固体颗粒对O／W乳状液稳定性的影响

采用表面张力仪、界面黏弹性仪和Zeta电位仪,研究了大庆油田三元复合驱采出水中的固体颗粒（纳米SiO2、钠基蒙脱土）与驱油剂（碱、表面活性剂、聚合物）作用对油水界面性质及乳状液稳定性的影响。结果表明,固体颗粒与NaO H作用使得油滴表面Zeta电位绝对值增大;固体颗粒与烷基苯磺酸盐作用,油水界面张力增大,水相固体颗粒使得油水界面剪切黏度减小;固体颗粒与HPAM 作用使得油滴表面Zeta电位绝对值明显增大。固体颗粒与碱作用时,其低质量浓度不利于O/W乳状液的稳定,而高质量浓度（800 m g/L ）则有利于O/W乳状液的稳定;固体颗粒与烷基苯磺酸盐作用使得O/W乳状液稳定性增加,而与H PA M作用则减小O/W乳状液的稳定性。     

预交联聚合物凝胶颗粒对乳状液稳定性影响

用界面张力仪、表面粘弹性仪和Zeta 电位仪测定了胜利孤东原油模拟油与含预交联聚合物凝胶颗粒 溶液间的界面特性, 并研究了预交联聚合物凝胶颗粒浓度对这些界面特性及乳状液稳定性的影响。结果表明, 去离 子水中加入预交联聚合物凝胶颗粒后, 去离子水及模拟水与原油模拟油间的界面张力和界面剪切粘度及油滴表面 的Ze ta 电位绝对值均增大, 原油与预交联聚合物凝胶颗粒溶液间所形成的W/ O 型和O/W 型乳状液稳定性均随聚 合物凝胶颗粒浓度增加而增强。     

聚合物/表面活性剂驱模拟采出水的乳化稳定性

以成分相对简单的轻质油(V(石油醚):V(苯)=9:1)作为模拟油取代成分复杂的原油配制模拟采出水,详细探究了驱油剂影响聚合物/表面活性剂二元复合驱采出水乳化稳定性的机理。采用超低界面张力仪、Zeta电位分析仪和界面流变仪对油水界面张力、油滴表面Zeta电位和油水界面流变进行测定,研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM,聚合物)、石油磺酸盐(WPS,表面活性剂)和矿化度对模拟采出水油水分离性能的影响。研究结果表明:WPS能够降低油水界面张力,使模拟采出水更加稳定。HPAM能够增加模拟采出水体相黏度,但对其最终乳化稳定性影响较小。矿化度增加显著增强了模拟采出水乳化稳定性,从而为进一步加深对采出水乳化稳定性的研究提供借鉴。     

驱油剂对模拟油水体系稳定性的影响

研究了驱油剂对模拟三元复合驱采出水油水分离性能、油滴Zeta电位、界面张力、流变性及油滴粒径的影响。HPAM提高体相粘度和油滴Zeta电位,促进油滴聚并,对界面张力和粘弹性模量影响不大,随着其浓度的提高,模拟采出水的稳定性先减小后增强;表面活性剂提高Zeta电位,减小界面张力和粘弹性模量,并阻碍油滴聚并,随着其含量的增加,稳定性显著增强;碱提高Zeta电位,减小界面张力和粘弹性模量,随着其含量的增加,稳定性先增强后减弱。     

阳离子聚合物对孤东原油乳状液的破乳研究

选用了一系列具有不同阳离子度和分子质量的阳离子功能性聚合物,分别测定了其与孤东原油模拟油的油水界面张力、Zeta电位、O/W型乳状液的稳定性。研究发现,当阳离子功能性聚合物的分子质量相近时,阳离子度越大,其对O/W型乳状液的破乳效果越好;在所研究质量浓度范围内,阳离子功能性聚合物质量浓度较高时,其破乳效果较好。油水界面张力和Zeta电位结果显示,阳离子功能性聚合物对O/W乳状液的破乳机理为界面电中和机理。加入阳离子聚合物后,能中和油珠表面电荷,促使油珠聚结,且高分子聚合物有"桥联"作用,加快油珠聚结,从而实现O/W乳状液的破乳。     

