大庆油田疏水缔合聚合物-碱-表面活性剂三元复合驱提高采收率研究

在大庆油田油层及流体性质条件下,研究了疏水缔合聚合物－碱－表面活性剂三元复合体系（ASP）的物理化学性质并进行了驱油效果评价。结果表明,疏水缔合聚合物具有良好的耐盐、耐碱性,在相同粘度（例如40mPa.s)下,缔合的聚合物用量比部分水解聚丙烯酰胺三元复合体系低50％－70％,体系具有良好的抗剪切性和相稳定性,在75d内体系稳定,无相分离和沉淀;疏水缔合聚合物对ASP体系与大庆原油界面张力无明显影响;与部分水解聚丙烯酰胺聚合物相比,疏水缔合聚合物ASP体系表面活性剂在大庆油砂上的静态吸附量较低,对NaOH的静态吸附量无影响。岩心驱替实验结果表明,可比水驱提高采收率20％（OOIP）以上,具有广阔的应用前景。     

ASP体系与大港和大庆原油的乳化特性研究

为了更为真实地反映化学驱中ASP三元复合体系与原油在地下的乳化过程,以大港和大庆原油为例,采用多测点长岩心,研究了不同碱用量条件下,NaOH/石油磺酸盐/部分水解聚丙烯酰胺三元复合体系在驱替过程中与原油的乳化特性.结果表明,ASP三元复合体系以油藏中的平均流速(约1m/d)驱替大港原油和大庆原油,在运移数厘米距离内就发生了乳化作用.ASP体系乳化原油的难易程度、乳化量及形成乳状液的稳定性与原油酸值、原油粘度和碱用量密切相关.碱用量越高,乳化量越大,乳状液越稳定.与高酸值、高粘度的大港原油相比,ASP体系与低酸值、低粘度的大庆原油易于发生乳化,但形成的乳状液稳定性较弱,乳化量较小.此外,实验结果还表明,乳化对提高采收率和采油速度有较大的贡献,乳化能力较好的体系,采油速度和采收率相对较高.     

强碱三元复合体系与大庆原油乳化作用

通过收集喇嘛甸、萨尔图和杏树岗等油田水驱目的层原油进行组分分析,开展了强碱三元复合体系与原油乳状液稳定性、药剂在油相中损耗量以及碱、表面活性剂和聚合物对乳状液稳定性影响研究。结果表明:喇嘛甸油田原油黏度、含蜡量和含胶量较高且酸性活性组分种类和数量较多,碱在油相中损耗量较多,乳状液稳定性较强;当原油中重质组分含量较高且碳链分布范围较广时,重烷基苯磺酸盐类表面活性剂在原油中损耗较大,乳状液稳定性较强;单一碱液与原油作用生成W/O型乳状液,"碱/表面活性剂"二元和"碱/表面活性剂/聚合物"三元复合体系与原油作用生成O/W型乳状液。     

新疆油田三元复合驱油体系油水界面Zeta电位的影响因素

针对新疆油田,利用表面活性剂、部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)以及不同的碱复配得到碱-表面活性剂-聚合物(ASP)三元复合驱,并分别配制成乳状液。利用Zeta电位分析仪和界面张力仪等考察了不同乳状液的Zeta电位和油水界面张力。实验结果表明,含石油磺酸盐阴离子表面活性剂(KPS)的乳状液的Zeta电位绝对值最大,含甜菜碱型表面活性剂(APS)的乳状液的Zeta电位绝对值最小。随表面活性剂含量的增大,乳状液的Zeta电位绝对值呈不同的增大趋势。对于LPS/KPS(LPS为烷醇酰胺类非离子型表面活性剂)复配表面活性剂,其乳状液的Zeta电位主要由KPS控制。LPS/KPS复配表面活性剂降低原油界面张力的效果明显。采用ASP三元复合驱时,表面活性剂对界面电位的影响变弱;随碱含量的增大,Zeta电位降低;随HPAM含量的增大,Zeta电位绝对值相应增大。     

