油藏条件下CO2乳液稳定性实验

CO₂乳液在驱油过程中能够控制CO₂流度,大幅改善CO₂驱油效果。实验测定了油藏条件下温度、压力、矿化度和表面活性剂类型对CO₂-表面活性剂水溶液体系的界面张力、界面扩张模量及乳液稳定性的影响规律。实验结果表明,随着压力的增高,CO₂-表面活性剂水溶液界面张力先迅速减小,之后逐渐稳定,扩张模量先增大,之后逐渐稳定;随着温度的增加,界面张力增加,扩张模量降低;随着矿化度的增加,界面张力先减小后增加,扩张模量先增大后减小。对于阴离子型表面活性剂AOT和OS,随着压力的升高,乳液稳定性增加,界面性能和乳液稳定性具有对应关系;对于非离子型表面活性剂C₁₂E₉P₃,随着压力的升高,乳液稳定性降低,界面性能与乳液稳定性没有对应关系。通过对比AOT、OS和C₁₂E₉P₃,AOT形成的CO₂乳液稳定性能最佳,C₁₂E₉P₃形成的CO₂乳液稳定性能最差,并且对压力较为敏感。该研究结果可以为CO₂乳液在油气田开发中的应用提供一定的理论指导。     

二氧化碳乳液微观稳定性实验研究

实验优选了AOT作为CO₂乳液表面活性剂,利用高温高压反应釜测定了AOT水溶液与CO₂在不同温度、压力下的乳液析液半衰期,并通过微观实验测定了温度、压力对CO₂乳液微观稳定性的影响。结果表明,随着压力的增大,CO₂乳液稳定性随之增大;随着温度的增加,CO₂乳液稳定性随之降低,低压下温度的影响不明显,随着压力的增加,温度的影响越来越明显。微观实验显示,温度越高越不利于乳液的稳定,压力越高越有利于乳液的稳定,这与高温高压反应釜所得的结果相对应,说明CO₂乳液的稳定性主要取决于乳液的扩散、聚并、排液、破灭等机理。CO₂乳液在驱油过程中能有效控制CO₂流度,大幅改善CO₂驱油效果,提高采收率。     

高压悬滴法测定 CO 2 -原油最小混相压力

CO ₂ - 原油体系的最小混相压力是 CO ₂ 驱油技术研究中的一个重要参数。 采用高压悬滴法测定了延长油田特低渗油藏原油在 44 ℃ 油藏温度下 CO ₂ - 原油体系界面张力随压力的变化。 实验结果表明： CO ₂ -原油两相间的界面张力随体系压力的升高而呈近线性下降趋势。 根据外推法得出两相体系界面张力为0 时的最小混相压力为 23.56 MPa 。 利用该方法既可以较精确地得到 CO ₂ - 原油体系最小混相压力数据,又可以直接地观察到 CO ₂ - 原油混相互溶时的状态。 实验操作时间较短,且简单易行,对同类实验的测定方法具有一定的参考价值。     

碳酸水-原油体系中CO2分子的扩散行为

CO₂分子在油水相间的扩散传质行为对于致密油藏注CO₂提高采收率具有重要意义。通过融合实验测定数据和理论扩散模型,利用试错法同时确定了碳酸水-原油二元体系中CO₂分子在油、水两相中的扩散系数。重点研究了油水混合体系的初始压力对扩散系数的影响规律,深入探讨了扩散过程中油水相密度、CO₂浓度、油水界面移动以及CO₂在油相中扩散前缘位置的变化过程。研究结果表明：①随着CO₂从水相扩散进入油相,碳酸水-原油体系压力增大,60℃下,扩散10 h,初始压力分别为15.39 MPa、19.25 MPa和22.82 MPa（实验1—实验3）体系,压力增加24%~31%;②在两相界面附近,水相密度及水相中CO₂浓度逐渐降低,而油相密度及油相中的CO₂浓度逐渐升高,导致油相体积膨胀,水相体积收缩,两相界面向水相方向移动;③初始压力越高,扩散系数越大。实验1—实验3水相和油相中CO₂扩散系数的增幅分别为52.0%和9.2%,表明水相中CO₂扩散系数对初始压力更敏感;④初始压力越高,相同扩散时间内CO₂在油相中的扩散前缘运移越远,扩散100 h后,实验1—实验3前缘位置运移距离分别为4.11 cm、4.32 cm和4.43 cm。     

