碱与乳化剂复合体系对稠油乳状液稳定性及流变性的影响

考察了Na2CO3、非离子型乳化剂BJN-01、无机盐加量对水包稠油型乳状液分水率和表观黏度的影响,分析了复合体系对乳状液稳定性和流变性的作用规律及协同作用机理。结果表明,碱质量浓度为500 mg/L、乳化剂体积分数为0.5%时形成的乳状液最稳定,室温静置19 h的分水率为60.7%,且表观黏度较低,30℃与20.4 s-1下的表观黏度为86.2 m Pa·s;加入Na Cl使乳状液的稳定性降低,且盐浓度越高、分水率越大;当乳化剂体积分数为0.5%,碱加量在500~6000 mg/L时,随着碱浓度增加,乳状液的稳定性降低,表观黏度增加;当碱加量为500 mg/L,乳化剂体积分数在0.5%~0.9%时,随着乳化剂加量增大,乳状液的稳定性增强,表观黏度增加。     

生物基两性离子型表面活性剂在不同驱油体系中的乳化稳定动力学

为探索生物基两性离子型表面活性剂（CNBS）在矿化度高于5 g/L体系中的驱油性能,研究该表面活性剂在不同驱油体系中的界面活性和乳化稳定动力学。结果表明,当该表面活性剂质量浓度为1.29 g/L、矿化度为32 g/L、NaOH质量分数为2.5%时,形成稳定W/O型乳状液,油/水界面张力降低至9.60×10^-4mN/m。当体系中总含水体积分数在40%～80%范围时,表面活性剂的加入有利于形成W/O型乳状液,且表面活性剂浓度是影响模拟乳状液稳定动力学的关键因素;随其浓度增大,模拟乳状液的破裂速率常数降低、半衰期和油相含水率增大,模拟乳状液的稳定性增强;当表面活性剂质量浓度为1.50 g/L,模拟乳状液稳定性最好。该表面活性剂与NaOH和黏均相对分子质量为2.5×10⁷的部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）具有良好的协同效应,当表面活性剂浓度较低时,三元体系形成稳定W/O型乳状液。分子动力学模拟结果表明,油/水中加入该表面活性剂可使油/水界面膜厚度增大、界面能降低,形成稳定的乳状液;体系中加入NaCl和NaOH,油/水界面膜厚度和界面能均降低,乳状液的稳定性增强。     

石油磺酸盐-复合碱体系乳化稠油影响因素研究

不同类型和浓度的表面活性剂和碱与稠油形成的乳状液的稳定性不同。为减轻无机碱引发的结垢等问题,引入有机碱与之组成复合碱体系。优选出胜利石油磺酸盐(SLPS)和Na2CO3-三乙胺(TEA)作为实验用表面活性剂和碱,并将二者组成表面活性剂-复合碱复配体系。分别考察了SLPS浓度、复合碱总量和复合碱中Na2CO3与TEA的配比对乳状液稳定性的影响,实验结果为当SLPS浓度为0.6%、复合碱总量为0.8%、Na2CO3:TEA=1:1时,复配体系与稠油形成的乳状液最稳定,60℃下3h的脱水率为18%。实验评价了复配体系对无机盐、温度和不同黏度稠油的适应性,结果表明,低浓度的NaCl可与复配体系起协同作用,增强乳状液的稳定性,CaCl2和MgCl2存在时可大幅降低乳状液的稳定性,稠油的黏度越低乳状液越稳定。并认为有机碱是今后油田化学驱油用碱的研究方向之一。     

Gemini稠油乳化降黏剂GMS-1的合成及应用性能

稠油乳化降黏剂GMS-1是M=814的磺酸盐型孪二连表面活性剂,根据东辛营27馆陶组稠油(50℃黏度8769 mPa·s)所含脂肪酸中C16和C18组分所占比例较大的特点,由C16、C18脂肪醇、环氧丙磺酸、乙二胺合成并用红外光谱法确认了化学结构.其表面活性远大于常用各种类型的普通表面活性剂.用矿化度30 g/L的含钙镁盐水配制的0.1%～1.5%的GMS-1水溶液与该稠油在50℃、油水比≤70/30时形成低黏度O/W乳状液(附典型电镜照片),油水比85/15时仅在GMS-1质量分数较高时形成较低黏度乳状液;当油水比70/30、温度在30～60℃范围时,1.0%～2.0%GMS-1水溶液与稠油形成的乳状液的黏度低且基本上不随温度而变,而0.1%～1.0%GMS-1水溶液与稠油形成的乳状液的黏度则随GMS-1质量分数的减小和温度的降低而升高;在5.0～90 g/L范围内,矿化度(NaCl质量浓度)对乳状液黏度的影响与温度相似.GMS-1耐温性好,形成的稠油乳状液稳定性好.在营27x5机抽井使用GMS-1,使产出的含水17.2%的原油井口黏度由15987 mPa·s降至484.9 mPa·s.图5表5参4.     