碱/表面活性剂/聚合物三元复合驱采油井高黏稳定乳状液成因探讨

为揭示碱/表面活性剂/聚合物三元复合驱采油井高黏度乳状液的成因,分析了室内物理模拟驱油及矿场采出液中油相黏度特点,考察了外力作用、化学剂浓度和类型、含水率和原油组分对乳状液稳定性及黏度的影响规律,探讨了相关作用机理。结果表明,在适宜的含水率(低于50%)条件下,含有极低浓度化学剂的采出水与原油通过强烈的外力作用(均化器转速超过6000 r/min),可形成高黏度稳定乳状液,原油中的沥青质是形成高黏度乳状液的关键物质。在模拟地层水中外加浓度较低的化学剂(重烷基苯磺酸盐、碱或部分水解聚丙烯酰胺)时,无论哪种类型的化学剂体系与原油在含水50%、均化器转速11000 r/min下形成的乳状液放置90 d后仍不分相,黏度均超过100 m Pa·s;当模拟地层水中外加化学剂浓度较高时,高黏度稳定乳状液不易形成,乳状液放置7 d后,析水率均大于85%,黏度均低于100 m Pa·s,外加的重烷基苯磺酸盐和部分水解聚丙烯酰胺等主要起破乳剂的作用。     

表征化学驱采出液稳定性不同指标的关联性

研究了聚合物、石油磺酸盐及二元复合驱作为驱油剂对孤岛油田采出的原油乳状液稳定性的影响,考察用不同指标表征乳状液稳定性的关联性。结果表明,在60℃、破乳剂TA1031质量浓度为100mg/L时,随各种驱油剂质量浓度的增大,原油乳状液破乳脱水率降低,120min时脱水率由高到低的原油乳状液体系的顺序为石油磺酸盐体系、聚合物体系、二元复合驱体系,对应的稳定性评分SV值逐渐增大,体系的静态稳定性逐渐增强;对应的破乳后水相Zeta电位绝对值、电导率由大到小的顺序为二元复合驱体系、聚合物体系、石油磺酸盐体系;水相中的油滴中值粒径由大到小的顺序为石油磺酸盐体系、聚合物体系、二元复合驱体系。水相的Zeta电位值越负、电导率越高、水中油滴中值粒径越小,原油乳状液的稳定性越强,脱水率也越低,表明表征化学驱采出液稳定性的各指标具有很好的关联性。     

无碱驱油体系研究

在无碱条件下，研究一种新型石油磺酸盐表面活性剂和聚合物组成的二元复合体系．进行了物理模拟驱油试验，分析其粘度及对大庆第三采油厂脱水原油界面张力的影响。试验结果表明：二元无碱配方体系的粘度明显高于三元含碱的配方体系；以大庆油田馏分油为原料的石油磺酸盐和聚合物组成的二元无碱体系．第三采油厂脱水原油的界面张力小于10^-3mN／m的无碱配方体系的物理模拟驱油试验，比水驱提高采收率20％以上。初步证明了二元无碱复合驱油体系的可行性。     

复合体系长距离运移过程中碱对组分损失的影响

为揭示化学复合驱体系在地下长距离运移过程中组分浓度及吸附滞留量的变化规律,确定碱对组分损失的影响,用自行研制的30 m长填砂物理模型模拟表面活性剂/聚合物(二元)、碱/表面活性剂/聚合物(三元)复合体系的驱油过程,通过测量模型沿程不同位置处样品组分的浓度,研究了复合体系各组分的损失、滞留规律以及碱对降低表面活性剂和聚合物损失的作用。结果表明,复合体系长距离运移过程中,NaOH、表面活性剂重烷基苯磺酸盐(HABS)和部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)大量吸附滞留于近井地带(占模型总长0~23.3%),其浓度随运移距离的增加而降低,随注入体积的增加降幅变缓。NaOH可在占模型总长23.3%的距离内分别降低HPAM和HABS滞留量9.69%和9.32%,使这一部分组分进入深部地带。长距离运移条件下碱对降低聚合物和表面活性剂组分损失的作用有限。     

