复配型表面活性剂与碱_聚合物三元驱油体系的筛选实验研究

发布于:2021-10-05 01:45:15

















24

ADVANCES IN F I E PETROCH EM ICALS N

第 11卷 第 1期

复配型表面活性剂与碱 /聚合物三元驱油 体系的筛选实验研究
周雅萍 于 涛 刘家林 郭丽娜 郭冬梅
(中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院, 盘锦 124010) 摘 要 针对辽河油田某特定区 块油藏特征和油品性质, 对 阴离子型 表面活性剂 重烷基苯磺

酸盐、 非离子型表面活性剂聚氧乙烯壬基醚、 N a2 CO3 及疏水 型聚合 物进行 复配, 对复 配体系与 碱 原油间界面活性和溶液增粘能力进 行实验 研究, 应用 正交实验 法进行 实验方 案设计, 通 过直接比 较和计算分析等方法得出最 佳配方: 阴离 子表面 活性 剂质量 分数 0. 1% ~ 0. 125 , 非 离子 表面活 % 性剂 0. 15% , N a2 CO3 1. 6% ~ 1 8% , 疏水型聚合物 0. 12 。该驱 油体系具有 较高的界 面活性, 长期 . % 热稳定性较好, 而且解决了阴离子表面 活性剂 的盐析 现象和非 离子表 面活性 剂吸附 损失大、 需要 的碱含量高、 溶解性能差等 问题, 同时 拓宽了 表面 活性 剂、 剂在 复合驱 油体 系中 的使 用含 量范 碱 围, 筛选出的复配型驱油体系适应性更好。 关键词 正交实验法 复配型表面 活性剂 /碱 /聚 合物三元 复合驱 油体系 界面 张力 粘度 长期热稳定性

表面活性剂在化学驱油提高原油采收率中起 着极为重要的作用, 三次采油中使用最广泛的是 阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。阴 离子表面活性剂界面活性高, 耐温性能好, 但耐盐 性差, 表面活性剂会在高矿化度的水中析出; 非离 子型表面活性剂耐盐和耐高价阳离子的性能好, 但在地层中稳定性差, 吸附量比阴离子表面活性 剂高, 且溶解性差, 不耐高温 。因此, 三次采 油技术的发展对表面活性剂提出了耐高含盐量、 耐高温、 吸附损失低、 成本低等更高的要求, 研究 耐盐的表面活性剂驱油体系更具现实意义。 针对辽河油田某区块原油性质优化出的 2种 三元复合驱油体系分别由 阴离子型表面 活性剂 ( 1 ) 和非离子型表面活性剂 ( 7 ) 与碱剂和聚合 物组成。实验结果表明, 这 2种表面活性剂用于 # 驱油时, 1 表面活性剂界面活性高, 耐温性好, 但 耐盐性差, 在高矿度水中易析出; 7 表面活性剂耐 盐、 耐多价离子性能较强, 但在地层中稳定性差, 4 吸附量高 , 制约了其在驱油方面的应用。为更 好地发挥 2种表面活性剂的作用, 笔者将两者进 行复配, 研究碱 /聚合物 /阴 离子表面活性剂 /非 离 子型表面活性剂组成的 4组分三元复合体系与原 油间的界面活性、 耐盐能力、 耐温性能等, 为开展 多组分混合型复合驱油体系在提高原油采收率方 面的发展和应用提供科学依据和技术储备。
# # # 1~ 3