碳酸钠对聚合物溶液性质的影响

为研究Na_2CO_3对聚合物溶液性质的影响,对含Na_2CO_3的聚合物溶液进行黏度、剪切流变测试、水动力学尺寸测量以及岩心驱替实验。实验结果表明,随着Na_2CO_3浓度的增加,KYPAM溶液黏度减小,AP-P4溶液黏度先降后增。将Na_2CO_3加入到含Ca~(2+)(质量浓度500mg/L)的聚合物溶液中,KYPAM和AP-P4溶液黏度随着Na_2CO_3浓度的增加而增加,其中AP-P4的黏度增加较大,Na_2CO_3浓度为55mg/L时,AP-P4黏度增加67%。聚合物流变测试表明,含Na_2CO_3的KYPAM溶液的稠度系数K均大于不含Na_2CO_3的体系,其流变指数n均小于不含Na_2CO_3的体系。注入水配制相同浓度的KYPAM溶液,加Na_2CO_3的聚合物水动力学尺寸平均粒径比不含Na_2CO_3聚合物增加78%;加Na_2CO_3的聚合物的阻力系数和残余阻力系数比不含Na_2CO_3的体系更高,其分别为55.00、5.5和34.13、3.38。因此Na_2CO_3可以作为一种提高含Ca~(2+)聚合物黏度的添加剂使用。     

不同浓度组分可控烷基苯磺酸盐弱碱三元体系乳化规律

三元驱油体系在地层运移过程中化学药剂浓度发生变化,使得三元驱油体系与原油乳化特性也发生改变。针对组分可控烷基苯磺酸盐弱碱三元体系在地层运移过程中与原油的乳化特性开展实验研究。结果表明：使用均化仪对体系及原油进行乳化后,组分可控烷基苯磺酸盐弱碱三元体系中聚合物浓度越低,乳化后体系黏度增幅倍数越大;乳化后三元体系界面张力变化不大,Zeta电位小幅下降,乳状液类型以油/水型为主;三元体系乳化析水率、乳化特性变化明显,其原因是表面活性剂的分子结构影响较大,与界面张力及Zeta电位关系不大。正交实验方法分析了组分可控烷基苯磺酸盐表面活性剂、碳酸钠及中等相对分子质量聚合物这3种不同类型化学药剂对组分可控烷基苯磺酸盐弱碱三元体系乳化特性的影响规律。方差分析结果表明：影响乳状液黏度因素由大到小的顺序为：聚合物、弱碱、表面活性剂,当聚合物质量浓度为600 mg/L时,乳状液黏度增幅倍数最大;影响乳化析水率的因素由大到小的顺序为：弱碱、表面活性剂、聚合物,当Na₂CO₃质量分数为0.3%、表面活性剂质量分数为0.3%、聚合物质量浓度为1000 mg/L时,乳化体系在24 h时的乳化析水率最低,乳化特性最明显。     

APS体系对京11 断块原油的乳化特性

为明确三元复合驱油体系(ASP)对京11断块原油的乳化特性,提高三元复合驱后采出液破乳脱水处理效果,室内模拟研究了油水乳状液形成时转速、单一驱油剂(聚合物、表面活性剂、弱碱)以及ASP体系对乳状液稳定性的影响。结果表明:转速对乳状液形成状态有较大的影响,转速越大,形成的乳状液液滴直径越小,乳状液越稳定。在转速4000 r/min、搅拌时间20 min的条件下,随聚合物浓度升高,乳状液稳定性增强,聚合物浓度大于300 mg/L后所形成的乳状液静置2 h后的脱水率(5%)基本不再变化;表面活性剂在浓度大于500 mg/L后对乳状液稳定有明显的增强作用;弱碱浓度以1000 mg/L为转折点,随着弱碱浓度升高,乳状液稳定性先增强后减弱;ASP体系中,聚合物浓度对乳状液稳定性影响最大,弱碱影响最小。     

