 分子膜剂的毛细管自发渗吸作用示意图不同膜剂浓度的水分子扩散系数10010210410610811011211410 100 1000 10000膜剂浓度 （ppm)扩散系数平均值65分子膜剂对油水界面性质的改变通常原油与水之间的界面张力比较大，约在 20-5
6、0mN/m 之间，因此要使被油藏中圈闭的油滴或残余油滴通过狭窄孔径流动，就应当在原油与注入液之间形成超低界面张力，即油水间的界面张力达到 10-3mN/m 以下。因为超低界面张力减小了油滴通过狭窄孔径时的形变功，减小毛细管阻力，使空隙介质中的油滴从岩石表面拉开的变形功大大减小，洗油效率大大提高。不同浓度分子膜剂溶液与原油间的界面张力见下表：膜剂浓度 mg/L 0 100 200 300 400 500 1000界面张力 mN/m 18.9 7.35 6.12 6.01 5.67 5.52 5.23表 1-1 不同浓度分子膜溶液与原油间的界面张力测定数据表从上表可以看出，分子膜剂加入后油水界面张
7、力明显降低，但在一个数量级之内，且随着分子膜浓度的增加而降低，但降低的幅度随分子膜剂浓度变化不大。表明膜剂加入到水中以后，油水间的界面张力略有变化，降低幅度在一个数量级内，有利于注入水的洗油作用。三. 分子膜驱油剂特点邦德 007MD 复合多元膜油剂克服了阳离子润湿反转驱油剂吸附高，不能和阴离子类处理剂复配使用的缺陷，具有高效、用途多的特点。与普通水驱和传统化学驱相比，有以下特点：71） 在岩心表面形成纳米级单层分子膜来提高采收率，且分子膜的热稳定性和长期稳定性好，功效周期：7-12 个月。2） 纳米分子超薄膜的成膜过程是依靠岩石表面与成膜分子间静电相互作用的自组装过程，属于物理电性作用，而非
8、化学反应，具有很低的表面活性和化学惰性，分子膜与岩石结合牢靠，无毒无污染。3） 分子膜驱油剂用量少且驱油效率高，无需加碱、表面活性剂和其他化学试剂，现场施工简单且对地层伤害小。4） 分子膜驱油技术既适用于水驱后，又适用于聚合物驱后和三元复驱后。5） 分子膜驱油也可根据地层结构特点分成一次分子膜驱、二次分子膜驱和多次分子膜驱，其梯度驱替效果明显。6） 分子膜驱油技术前期投资少，驱替工艺简单，施工简便。7） 对地层无伤害，现场使用方便，产出液油水分离无异常；产品生产工艺成熟、质量稳定，生产过程零排放，属环境友好型产品。四.分子膜剂注入参数的优化设计分子膜剂注入参数及注入方式对分子膜驱油效果会产生很
9、大的影响，因此选择合适的注入参数和工艺是分子膜驱油试验成败的关键之一。81. 分子膜剂注入浓度的选择注入浓度是决定分子膜是否经济有效的关键参数之一。由于油藏中岩石组分及流体性质的差异，分子膜剂被油层岩石吸附及在油水中的消耗量也会不同。从分子膜驱油机理研究结果还发现，不同浓度分子膜在不同水质中扩散系数不同，存在着能大幅度提高水分子活化能的浓度区间。因此，对分子膜驱技术而言，注入浓度的选择优为重要。分子膜剂注入浓度与驱油效率关系试验，采用天然油砂充填岩芯模型进行试验，岩芯中注入天然原油，模拟地层环境，采用水驱后连续注入分子膜剂的办法，进行不同浓度分子膜剂驱油效率对比试验，试验结果见下表：浓度mg/
10、L 50 100 150 200 250 300 500 1000驱油效率%9.28 9.51 10.02 9.88 10.73 12.83 14.36 15.50表 2-1 不同浓度分子膜剂驱油效率试验数据表试验结果表明，分子膜驱油效果随着分子膜剂浓度的增加而提高，从投入产出比的经济角度考虑，选用 300mg/L 的分子膜剂浓度投入产出比最佳。但考虑到分子膜剂在近井地带的吸附以及油层中地层水的稀释作用，应选择较高浓度的分子膜剂注入一段后再转为300mg/L 浓度的分子膜剂注入可达到更好的驱油效果和投入产出比。92.分子膜剂注入方式的选择三次采油驱替液注入方式一般有连续注入大段塞、高浓度小段塞