弱碱三元复配体系筛选研究

将SS、SHSA-HN6两种表面活性剂和KYPAM、ZL-Ⅱ型两种聚合物以及弱碱Na2CO3进行复配,对复配体系进行黏弹性研究、界面张力的评价以及在纵向非均质人造岩心上进行物理模拟驱油实验,从各种复配体系中选出最佳的弱碱三元复配体系应用于现场试验。结果表明,每种复配体系的黏度都随剪切速率的增大而下降,不同类型的活性剂基本不影响KYPAM三元复合体系的黏度,而对ZL-Ⅱ型三元复合体系的黏度却有所影响。不同复配体系的弹性都随着剪切速率的增加而增加,几种复配体系的弹性基本相同。4种复配体系均在15min内达到超低界面张力,且稳态界面张力都保持在超低范围内,两种表面活性剂都有较好的降低界面张力的能力。在驱油效果评价上,SS所形成的三元体系驱油效果均好于SHSA-HN6所形成的三元体系,KYPAM和ZL-Ⅱ型两种聚合物的三元复合体系的驱油效果KYPAM的占优。     

锂皂石颗粒对聚合物驱采出水乳化稳定性的影响

研究了锂皂石颗粒对模拟聚合物驱采出水乳化稳定性能和油水界面性质的影响。通过分析含油量表征分析了锂皂石颗粒对聚合物驱采出水乳化稳定性的影响,发现在HPAM质量浓度为100～600mg／L、锂皂石颗粒质量浓度为50～100mg／L时,对聚合物驱采出水稳定性影响最大。研究了锂皂石颗粒对模拟聚驱采出水中油滴Zeta电位、油水界面张力、颗粒油滴聚集状态及乳化体系黏度的影响。结果表明:在实验浓度下,随锂皂石颗粒质量浓度增大,Zeta电位下降、界面张力降低、体系黏度提高,对采油污水稳定性影响显著;当锂皂石颗粒质量浓度大于100mg／L后,聚驱采出水稳定性减弱,此时有利于聚合物驱采出水的处理。     

Gemini型表面活性剂三元复合体系性能和驱油效果

以胱氨酸钠和油酰氯为原料,通过一步反应合成了一种新型阴离子Gemini表面活性剂二油酰胺基胱氨酸钠(Sodium dioleoylamino cystine,SDOLC),利用Texas-500C型界面张力仪和MCR301流变仪研究了Gemini型表面活性剂/HPAM/碱三元复合体系降低油水界面张力性能和黏弹性能,在均质和非均质岩心中评价了体系的驱油效果。结果表明,HPAM的加入不影响Gemini表面活性剂和碱复合溶液与原油界面张力最低值,但可以有效增加体系的黏度。综合考虑界面张力和黏弹性能,选择黏度44mPa·s且与大庆原油界面张力最低值2.4×10-2 mN/m的含质量分数为0.18%HPAM、0.1%SDOLC、0.15%NaOH和0.06%HEDP·Na4体系作为Gemini型表面活性剂三元复合驱油体系。注入0.6PV该体系在均质岩心中水驱基础上可提高采收率26.11%,在非均质岩心中水驱基础上可提高采收率22.25%。     

钠蒙脱土颗粒对聚驱采油污水乳化稳定性的影响

通过室内实验方法研究了钠蒙脱土颗粒对聚驱采油污水油水分离性能和油水界面性质的影响。采用界面张力仪和Zeta电位仪研究了钠蒙脱土颗粒对聚驱采油污水中油滴Zeta电位、油水界面张力和界面扩张黏弹模量的影响。在光学显微镜下,观察钠蒙脱土颗粒在油滴表面的吸附状态。结果表明,当钠蒙脱土颗粒质量浓度低于200mg／L时,随其质量浓度增大、Zeta电位下降,、界面张力降低、黏弹模量提高,采油污水中出现稳定液滴型(oil-mineral aggregate,OMA)结构,此时钠蒙脱土颗粒对聚驱采油污水稳定性影响比较显著, 采油污水处于比较稳定的阶段。当其质量浓度大于250mg／L后,Zeta电位基本不再下降,而界面张力略有提高,黏弹模量也有增大,颗粒油滴形成大的聚集体结构,油滴更容易发生聚并,聚驱采油污水稳定性变差,从而更易于处理。     

塔河稠油活性组分对油水界面性质和乳状液稳定性的影响

针对塔河稠油采出液,测定了稠油采出液的黏度、含油量、含水量等,并将其分离出沥青质、胶质和蜡组分,分别研究了这3种组分对油水界面张力和界面剪切黏度以及稠油乳状液稳定性的影响。研究发现,沥青质和胶质作为天然的乳化剂,能使油水界面张力明显降低,且油水界面剪切黏度大小顺序为:沥青质>胶质>蜡,说明沥青质能稳定油水界面膜。此外,将胶质加入模拟油与模拟水所形成的O/W 乳状液稳定性最强,其次是沥青质和蜡组分;而使模拟油与模拟水所形成的W/O 乳状液稳定性最强的是沥青质,其次是胶质,蜡组分最弱。     