强碱三元驱油剂及结垢颗粒对乳状液稳定性的影响

针对强碱三元复合驱采出液乳化严重的问题,通过室内模拟方法对比研究了强碱三元驱油剂及结垢颗粒对乳状液稳定性的影响,并基于稳态浓相体积增比、油相含水率和水相含油量对数据进行了分析。结果表明:三元体系中NaOH质量分数从0.8%增加到1.2%,乳状液的稳定性降低,油滴的聚并速率常数增加、稳态浓相体积增比降低、油相含水率和水相含油量均降低;三元体系中表面活性剂质量分数从0.1%增加到0.4%,稳态浓相体积增比增加了2倍;增大三元体系溶液黏度,乳状液的稳定性提高;在三元体系中,SiO_2和FeS结垢颗粒质量浓度增加会促进乳状液的稳定性,而增加CaCO_3结垢颗粒的质量浓度会降低乳状液的稳定性。研究成果可以根据采出液中化学剂和结垢颗粒的质量浓度高低识别采出液乳状液稳定性,并采取有效的治理措施。     

基于聚焦光束反射测量技术监测稠油乳状液破乳过程

为获得乳状液液滴大小与分布对稠油乳状液表观黏度和稳定性的影响规律,利用聚焦光束反射测量仪(FBRM)考察了温度和剪切速率对辽河油田欢喜岭稠油乳状液液滴平均粒径(简称粒径)大小的影响,动态监测了油包水(W/O)乳状液在加入碱性降黏剂后的破乳行为。结果表明,聚焦光束反射测量技术可以对W/O型乳状液的破乳行为进行良好的动态监测,并可实现对碱性降黏剂最佳使用量的评估。随着温度的升高,油水乳状液液滴粒径增大,乳状液黏度减小;温度低于55℃时,随着剪切速率的增加,乳状液液滴粒径减小,乳状液黏度逐渐变小;当温度高于55℃时,剪切速率对乳状液液滴粒径和黏度的影响较小。在W/O型乳状液中加入Na_2CO_3溶液后,乳状液发生破乳反相,体系黏度降低,小尺寸O/W型乳状液液滴数量增多,粒径减小,液滴分布更加均匀;Na_2CO_3质量分数为0.2%时,乳状液黏度降到最低,乳状液液滴粒径和油水界面张力最小。     

有机碱和无机碱对原油的乳化性质及对聚合物黏度的影响

以乙二胺作为有机碱,NaOH作为无机碱,利用乳化实验和黏度测量实验,对两种碱与稠油的乳化行为及两种碱对聚合物黏度的影响进行了研究。结果表明,乙二胺的加入基本不增加溶液矿化度,其质量分数的增加不会促使油包水乳状液的形成,且在NaCl质量分数不大于1.2%时,0.2%~1.0%的乙二胺可将稠油乳化成较稳定的水包油乳状液;而NaOH的加入会增加溶液的矿化度,即使溶液中不加NaCl,0.6%以上的NaOH会促使油包水乳状液的形成,不利于水包油乳状液的稳定,且不同NaCl质量分数下1%的NaOH溶液都会把稠油乳化成油包水乳状液。溶液中NaOH的加入会大大降低聚合物的黏度,当NaOH质量分数为1%时,聚合物的黏度会降低一半多;而乙二胺的加入基本不增加溶液矿化度,不仅不会降低聚合物黏度,反而可以使聚合物的黏度有所上升。由此可知,乙二胺在原油开采及提高原油采收率方面相对NaOH有较大优势。     

聚合物对W/O乳状液稳定性的影响规律研究

根据孤岛聚合物驱现场采出液特征,室内模拟配制了W/O乳状液,研究了聚合物对乳状液表观黏度、液滴直径及油水界面黏弹性质的影响规律.结果表明,采出液中的残留聚合物可显著提高乳状液的表观黏度,当聚合物浓度为400 mg/L时,乳状液黏度达到极大值;大于400 mg/L时,乳状液的黏度不再增大.聚合物浓度增大使W/O乳状液的水珠粒径减小、分布集中;聚合物浓度大于300 mg/L时,水珠粒径基本不变.聚合物可改变油水界面膜的流变性,增强油/水界面的黏弹性模量和复数黏度,增大界面膜的强度,增加乳状液的稳定性.以上效应导致含聚合物的采出液乳化更加稳定,破乳更加困难.     