油包水型乳状液高温稳定性

研究了2种乳化剂RHJ-Ⅰ和RHJ-Ⅱ的油/水界面活性及温度的影响。以国产合成油为基础油,25% CaCl₂水溶液为水相,并添加Ca(OH)₂制备了油包水（W/O）型乳状液,考察了体系组成、老化处理温度和静置温度等对其稳定性的影响,探讨了稳定机理。结果表明,所研究的乳化剂可显著降低合成油/水界面张力,在油/水界面形成黏弹性界面膜。所制备的W/O型乳状液具良好的分散稳定性,RHJ-Ⅰ和RHJ-Ⅱ复配具协同增稳效应。乳状液经高温（180和232 ℃）老化处理后,其稳定性明显增强,缘于乳化剂与Ca(OH)₂作用形成“有机Ca(OH)₂”,从而增强乳状液的高温稳定性。水/油比在1∶9～5∶5范围内增大,稳定性明显增强。      

石油磺酸盐弱碱体系采出液分离及影响因素

跟踪石油磺酸盐弱碱体系三元复合驱矿场试验主段塞注入阶段,对采出液进行了系统研究,模拟了碱、表面活性剂和聚合物对采出液油水分离特性的单一和协同影响。结果表明:碱与原油中的天然物质反应生成界面活性物质,降低油水界面张力,使原油乳状液乳化强度增大,O/W型乳状液中的分散相油珠粒径显著下降,稳定性增强;在低表面活性剂质量浓度下,活性剂吸附到油水界面上顶替了部分原油中的天然表面活性物质及碱与原油反应生成的界面活性物质,插入到油水界面上胶质和沥青质聚集体之间,降低了胶质和沥青质聚集体之间的作用力,但加强了界面黏弹性,使原油乳状液稳定性增强;聚合物使水相具有黏弹性,使得水滴难以破裂,导致原油乳状液中水滴尺寸增大,稳定性下降。     

破乳剂的油-水界面性质与破乳效果的关系

本文通过对界面张力、液滴寿命和破乳效果的测定,研究了各种原油破乳剂的界面活性、破乳剂叶分子在油-水界面上的吸附状态和液膜强度与破乳效果的关系。油水两相均不溶的破乳剂,可在油-水界面上展开,置换原油中成膜物质,降低膜强度而使乳状液破坏。     

稠油油藏蒸汽吞吐后转注CO2吞吐开采研究

利用物理模拟技术,对蒸汽吞吐后期的稠油油藏转注CO₂吞吐技术以改善其开采效果的机理进行了研究,结果表明,蒸汽吞吐后期油藏转注CO₂吞吐开采:1增加了弹性驱能量;2CO₂溶解于稠油中,使原油粘度降低;3乳化液破乳:高轮次吞吐使原油物性变差,粘度大幅度增高;而CO₂溶解于稠油和水中降低了油水界面张力,使原油粘度大幅度下降;4油水相对渗透率曲线特征得到改善,残余油饱和度降低.实验研究及现场试验结果表明,稠油油藏蒸汽吞吐后期转注CO₂吞吐开采在技术上和经济上都是可行的.该技术改善了稠油油藏蒸汽吞吐后期的开发效果.     