TAD S - 1 0复合体系驱油效果

为了研究复合体系各组分在驱油过程中的贡献程度, 利用磺酸盐双子表面活性剂TAD S - 1 0与相对分 子质量为15 0 0万的聚合物以及 N a 2CO3 配制的复合体系在光刻玻璃模型上进行原油驱替实验, 根据复合体系的驱 油效果, 分析界面张力、 聚合物、 碱以及正丁醇对驱油效果的影响。结果表明, TAD S - 1 0与石油磺酸盐复配产生的超 低界面张力使得化学驱采收率提高2. 6%; 加入聚合物后的二元体系与一元体系相比, 化学驱采收率提高1 0%左右, 总采收率提高1 2. 1 3%; 加入弱碱的三元体系化学驱采收率较二元体系提高2. 7 3%; 而三元体系加入质量分数为 0. 0 2%醇后化学驱采收率提高1. 2 3%, 总采收率提高1. 3 1%。     

溶气原油乳状液的溶气特性与稳定性研究

利用带压溶气原油乳化装置在不同溶气环境（CO2、CH4、N2）下对长庆原油进行带压乳化,并通过溶解度测定装置、溶气原油乳液稳定性分析装置、界面张力仪、高压流变仪测得不同气体的溶解度Rs、分水率fv、界面张力γ、界面膜弹性模量εd、溶气原油黏度μ,溶气原油乳状液表观黏度μap。结果表明,油水界面膜的存在会在一定程度上抑制气体从外相向内相的迁移,使溶气原油乳状液的溶解度小于内外相各自的溶解度之和;在溶CO2的环境下,由于其油/水界面张力最小,使其乳化效果最好,形成的带压W/O型乳状液乳滴最为细密,同时由于其油水界面弹性模量最大,形成的带压乳液体系最为稳定,乳液体系较原油体系的增黏率最明显;与之相反,在溶N2的环境下,带压乳液体系的稳定性较差,易于破乳。     

油膜收缩速率的测定方法

为了评价表面活性剂剥离固体表面油膜的能力,提出了采用油膜剥离速率作为评价驱油剂的一项指标,分别研究了油膜在OP类表面活性剂以及Na2CO3溶液中的收缩规律.结果表明油膜在OP-10溶液中收缩的最快,在OP-8和OP-30中的收缩速率相近,在OP-40中的油膜收缩速率最慢;在Na2CO3溶液中只有油膜的厚度发生变化,而油膜的面积并没有变化.通过分析杨氏方程可知,表面活性剂(OP)吸附在水-固界面上降低了水-固界面张力,油膜在水平力的作用下收缩;Na2CO3只改变油-水界面张力,没有降低固-液界面张力,所以油膜没有收缩,而Na2CO3与原油中的酸性物质反应,生成的表面活性物质在油膜表面分布不均匀造成了局部的界面张力梯度,从而出现厚薄不均的现象.     

甜菜碱与胜利原油间界面张力的影响因素

采用旋转滴法测定了两性离子表面活性剂十六烷基二乙基羟丙基磺基甜菜碱与胜利原油间界面张力,并考察了矿化度、二价离子浓度及弱碱NaHCO3对界面张力的影响。结果表明,甜菜碱分子与原油活性组分在界面上混合吸附、协同作用,共同决定油水界面张力。电中性的甜菜碱表面活性剂在界面上排列较为紧密,随着离子半径较小的Na＋和Mg2＋质量分数增大,界面张力呈缓慢下降的趋势;而随着离子半径较大的Ca2＋质量分数增大,界面张力始终较高;NaHCO3与原油活性组分反应,能将油水界面张力降至超低,此时总矿化度起决定作用,离子类型影响不大。     

产酸微生物作用大庆原油改善化学驱效果研究

从大庆油层水中筛选出短短芽孢杆菌HT和蜡状芽孢杆菌HP,在兼性厌氧条件下,利用原油烃为唯一碳源,降解原油中重质成分,尤其是高碳链（20碳以上）饱和烃,产生大量的胞外有机酸,可使原油酸值平均升高10倍以上．微生物作用原油后,产生的大量有机酸,在碱性条件下能与合成表面活性剂产生很好的协同作用,使微生物作用后原油与现有三元复合体系形成更低的界面张力,平均比未作用原油体系界面张力降低一个数量级,达到10^-4mN／m数量级．室内天然岩心驱油评价结果表明,微生物一三元复合驱结合可比单独三元复合驱驱油效率增加近10％（OOIP）．这一技术对大庆主力油田提高可采储量将会发挥巨大的作用．     