1 室内实验 1 1 试剂和仪器 . 阴离子型表面活性剂 ( 1 ) 为重烷基 苯磺酸 # 盐, 有效物含量 40% ; 非离子 型表面活性剂 ( 7 ) 为聚氧乙烯壬基酚醚, 有效物含量 99% , 实验中溶 液按有效物含量配制; Na2 CO3, 分析纯; 疏水型聚 合物, 相对分子质量 2 500 ! 10 , 水 解度 26 , 固 % 含量 90% , 北京恒聚生产; 辽河油田某特定区块回 注污水, 经过滤除去机械杂质; 某特定区块 S 4- 6 - 008井原油, 经脱水脱气处理。实验温度与地 层温度相同, 为 45 ? 。 TX- 500C全量程界面张力测量仪; Brookf ield LVDV - #+ P 粘度计; 电子天*; 恒温箱等。 1 2 实验方法 . 将实验用化学 剂配制成一定 质量分数 的母 液, 再按照正交设计方案配制成不同质量分数的 化学剂复配体系, 在地层温度下测定油水界面张 力和体系粘度, 同时观察体系的配伍性和长期热 稳定性。 油水界面 张 力和 粘 度测 定 分别 依据 SY /T 5370- 1999?表面及界面张力测定方法 %和 SY /T 5862- 2008?驱油用聚合物技术要求 %进行。
收稿日期: 2009 - 10- 20 。 作者简介: 周雅萍, 工程师, 1987 年毕业于大庆石油学院油 田 化学专业, 现从事三次采油提高原油采收率技术的研究工作。
4 #

2010年 1月

周雅萍等. 复配型表面活性剂与碱 /聚合物三元 ASP 驱油体系的筛选实验研究

25

配伍性和长期热稳定性实验依据 SY /T 5908 - 1994 ?驱油 用石 油 磺酸 盐 性能 测 定方 法 %和 SY /T 6424- 2000?复合驱油体系性能测试方法 % 等标准进行。 2 结果与分析 2 1 正交实验设计 . 表 1 因素及水*
水* 1 2 3 4 5 A, % 0. 0. 0. 0. 0. 050 075 100 125 150 B, % 0 . 0 . 0 . 0 . 0 . 050 075 100 125 150 C, % 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 0 2 4 6 8 D, % 0. 0. 0. 0. 0. 06 08 10 12 14

为考察指标, 设计 4因素 5水*正交实验, 因素及 水*见表 1 正交实验结果见表 2 , 。 2 2 结果分析 . 2 2 1 直接比较 . . 从表 2可以看出, 由复配表面活性剂、 聚合物 和碱组成的 4组分三元驱油体系, 油水界面张力 - 3 # # # 在 1~ 10 mN /m 内变化, 只有 9 、 和 23 组合 17 体系界面张力降低到 10 mN /m 数量级, 但此体 系由于聚合物含量较低, 所组成的体系粘度值较 小, 只有 17 组合粘度相对高些, 达到 13 5 mP a s . &。 从体系的增粘性来看, 聚合物含量越高, 碱含量越 # # 低, 体系的增粘性越好。由表 2可见, 11 、 和 19 22 组合增粘效果好, 体系粘度在 24~ 26 mP a s &, - 1 - 2 但此时体系界 面张力保持在 10 ~ 10 mN /m
# # - 3

表 2 正交实验结果
试验号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 A, % 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 B, % 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 C, % 1 2 3 4 5 2 3 4 5 1 3 4 5 1 2 4 5 1 2 3 5 1 2 3 4 D, % 1 2 3 4 5 3 4 5 1 2 5 1 2 3 4 2 3 4 5 1 4 5 1 2 3 界面张力 ! 102 / 体系粘度 / mPa s & mN m - 1 & 43 . 93 . 114 . 9 . 1 . 154 . 86 . 25 . 0 . 33 . 41 . 22 . 6 . 36 . 2 . 1 . 0 . 5 . 1 . 1 . 2 . 3 . 0 . 5 . 5 . 20 20 00 02 02 00 10 60 16 10 10 90 79 40 74 45 54 62 42 66 70 68 24 27 18 7. 10. 14. 18. 22. 14. 18. 22. 7. 11. 24. 8. 10. 15. 20. 10. 13. 20. 24. 8. 17. 26. 8. 11. 14. 86 50 40 40 90 60 80 40 70 20 30 06 30 80 50 60 50 50 20 96 70 10 09 10 50

数量级, 不能满足体系对界面张力的要求。 2 2 2 计算比较 . . 将表 2各因素相加, 求*均值, 找极差, 界面 张力计算结果见表 3 体系粘度计算结果见表 4 , 。 表 3 界面张力计算结果及分析 ! 10 mN /m
2