11、式注入、低浓度大段塞注入、阶梯式浓度注入等方式，为确定几种注入方式分子膜驱不同的效果，分别采用几种驱替方式对含油岩芯进行了驱替试验，试验结果表明：膜剂注入量一定，注入方式不同，分子膜驱效果不同，低浓度大段塞驱油效果优于高浓度小段塞效果。通过试验，分子膜驱注入工艺确定为一次性连续注入药剂方式施工。五分子膜剂适用性通过对分子膜剂的机理及影响因素研究认为：分子膜剂具有较广泛的应用范围，对地层压力、温度、矿化度、油质等都无过多要求，可应用于较难开采的低渗透和特低渗透砂岩油藏的注水井和生产油井驱油增产。六分子膜剂各种选井要求1.分子膜驱技术对注水井选井要求（1）井组采出程度较低(25%)，但含水适中(8
12、0%)；（2）井组油井初期产量较高，下降趋势明显，没有上升趋势；（3）井组地层属于孔隙渗流型，人工及天然裂缝干扰小；（4）油层厚度大于 3m，没有单层突进现象；10（5）油水井连通对应关系清楚，层间平面矛盾小,井间示踪描述 清楚；（6）油水井井况良好，没有管外窜槽、套损或套管变形；（7）注水量能够维持注采平衡，注水压力没有难注或负压吸水现象。 2.分子膜驱油技术对吞吐生产井选井要求（1）初期产量高，下降趋势明显，目前产量较低； （2）地层属于孔隙渗流型，人工天然裂缝干扰小(30%以下)，油气比高；（3）目前地层压力不低于原始地层压力的 85%；（4）单井采出程度20%，含水率50%；（5）层间
13、矛盾小，地层渗透率级差2，无明显水窜和单层出水现象；（6）油层厚度在 5m 以上，渗透率 0.3 毫达西以上，油井最好有对应水井，且层位连通关系清楚；（7）井身质量良好，无管外窜槽、套损或套管变形；（8）油井应无堵塞现象，如果有蜡、垢堵塞要结合解堵措施后实施。 七分子膜驱油剂驱油药剂用量的确定分子膜剂驱油膜剂注入量与地层的平均孔隙度、地层厚度、设11计驱油面积、膜剂注入倍数、膜剂的设计维持浓度等因素有关。膜剂注入倍数经前人总结经验一般取值为 0.080.15，即：注入量为 0.080.15PV。PV 为油藏孔隙体积=油藏面积油层厚度平均孔隙度。分子膜剂在油藏中的注入量(t)=注入倍数油藏孔隙体
14、积维持浓度膜剂浓度吞吐井膜剂注入量的确定：分子膜剂在地层中的扩散速度与地层渗透率有关，分子膜剂在特低渗透油藏中的扩散速度不低于 2.0m/d，有效维持浓度一般选500 mg/L 以上。吞吐油井注入膜剂后需关井，待分子膜剂充分扩散并且作用完全，关井时间一般确定为 10 天，由此得出单井吞吐分子膜剂的有效扩散半径约为 30m。吞吐井分子膜剂用量=注入倍数有效扩散半径 2油层厚度平均孔隙度维持浓度膜剂浓度小结提高采收率的方法很多，目前在油田应用最广的主要有聚合物驱和三元复合驱。然而，聚合物驱过程中，由于其分子量很高，在溶液配制、地层注入、采出液油水分离和含聚污水的处理等方面困难重重。三元复合驱注入段塞的主要组分是表面活性剂、聚合物和碱，由于碱液的高 pH 值引起油层粘土分散和运移，最后导致油层渗12透率下降；体系与原油之间形成的超低界面张力也会使采出液的破乳非常困难；另外，还存在杆管的腐蚀问题。MD 分子膜驱油技术是一种有别于传统化学驱的新型驱油技术，该技术具有驱油效果好，驱替剂用量少、施工工艺简单、环保、不损害地层、适用范围广、经济效益显著等特点。是具有大规模工业化推广前景的提高采收率的普适技术。