污水配制活性碱/聚二元复合驱体系实验研究

在碱/聚合物二元复合驱现场试验过程中,碱与配制用污水或地层水出现不匹配的问题,造成地面管线大量结垢及驱油体系性能大幅度下降.为解决这一问题,以大港羊三木油田三断块馆Ⅱ上油组油藏为依托,开展了污水配制碱/聚二元复合驱体系评价实验研究.选用污水匹配的活性碱(多元复合碱)及碳酸钠进行对比试验,在羊三木油田污水条件下,活性碱与污水的匹配性较好,比碳酸钠溶液的油水界面张力低2个数量级,达到10-3mN/m,抗钙镁能力达到500mg/L,并且与原油的乳化性强;二元复合驱体系对五种聚合物与碱进行了配伍性实验,其中污水聚合物HTPW-111与碱的匹配性好.研究表明,污水配制的活性碱/聚二元复合驱体系保持了聚合物驱的增黏性和降低油水界面张力的特性.     

适合三类油层的弱碱三元复合体系配方优选

为进一步提高弱碱三元复合体系在大庆油田三类油层中的开发效果,需要对该体系的配方进行优选。采用CMG数值模拟与物理实验相结合的方法进行研究,在室内实验的基础上,对比分析了不同配方浓度对体系界面张力、乳化性能以及黏弹性的影响,确定了该体系配方的最优浓度,并进行了实验结果的机理分析与体系的适用性评价。结果表明,表面活性剂CHSB的质量分数在0.2%~0.3%时,所研究的弱碱三元复合驱体系能够实现超低界面张力,且在CHSB质量分数为0.3%时,体系的吸水率保持在40%以下,说明其具有良好的乳化性能;Na2CO3的质量分数为1.2%时测得的界面剪切黏弹性均为最佳。驱油实验的结果与数模结果互为验证,基于开发效果与经济评价,得到HPAM的质量浓度为2 000 mg/L,CHSB、Na2CO3的质量分数分别为0.3%、1.0%时的弱碱三元复配体系,室内驱油实验表明其能够有效提高采收率23.31%。该研究成果对弱碱三元复合驱在三类油层中的应用具有重要的指导作用。     

原油/水界面张力的影响因素

应用滴体积法测定了5种原油/水的界面张力,考察了水相盐含量、pH值及温度对油/水界面张力的影响.结果表明,不同原油的油水界面张力差别较大;原油/水界面张力随温度、水相NaC1浓度、pH值的变化呈现出一定的规律性.     

表面改性对Nano-SiO_2表面电位及乳状液稳定性的影响

使用硅烷偶联剂KH-550对纳米二氧化硅(Nano-SiO_2)进行表面有机改性。使用Zetasizer 3000电位仪,系统分析KH-550的用量、改性时间以及改性温度等因素对Nano-SiO_2表面ζ电位的影响,得到不同改性条件对Nano-SiO_2表面ζ电位的作用规律,从而建立改性Nano-SiO_2表面ζ电位与有机改性条件的关系。将改性前后的Nano-SiO_2与石油磺酸盐-PS复配,得到改性二氧化硅/表面活性剂(KH550-g-Nano-SiO_2-PS)复合体系。采用界面张力仪(TX-500c),系统研究该复合体系降低油/水界面张力能力,并利用Turbiscan Lab型乳状液稳定性分析仪,系统研究油/水乳状液的稳定性。结果表明,当石油磺酸盐表面活性剂质量分数为0.5%时,该体系油/水界面张力降低至2.30×10~(-2) mN/m,然而当KH550质量分数为5%时,KH550-g-Nano-SiO_2-PS体系能使油/水界面张力降低至5.42×10~(-3)mN/m,达到超低界面张力,且乳化液稳定性最大,此时KH550-g-Nano-SiO_2-PS体系表面ζ电位为-50.1mV,通过表面ζ电位的变化分析了油水界面张力变化及乳状液稳定机理。     

复合驱中各组分之间的相互作用

复合驱中聚合物的作用在增加水的粘度和降低水的相渗透率,通过降低水的流度提高波及系数;表面活性剂的作用主要在将油水界面张力降至超低,通过增加毛管数提高驱油效率＼;碱的作用在于与原油中酸性组分反应,生成表面活性物质起作用。这些组分在一起时,相互间有协同效应,也有负面效应,影响驱油效果。本文拟就有关问题作一简要的讨论。