磺酸盐型高分子表面活性剂的乳化性能研究

表面活性剂驱油体系主要通过改变原油的乳化性能、降低油水界面张力从而提高洗油效率达到提高采收率的目的。文章首先通过表面活性单体AA-EO₂₅C₁₂与AMPS聚合形成磺酸盐型高分子表面活性剂P(AMPS/AA-EO₂₅C₁₂),在此基础上分别研究了表面活性剂浓度、温度、复配以及油水比对其乳化性能的影响。结果表明,随着高分子表面活性剂浓度增大,乳化稳定性越强,3000mg/L时乳化降黏效果最佳;随矿化度的增大,乳状液半径增大,乳化稳定性和降黏效果均下降,且CaCl₂的影响远远大于NaCl;10000mg/LNaCl条件下,浓度为3000mg/L的P(AMPS/AA-EO₂₅C₁₂)与100mg/L OP-10复配效果最好,降黏率达到98.88%;油水比为4:6,温度为55℃时降黏效果较好。     

表面活性剂对水驱普通稠油油藏的乳化驱油机理

为了研究乳化降黏驱油剂对不同渗透率的水驱普通稠油油藏的驱油效率和孔隙尺度增效机理,选取了烷基酚聚氧乙烯醚(J1)、α-烯基磺酸盐类表面活性剂(J2)、十二烷基羟磺基甜菜碱(J3)、J3与烷基酚聚氧乙烯醚羧酸盐复配表面活性剂(J4)作为驱油剂,开展了4种驱油剂一维驱油和微观驱油模拟实验,明确了乳化降黏驱油剂在孔隙尺度的致效机理。结果表明,降低界面张力对提高驱油效率的作用大于提高乳化降黏率。在油藏条件下,乳化降黏驱油剂需要依靠乳化降黏和降低界面张力的协同增效作用,才能大幅提高驱油效率。乳化降黏驱油剂的乳化能力越强、油水界面张力越低,驱油效率增幅越大。当化学剂乳化降黏率达到95%时,油水界面张力从10^-1mN/m每降低1个数量级,化学剂在高渗透和低渗透岩心中的驱油效率依次提高约10.0%和7.8%。乳化降黏驱油剂注入初期通过降低界面张力,使得高渗透岩心和低渗透岩心中的驱替压力分别为水驱注入压力的1/2和1/3,从而提高注入能力。注入后期大块的原油被乳化形成大量不同尺寸的油滴,增强原油流动性,提高驱油效率。乳化形成的界面相对稳定的稠油油滴,能暂堵岩石的喉道和大块稠油与岩石...     

二元复合体系乳化性能及其对普通稠油的驱替效果

为确定非超低油水界面张力(10~(-1)mN/m数量级)、乳液稳定性及乳化降黏能力良好的1#二元复合体系驱替普通稠油的效果,分别从界面张力、乳化难易程度、乳液稳定性、乳化降黏能力和驱油效果5个方面进行评价,同时与超低界面张力型2#和3#二元复合体系(10~(-3)mN/m数量级)进行对比。结果表明,1#二元复合体系虽较难乳化稠油,但其形成的乳液稳定性更强,说明乳液稳定性与超低界面张力无相关性。渗流实验结果表明:1#二元复合体系能够显著降低稠油流动阻力,而2#和3#二元复合体系无此效果;分析1#,2#和3#二元复合体系乳化性能的差异,认为乳液稳定性是二元复合体系乳化改善稠油流动性的关键。驱油实验结果表明,1#二元复合体系可提高采收率15.6%,明显高于超低界面张力型2#和3#二元复合体系的采收率增幅(均在10.0%左右),说明乳液稳定性和乳化降黏能力在二元复合体系驱替普通稠油中具有重要作用。     

二元复合驱中表面活性剂的提采机理分析

为了探究二元复合体系中表面活性剂的作用,将甜菜碱型(S1)、阴离子型(S2)、脂肽生物型(S3)、非离子-阴离子型表面活性剂(S4)4种表面活性剂分别与部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)组成二元复合体系,通过测定体系的黏度、油水界面张力、乳化性与岩心驱油实验,分析表面活性剂提高采收率的作用机理。结果表明,在二元复合驱中,表面活性剂对体系黏度有影响,但影响很小,最终决定体系黏度的是聚合物。4种类型的表面活性剂均具有双亲结构,可以降低油水界面张力至10^-3mN/m,促进油水乳化。二元复合驱的采收率较单一聚合物驱采收率高。S4/HPAM二元体系可将油水界面张力降至2.4×10^-3mN/m,形成的油水乳状液黏度最高,稳定性最强,提高采收率效果最好。     

油水界面张力与稠油乳化的关系

加入表面活性剂可以有效地降低油水界面张力,使油水易于形成O/W乳状液。在稠油乳化降黏过程中,油水乳化需要低的界面张力;油水界面张力的大小与表面活性剂及其浓度和温度有关,不同的表面活性剂降低油水界面张力的能力不同,加入的表面活性剂浓度低于胶束浓度时油水界面张力随表面活性剂浓度的增大而降低;表面活性剂在活性温度下,性能最好;表面活性剂复配可以很好地改善单一表面活性剂的性能,有利于稠油乳化和形成的乳状液稳定,但并不是所有的乳化剂之间都可进行复配。     