新型表面活性驱油聚合物GL的研究

针对油田现有聚合物抗盐性差并且难以提高洗油效率的问题,合成了一种具有表面活性的耐盐型驱油剂GL,考察了它在大庆特定油藏条件下的溶液性质。研究表明:在温度45℃、矿化度2400 mg/L、浓度在250¹500mg/L范周内,GL溶液的表观黏度均高于油田现阶段常用的HPAM溶液的。在温度45℃、浓度1000mg/L下,二者溶液的黏度均随着矿化度的增加而降低,但GL溶液的黏度始终比HPAM高20mPa·s左右;浓度为1000mg/L的GL溶液与原油形成的乳状液稳定时的析水率较低,为50%左右,而HPAM在相同条件下与原油形成乳状液的析水率达到95%。相同浓度(1000mg·L^-1)或者相同黏度（62mPa·s）的两种溶液岩心驱替实验结果表明,GL溶液驱的采收率分别比HPAM溶液驱的高4.0%和2.6%。图6表1参7     

壬基酚聚氧丙烯醚硫酸盐-Na2CO3-桩西原油体系的油-水动态界面张力

合成了壬基酚聚氧丙烯醚硫酸盐(NPPS)表面活性剂。以NaCl质量分数0.5%的盐水为模拟地层水,分别配制了NPPS、Na_2CO_3及Na_2CO_3-NPPS复配物与桩西原油的混合体系,测定了体系的油-水动态界面张力。结果表明,单独使用Na_2CO_3或NPPS都无法使盐水-桩西原油体系的油-水界面张力降到0.01 mN/m以下。采用NPPS与Na_2CO_3复配,协同效应明显,当体系中Na_2CO_3质量分数大于0.35%时,仅需质量分数0.0025%的NPPS,体系中油-水界面张力即可以降至10~(-4)mN/m以下。     

聚合物表面活性剂的溶液性能研究

本文主要研究了大庆油藏条件下聚合物表面活性剂Ⅲ和BⅢ的乳化能力和流变性,并与部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）进行了对比;同时探讨了引入的功能单体增强聚合物表面活性剂的性能机理。研究结果表明:功能单体的引入使得聚合物表面活性剂具有较好的乳化性能、增黏性和弹性。在聚合物浓度为1000 mg/L时,Ⅲ所形成的乳状液（4 h后的析水率为5%）稳定性好于同浓度下HPAM所形成的乳状液（4h后的析水率为100%）;在45℃、7.34 s^-1条件下,浓度为1600mg/L的Ⅲ溶液的黏度（63.5 mPa·s）远大于HPAM溶液的黏度（44mPa·s）;在相同黏度（20 mPa·s）下的储能模量和触变性测试表明三种驱油剂的弹性大小为:Ⅲ>BⅢ>HPAM。同时本文研究了聚合物表面活性剂与β-环糊精（β-CD）和表面活性剂SDBS的相互作用,发现聚合物表面活性剂溶液中存在着强烈的疏水缔合作用。Ⅲ和BⅢ的临界缔合浓度分别为811 mg/L和852 mg/L。分析认为引入的功能基团正是通过疏水缔合作用来实现聚合物表面活性剂良好的增黏性、弹性和乳化性。     

离子型疏水缔合共聚物的分子复合

 通过丙烯酰胺(AM)/丁基苯乙烯(BST)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(NaAMPS)阴离子共聚物(PASA)与丙烯酰胺(AM)/ BST/二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)阳离子共聚物(PBAD)的分子复合,得到复合型疏水缔合聚合物驱油剂PASA/PBAD。溶液表观黏度测试和AFM结果表明,反电荷的静电相互吸引作用能加强疏水基团的分子间缔合作用,形成流体力学体积巨大的缔合结构,使得当PBAD/ PASA复合聚合物中PBAD质量分数分别为15%和90%时,其质量浓度为2 g/l的水溶液和NaCl溶液（NaCl浓度为1.026 mol / l）的表观黏度分别为3561和227 mPa.s,远高于相同质量浓度PBAD和PASA单组分的水和NaCl溶液的表观黏度。在NaCl浓度更高 (1.710 mol/l)时,PASA/PBAD 的NaCl溶液的表观黏度仍能达到201 mPa.s,显示了其良好的抗盐性。复合聚合物溶液的耐温和抗剪切性能也得到了明显的提高。     

新型两亲丙烯酰胺共聚物的合成及性能研究

以丙烯酰胺(AM),丙烯酸(AA),N,N-二烯丙基油酰胺(DNDA)和1-(2-羟丙基磺基)-2-丙烯酰胺基吡啶内盐(Py SA)为原料,合成了一种具有两亲性的丙烯酰胺共聚物AM/AA/DNDA/Py SA。1 000 mg/L共聚物溶液表观黏度达到424.6 mPa·s;当剪切速率达到1 000 s-1时,2 000 mg/L共聚物溶液的表观黏度为20.6 mPa·s;在170 s~(-1)且120℃时,溶液表观黏度高达32.8 mPa·s,黏度保留率为54.9%;溶液中NaCl的加量为12 000 mg/L时,聚合物表观黏度为27.2 mPa·s;70℃,模拟地层水矿化度19 589 mg/L时,2 000 mg/L的共聚物溶液可提高模拟原油采收率10.40%。     