胜利原油活性组分对原油-甜菜碱溶液体系油-水界面张力的影响

采用传统的柱色谱四组分分离方法（SARA）将胜利孤岛原油分离得到沥青质、饱和分、芳香分和胶质,采用碱醇液法萃取原油得到酸性组分。测定了正构烷烃、煤油以及原油活性组分模拟油与2种不同疏水结构的甜菜碱溶液组成的体系的油 水界面张力。结果表明,在原油活性组分模拟油 甜菜碱溶液体系中,直链甜菜碱由于疏水基团较小,与原油活性组分尤其是酸性组分和胶质发生正协同效应的混合吸附,使油 水界面上表面活性剂分子的含量增加,界面膜的排布更紧密,导致油 水界面张力降低;支链甜菜碱由于具有较大尺寸的疏水基团,煤油中少量的活性物质即可将油 水界面张力降至超低(<10-3 mN/m),而原油活性组分的加入,则使界面上表面活性剂分子的排布被破坏,削弱了界面膜原有的紧密性,导致油 水界面张力大幅度升高。     

油基钻井液用乳化剂油/水界面吸附及对乳液结构的影响

在油基钻井液中,乳化剂在油/水界面的吸附行为对乳化稳定性及乳化机理影响极大。利用界面扩张流变技术研究了油基钻井液用主乳化剂PF-BIOEMUL与油基钻井液用辅乳化剂PF-BIOCOAT对油/水动态界面张力及界面黏弹性的影响,并考察了 PF-BIOEMUL 与 PF-BIOCOAT 配制乳液的微观流变性。研究表明,PF-BIO EMUL的主要功能是提供弹性模量,提高油/水界面膜强度高,最佳加量为2.0%。PF-BIOCOAT的主要功能是提供黏性模量,降低油/水界面张力,最佳用量为1.5%。PF-BIOEMUL和PF-BIOCOAT可以同时吸附到油/水界面上,保证了乳化体系既具有较低的油/水界面张力,又有较好的界面膜稳定性,所形成的乳液具有三维网状结构,稳定性良好。这些研究为油基钻井液体系稳定性研究提供了理论基础。     

高温高压条件下CO_2-原油-水体系相间作用及其对界面张力的影响

采用轴对称悬滴形状分析技术研究了高温、高压条件下CO_2-原油体系和原油-碳酸水体系的相间作用及其界面张力的变化规律。研究结果表明:在高温、高压条件下CO_2与原油之间的相间作用可分为2个阶段,第1阶段为CO_2溶解并使原油膨胀,第2阶段为CO_2抽提轻质组分并使油相体积减小;压力增大,CO_2与原油的相间作用速度变快,压力接近最小混相压力时,油滴形态变得极不稳定,CO_2对轻质组分的抽提作用增强,CO_2与原油界面变模糊。温度和压力是影响CO_2与原油界面张力的主要因素,温度越高,气液界面越不稳定,动态界面张力波动越大,平衡界面张力越大;压力越高,动态界面张力达到平衡时间越短,最终的平衡界面张力越低。原油-碳酸水体系界面处的相互作用较弱,油水界面清晰,油滴形态稳定。CO_2从水相向油相逐渐扩散过程中,油滴体积不断膨胀并逐渐达到稳定,未出现CO_2抽提轻质组分导致油滴体积减小的现象。随着CO_2在水相中的溶解及向油相中的扩散,界面张力逐渐下降并达到平衡;温度和压力越高,油水界面张力达到平衡的时间越短,油水界面张力越小。     

CO2复合驱油分子动力学模拟及微观机理研究

为了探索较大幅度提高高含水期复杂断块油田剩余油采收率,提出了CO₂复合驱方式进行剩余油开采对策并在矿场先导试验井组取得了显著的增油降水效果,但对CO₂复合驱油体系微观增油机理的相关研究较少,亟需开展这方面的基础研究。基于CT扫描结果,结合油藏开发实际,明确了滴状和膜状剩余油为难以动用的2种剩余油类型;构建了溶解油滴模型和剥离油膜模型,利用分子动力学方法进行模拟。溶解油滴模拟结果表明,CO₂扩散至油滴中,增加其体积,然后油滴分子逐渐溶解在驱油体系中;剥离油膜分子动力学模拟结果表明,CO₂在油相中先形成扩散通道,随后CO₂优先通过扩散通道至岩石表面,CO₂在表面上形成氢键而产生吸附。      