稠油乳化降黏体系提高采收率

为了解决胜利油田陈家庄稠油黏度大、开采难的问题,考察了阴离子烯烃类磺酸盐乳化降黏剂SS、阴离子烷烃类磺酸盐乳化降黏剂SD、非离子乳化降黏剂SF以及SS+SF(质量比1∶1)和SD+SF(质量比1∶1)复配体系降低油水界面张力的能力和乳化稠油的能力,并采用SS、SF、SS+SF溶液进行了微观可视化驱油实验。研究结果表明,在质量分数0.4%,温度25℃下,SD、SS阴离子乳化降黏剂体系与模拟油的界面张力分别为1.87×10-2mN/m和1.21×10-2mN/m,与稠油模拟油(黏度187 m Pa·s)形成乳状液(质量比3∶7)的黏度分别为42 mPa·s和46 mPa·s;在微观驱油过程中,阴离子乳化降黏剂SD、SS的提高采收率分别为56.75%、61.93%。同样条件下,SS+SF体系具有优于单组分乳化降黏剂的界面活性和提高采收率能力,界面张力降至1×10-4mN/m以下,与稠油模拟油形成的乳状液黏度为30 mPa·s,相对于SF乳化降黏剂提高采收率14.93%。SS+SF乳化降黏剂有望用作普通稠油油田的驱油处理剂。     

稠油用聚合物/表面活性剂二元复合表面活性剂

利用聚合物/表面活性剂二元复合表面活性剂(wxl-2)对中国石化胜利油田一区稠油进行驱油。研究了wxl-2溶液的油水瞬时界面张力、表面张力、吸附性能、乳化性能及热稳定性。实验结果表明,当wxl-2溶液的质量浓度为3~6 g/L时,油水瞬时界面张力均可降至10-4 mN/m数量级,超低油水瞬时界面张力有利于提高稠油采收率。wxl-2溶液的表面张力低,热稳定性良好,且对稠油具有较好的乳化能力。wxl-2溶液在石英砂上的吸附损失量低于行业标准。wxl-2溶液被岩心吸附5 d后,或在80℃下放置30 d后,油水瞬时界面张力仍可降至10-4 mN/m数量级。     

双子表面活性剂对海上S油田稠油降粘性能评价

针对海上S油田地层中胶质和沥青质含量高、稠油粘度大和水驱采收率低的问题,采用双子表面活性剂RB107对S油田稠油进行降粘实验,评价其乳化浓度、聚集形态、界面活性、润湿性和稳定性等,在此基础上通过物理模拟驱油实验考察其驱油性能。结果显示:在油藏条件下,当质量分数为0.3%、油水体积比为50∶50时,可使稠油粘度降低97%,使油水界面张力降至0.165 6 m N/m,说明双子表面活性剂RB107在较低浓度下具有较强降粘性能和界面活性;乳化速度为0.24 m L/min,油水乳状液油珠分散均匀且直径小,说明RB107具有较快的乳化速度和较强的稳定性;RB107溶液与原油基底的接触角为10.8°,说明对油水界面具有较强的润湿性;其可在水驱的基础上提高采收率10.1%,说明RB107对S油田稠油具有良好的降粘效果,可作为S油田稠油的降粘剂。     

适合中深层稠油油藏的两亲性稠油乳化降黏剂的制备及性能评价

为了有效降低稠油黏度，进一步提高稠油油藏热采开发后的采收率，以甲基丙烯酰胺MAA、二甲基二烯丙基氯化铵DMDAAC和有机硅表面活性单体T-Si为原料，制备了一种适合稠油油藏化学降黏开采用的MDT-1型两亲性稠油乳化降黏剂，并对其结构进行了表征，评价其综合性能。结果表明：当MDT-1型乳化降黏剂质量浓度为5 g/L时，对目标稠油样品的降黏率可以达到99.22%；对目标稠油的静态洗油率可以达到68.9%；注入1 PV质量浓度为5 g/L的MDT-1型乳化降黏剂后，油藏采收率可比水驱阶段提高37.08百分点；MDT-1型乳化降黏剂与稠油所形成的油水乳状液稳定性较差（120 min脱水率大于80%），乳化降黏后不会增加破乳脱水的工作难度。MDT-1型乳化降黏剂具有良好的界面活性、润湿性、降黏性、驱油性，且洗油效果较好，能够进一步提高稠油油藏热采采收率。研究成果对中深层稠油油藏的高效开发具有一定的指导意义。     

耐温耐盐稠油降黏体系的研制与应用

渤海某稠油油田原油黏度大,胶质沥青质含量高,地层水矿化度较高,且油井完井方式为常规完井(管柱耐温≤120℃),热采吞吐温度受限,效果一般。为提高稠油常规井开采效果,室内研制了热采吞吐用耐温耐盐稠油乳化降黏体系CY-02,该体系由磺基甜菜碱类两性表面活性剂LHSB、以改性聚醚为主要成分的非离子表面活性剂PFC-1组成,正交实验确定其最佳配比为2∶1。考察了该化学体系的静态性能(耐温耐盐性、乳化降黏性能、乳液稳定性、界面张力、润湿性)和动态驱油效果。研究结果表明,该体系耐温≥120℃,NaCl容忍度40000 mg/L,CaCl2容忍度1500 mg/L;体系120℃老化24 h后仍具有良好的界面性能,在油水比7∶3时,可形成稳定的乳状液,50℃下体系对稠油的降黏率达98.8%;低含水率下亦不发生反相乳化;体系与原油的界面张力为10-2mN/m数量级;体系在煤油浸润后的模拟岩心表面的润湿角为10°,可使岩石表面由油湿转变为水湿;120℃下动态驱油实验表明,该稠油降黏体系对稠油驱与单独水驱相比,采油速度更快,最终采收率提高10.65%。渤海某稠油油井的现场施工效果表明该稠油降黏体系取得了良好的应用效果。图4表4参15