水*组合 及*均值 K1 K2 K3 K4 K5 k1 k2 k3 k4 k5 极差 R

A, % 260. 298. 109. 10. 17. 52. 59. 21. 2. 3. 57. 44 96 93 69 07 09 79 99 14 41 66

B, % 242 . 206 . 152 . 52 . 43 . 48 . 41 . 30 . 10 . 8 . 39 . 45 42 25 27 70 49 28 45 45 74 75

C, % 122 . 251 . 248 . 64 . 11 . 24 . 50 . 49 . 12 . 2 . 48 . 00 60 13 15 11 40 32 63 83 22 10

D,% 68. 139. 310. 106. 72. 13. 27. 62. 21. 14. 48. 17 81 12 18 82 63 96 02 24 56 39

表 4 粘度计算结果及分析
水*组合 及*均值 K1 K2 K3 K4 K5 k1 k2 k3 k4 k5 极差 R A, % 74. 74. 78. 77. 77. 14. 14. 15. 15. 15. 0. 06 70 96 76 49 81 94 79 55 50 98 B, % 75 . 76 . 75 . 77 . 78 . 15 . 15 . 15 . 15 . 15 . 0 . 06 96 69 20 06 01 39 14 44 61 60 C, % 81 . 77 . 77 . 73 . 72 . 16 . 15 . 15 . 14 . 14 . 1 . 46 89 56 96 10 29 58 51 79 42 87

mP a s &
D,% 40. 53. 87. 95. 119. 8. 10. 17. 19. 23. 15. 67 70 70 90 90 13 74 54 18 98 85

应用化学驱油方法进一步提高油田中后期开 发效果, 关键是化学驱油体系配方不仅要具有较 高的粘度, 改善不利的油水流度比, 扩大波及效 率, 还应具有超低的油水界面张力, 增加毛管数, 提高洗油效率。因此筛选研究 2种不同类型表面 活性剂与碱、 聚合物所组成的复配体系, 选择适合 某特定区块原油性质 的 1 阴离 子型表面活性剂 # 的含量 ( A ) 、 非离子型表面活性剂的含量 ( B )、 7 碱剂 Na2 CO3 的含量 ( C ) 以及聚合物的含量 ( D ) 为影响因素, 以油水界面张力和体系溶液的粘度
#

从表 3可以看出, 各因素对界面张力影响的 大小顺序为: A > D > C > B, 分析得出最佳组合为 A 4B 5C 5D 1。但此组合聚合物含量较低, 不能满足

















26 对体系溶液粘度的要求。

ADVANCES IN F I E PETROCH EM ICALS N

第 11卷 第 1期

体系, 与原油间的界面活性实验结果表明, 油水界 面张力主要受阴离子表面活性剂含量的影响, 其 次是聚合物和碱剂的含量。体系溶液的增粘性主 要受聚合物含量的影响, 聚合物含量越高, 粘度值 越大; 聚合物含量相同, 碱剂含量越大, 粘度越小, 碱剂含量是影响体系粘度的次要因素。 ( 2) 推荐复配型多组分复合驱 ( ASP ) 驱油体 系配方为: 阴离子型表面活性剂质量分数 0 1 ~ . % 0 125 , 非离子型表面活性剂质量分数 0 15 , . % . % 碱质 量分 数 1 6 ~ 1 8 , 聚 合物 质量分 数 . % . % 0 12 。该体系具有较高的界面活性, 油水界面 . % - 3 张力达到 10 mN /m, 长期热稳定性较好, 而且解 决了阴离子表面活性剂的盐析现象以及非离子表 面活性剂吸附损失大和需要的碱含量高、 溶解性 能差等问题, 同时拓宽了表面活性剂、 碱剂在复合 驱油体系中的使用含量范围, 筛选研究出的复配 型驱油体系适应能力更好, 表现出比单一表面活 性剂更优越的性能。 参考文献
1 唐善法等. 弱 碱水 复合 驱 提高 采 收率 实 验. 新 疆 石油 地质, 2003, 24( 5) : 438~ 440 2 隋智慧等. 耐盐表面活性剂驱油体系的研制. 精细石油化工进 展, 2002, 3( 3) : 35 ~ 38 3 王海峰等. 大庆油田三元复合驱表面活性剂 研究及方向. 油气 地质与采收率, 2004 11( 5 ) : 62 ~ 64 , 4 周雅萍等. 化学驱油体系 中各组分 在油砂表 面上静态 吸附特 征研究. 化学工程师, 2009 23 ( 2) : 63 ~ 67 ,