界面性质表征二元驱驱油剂对采出液稳定性的影响

UOP Separex Flux+是现有的Separex膜系统中膜元件的替代。Separex Flux+可增加污染物的去除,如酸性气和水。与现有技术相比,其设计可增加天然气加工能力,可使生产者获取更高的效益和降低成本。除了增加系统被加工的气体量外,与现有的膜产品相比,该膜元件每单位膜面积可去除更多的二氧化碳。这有助于使下游处理单元脱瓶颈制约,对     

CO2驱气溶性降混剂提高采收率机理实验

针对CO2驱气溶性降混剂降低混相压力、提高采收率机理认识不清的问题,综合利用室内实验、数值模拟和权重分析法,通过分析原油组分、原油黏度、油气界面张力、原油相态特征的变化,明确了气溶性降混剂的降混机理.实验结果表明:注入体积分数为3％和20％的气溶性降混剂后,原油重质组分含量分别减少25.07％和48.21％,平均原油黏...     

基于Pickering乳液的油基钻井液

Pickering乳液通过颗粒在油水界面吸附,形成稳定界面膜防止水滴聚并,能够提高油基钻井液的稳定性。然而,关于Pickering乳液油基钻井液的研究,忽略了油相中水滴和无机亲水颗粒间相互作用,均未考虑配浆时加入的氢氧化钙、加重剂以及地层中进入的劣质固相等无机颗粒对乳液中水滴存在形式的影响。因此,向W/O型Pickering乳液中加入氢氧化钙、重晶石和不同水化程度高岭土颗粒,通过宏观沉降实验和显微镜图像证明水滴与颗粒结合,以结合水形式存在,导致颗粒聚集;通过激光共聚焦显微镜和低温差示扫描量热对结合水进行表征。通过添加分散剂可以促进结合水颗粒的分散,提高钻井液体系的稳定性。基于W/O型Pickering乳液的油基钻井液不是油包水乳液,而是结合水颗粒在油相中适度分散的体系。此外,配制低密度油基钻井液模型体系,并调控体系的流变性能,实现低温恒流变。     

可视装置中CO2与正戊烷或原油接触特征和表征方法

CO₂混相驱油过程复杂，其中包括传质、对流和相变等问题，有些机理尚不明确，需要进行深入研究。采用联合研制的CO₂混相可视驱油实验装置，恒定不同的实验压力，研究CO₂在不同相态下与正戊烷、原油的垂直静态变化特征。CO₂和正戊烷、原油在不同压力下表现为不同的接触形态，正戊烷、原油相对高度-时间曲线为幂函数关系，低压时曲线也可为近似线性变化。提出了“溶解膨胀速率”，不同压力条件下CO₂-正戊烷、原油溶解膨胀速率随着时间变化呈减小趋势，变化曲线均为负对数关系；影响正戊烷、原油相对高度和CO₂-正戊烷、原油溶解膨胀速率的因素主要是压力和流体。      

Interfacial Interactions Between Crude Oil and CO2 Under Reservoir Conditions

In this paper, an experimental technique was developed to study the interfacial interactions between crude oil and CO₂ under reservoir conditions. By using the axisymmetric drop shape analysis (ADSA) for the pendant drop case, this new technique makes it possible to measure the interfacial tensions (IFTs) between crude oil and solvents, such as CO₂, at high pressures and elevated temperatures. The major component of this experimental setup is a see-through windowed high-pressure cell. In this study, the IFT of the crude-oil-CO₂ system was measured as a function of pressure at two fixed temperatures. It was found that, due to mutual interfacial interactions between crude oil and CO₂, their dynamic IFT gradually reduces to a constant value, i.e., the equilibrium IFT. The major interfacial interactions observed in this study include light-ends extraction and initial turbulent mixing. At T = 58°C, the equilibrium IFT reaches 1-2 dyne/cm when P ≥ 13.362 MPa, and only partial miscibility is achieved even up to P = 28.310 MPa. Thus, this experimental study shows that only partial miscibility can be obtained in most CO₂ flooding reservoirs. In addition, it is expected that the observed light-ends extraction and initial turbulent mixing phenomena may have significant effects on ultimate oil recovery and long-term CO₂ sequestration.