孤岛稠油乳化降粘剂FH-02应用性能研究

FH-02是加有抗钙镁离子剂的非离子、阴离子表面活性剂混合物。报道了该剂对孤岛稠油的乳化降粘性能。FH-02溶液用孤岛油田回注污水配制,实验温度50℃,根据静置时脱水率和SV值确定乳状液稳定性。孤岛稠油与0.5%FH-02溶液按体积比80/20、70/30、60/40混合时形成稳定性递减的O/W型乳状液,体积比50/50时形成很不稳定的W/O型乳状液,最佳油水体积比为70/30。在该体积比下,0.5%~1.5%的FH-02溶液与孤岛稠油形成稳定性相近的O/W乳状液,FH-02水溶液的最佳质量分数为0.54%;FH-02质量分数由0.1%增至0.5%时,与粘度21230 mPa.s的稠油形成的乳状液粘度由5485 mPa.s降至303 mPa.s,乳化降粘率由74.16%增至98.57%。0.5%的FH-02水溶液与粘度3546~21230 mPa.s的6种稠油形成的乳状液,粘度在82~303 mPa.s范围,乳化降粘率≥97.7%。对于粘度12871 mPa.s的稠油,FH-02的乳化降粘率(98.8%)高于孤岛油现用3种乳化降粘剂(95.7%~96.6%)。FH-02不影响现用4种原油破乳剂的效能。表6参7。     

高温油藏表面活性剂乳化驱油体系研究

针对油藏渗透率为254 mD,油藏温度为104℃,地层水矿化度为26 376 mg/L,钙镁离子含量为439 mg/L的油藏条件,研究优化了表面活性剂乳化驱油体系OS-3,当体系质量浓度为0.3%时,表面活性剂乳化体系可将油水界面张力降低至10~(-2)mN/m;在含水率为70%时乳状液黏度达到最大值为308.9 m Pa·s;将岩石润湿性由亲油变为亲水;采收率较水驱提高24%以上。     

聚/表二元复合体系配方优选及其驱油效果评价

以大庆喇嘛甸油藏地质特征和流体为研究对象,开展了聚/表二元复合体系组成对驱油效果的影响研究。结果表明,在等药剂费用且固定聚合物质量浓度(2200 mg/L)的条件下,在适当浓度范围内,随表面活性剂浓度增加和碱浓度降低,驱油剂视黏度增加,界面张力逐渐增加;与碱/表/聚三元复合体系相比,聚/表二元复合体系阻力系数和残余阻力系数较大,液流转向能力较强,但当表面活性剂加量过高(2.0%)时,阻力系数和残余阻力系数降低。表面活性剂质量分数由0.5%增至5.0%时,聚/表二元复合驱采收率增幅先增加后降低,在表面活性剂加量为1.5%时达到最大值22.5%;"产出/投入"比由6.7降至0.8。当表面活性剂加量在0.5%~1.5%时,二元复合驱技术经济效果较好。碱加量由0.4%增至1.2%时,聚/碱二元复合驱采收率增幅由14.2%降至9.9%。聚/表二元复合体系优选配方为聚合物质量浓度2000 mg/L,表面活性剂质量分数0.5%~1.5%。     

超低界面张力表面活性剂的驱油性能研究

针对室内合成的一种超低界面张力表面活性剂(VESBET-4),结合表面活性剂驱的驱油机理讨论了表面活性剂浓度、矿化度、温度及碱(Na2CO3)浓度对油水界面张力的影响,结果表明:当表面活性剂质量分数在0.06%~0.15%时,界面张力可达到10-3 mN/m;矿化度为10 000mg/L时,界面张力可达到10-2 mN/m,且当Na2CO3质量分数在0.2%~1.2%时,该表面活性剂具有良好的降低界面张力的能力;测试了不同表面活性剂浓度、不同矿化度条件下表面活性剂溶液对原油的乳化效果,结果表明:当表面活性剂质量分数为0.09%、矿化度为6 000mg/L时,乳状液可稳定存在24h以上;静态吸附实验测得该表面活性剂的吸附损失量为0.45mg/g,小于标准规定的1mg/g;室内驱油试验显示该表面活性剂能使采收率提高12%以上。