从表 4可以看出, 各因素对体系粘度影响的 大小顺序为 D > C > A > B, 分析得出最佳组合为 A 3B 5C 1D 5。但此组合碱剂含量较低, 不能满足体 系对界面张力的要求。作为提高原油采收率的驱 油介质, 既要满足高的体系粘度又要有较低的油 水界面张力, 针对研究中出现的这个相对制约的 问题, 综合考虑体系对界面活性和粘度的要求, 推 荐组合为 A 4B 5C 5D 4 和 A 3 B 5C 4D 4。此组合不在实 验设计的安排表中, 针对此配方组合进行界面张 力和粘度测定, 结果表明, 组合体系 A 4B 5 C 5D 4 界 面 张 力 和 粘 度 分 别 为 2 87 ! 10 . mN /m, 16. 1 m Pa s; 组合体系 A 3B 5 C 4D 4 界面张力和粘度 &
- 3

分别 为 2 96 ! 10 mN /m, 17 0 mPa s 效 果 较 . . &, 好。同 时对 2 种体系分别进行长期 热稳定性试 验, 结果表明, 其长期热稳定性好, 溶液在地层温
- 3

度下恒温放置 30 d 溶液底部有微量絮状物, 界面 , - 3 张力仍保持 在 10 mN /m 数 量级, 粘 度保持 在 15. 0~ 16 5 mP a s 综合分析得出复配型多组分 . &。 复合驱 ( ASP) 驱油体系配方组成为: 阴离子型表 面活性剂质量分数 0 1 ~ 0 125 , 非离子型表 . % . % 面活性剂 质量分 数 0 15 , 碱 质量分数 1 6 ~ . % . % 1 8 , 聚合物质量分数 0 12% 。 . % . 3 结论 ( 1) 采用正交实验设计了阴离子型表面活性 剂、 非离子型表面活性剂与碱、 聚合物之间的复配

Experi ental Study on the Screening of Com pound O il D isplacem ent m System Co prising A lkal,i Surfactants and Poly er m m
Zhou Yaping Yu T ao L iu Jialin Guo L in an Guo Dongm ei (R esearch Institute of O il E xp lora tion and D evelopm ent, L iaohe O ilf ield C om pany of P etroChina, P anj in 124010) Abstract In v iew of the reservo ir features and the o il properties o f th e certa in block o f L iaohe O ilfield the , experi ents w ere carried out on com pound o il d isplacem ent system / oil interfacial act iv ity and th icken in g ab ili m ty, the form er com prised an io nic surfactant heavy a lk ylbenzene su lfonate, non io nic surfactant polyoxyethy lene nonyl phenyl eth er sodiu carbonate and hydrophob ic po lym er Orthogona l experi ent m ethod w as used to de , m . m sig n th e pro jec. By d irect and ind irect com parison calcu lation and analysis, the opti al formu la was deter t , m m ined as fo llow s the m ass fraction of anion ic surfactan, non ion ic surfactan, sod ium carbonate and hydro : t t , phob ic po lym er 0 1 - 0 125% , 0 15 , 1 6 - 1 8 , and 0 12 respective ly T he o il d isplacem en t . % . . % . % . % . % . system has h ig her in terfacial act iv ity and better long term th er a l stability, and it also could so lv e th e problem s m of saltin g out o f the an io nic surfactant and heavy lo ss o f non io nic surfactant due to absorption high content o f , alkali needed and poo r so lub ility It could also broaden the content range of th e surfactant and a lk ali in the o il , . disp lacem ent system. T he new com pound o il displacem ent system selected had better com patibility. K ey W ords orthogonal experi ent m ethod oil d isplace ent syste in terf ic ial tension v iscosity lo ng term m , m m, , , th er a l stab ility m


相关推荐

最新更新

猜你喜欢