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。     

三元复合驱体系各组分静态吸附规律

当三元复合驱体系各组分流经地下多孔性油藏时,与岩石基质长时间作用会引起各组分吸附损失,甚至使各组分脱离最佳配比,影响驱油效率。为了尽量减少吸附损失,提高驱油效率,研究了一元、二元、三元体系中各组分在苏丹油田油砂上的吸附量,比较了同一化学剂在不同体系中吸附量的差别,并分析了各组分间相互作用对吸附量的影响。结果表明:对于一元体系,石油磺酸盐和碳酸钠在砂粒表面的最大吸附量分别为4.82和1.50 mg/g;而在石油磺酸盐质量分数为0.1%的表面活性剂—聚合物二元体系中,石油磺酸盐在砂粒表面的吸附量降至3.55 mg/g;在三元体系中,碳酸钠在砂粒表面的吸附量增至1.70 mg/g,且当碱的质量分数超过1.0%后,表面活性剂和聚合物的吸附量均持续上升。在各组分之间的综合作用中,当碱的质量分数小于1.0%时,聚合物降低扩散速率居于主导地位,而大于1.0%后,聚合物的水解作用占主导地位。     

三元复合驱中乳化作用对提高采收率的影响

评价了不同机械搅拌力、不同含水率条件下,碱、表面活性剂、聚合物溶液与原油间的乳化能力,研究了这种三元复合驱过程中形成的乳化液类型及其稳定性,给出了油水比、化学剂类型、浓度、外力及其综合作用对产生乳化的影响程度。分析了大庆油田三元复合驱矿场试验中采出液产生乳化的原因。室内物理模拟实验表明,三元复合驱过程中产生的原油乳化作用是提高驱油效率、扩大波及体积的关键因素。     

基于乳状液渗流机理的三元复合体系设计方法及应用

大庆油田ASP(碱、表面活性剂、聚合物)三元复合驱矿场试验实施过程中,原油采出液出现了严重乳化现象,且乳状液的运移规律及其对提高采收率影响程度不明确。因此,开展长岩心模型实验,明确了乳状液渗流及驱油机理。结果表明:按照实际三元复合体系配方注入,随着运移距离的增加,乳化能力不断减弱,0.40倍孔隙体积时产生乳化段塞,0.60倍孔隙体积时乳化结束,乳化段塞长度为0.20倍孔隙体积。驱油实验显示,最佳的驱油段塞尺寸为0.30倍孔隙体积,实际乳化段塞未达到最佳尺寸,需要延长三元复合体系注入。实验真实反应了地层条件下三元复合驱乳化过程,明确了乳化规律以及乳状液段塞对驱油效果影响程度,对现场段塞设计和调整具有重要的指导意义。     

驱油剂对三元复合驱采出液破乳脱水的影响

研究了驱油剂对三元复合驱模拟采出液破乳脱水效果的影响规律,单一的碱、表面活性剂和聚合物对脱水率和水色有较大的影响;3种驱油剂之间存在明显的协同作用,对脱水率和脱出水色的影响很大.显微照片验证了含驱油剂的乳液存在多重乳状液.根据破乳机理和三元复合驱采出液的特点,提出了合成新型破乳剂的研究思路.     

三次采油化学剂加入对原油破乳脱水的影响

长庆CH油田是典型的"三低"(低压、低产、低渗透)油田,自1971年投入开发以来原油含水不断上升,油井产量不断下降。为了提高原油采收率CH油田采取了压裂酸化等措施,部分区块开始实施注聚合物驱油。三次采油化学剂碱、表面活性剂及聚合物(ASP)在采油过程中使用后能够进人采油系统,对原油破乳脱水产生一定的影响。三次采油中ASP体系的加入对原油破乳脱水影响的前瞻性研究对破乳剂及破乳剂投加位置的选择,对破乳工艺条件的确定,有很重要的现实意义。     

驱油FPS-B剂的表界面化学性能和微观驱油机理

利用环境扫描电子显微镜观察了FPS-B剂胶束聚集体和乳状液的微观形态。采用静态实验和核磁共振法研究FPS-B剂的乳化增溶性和润湿性,并进行了模型驱油实验。结果表明,FPS-B剂具有较强的乳化增溶性,并且在不同含水率条件下形成不同类型的乳状液,不但可以保持岩石的水湿状态而且可以将亲油岩石不同程度地转变成亲水状态。在此基础上,从分子结构和性质方面分析了产生这种现象的原因及机理。微观驱油实验结果表明,在水湿和油湿岩心模型中FPS-B剂驱的采收率提高值接近三元复合驱提高值,高于二元驱提高值,扩大了洗油效率,提高了原油采收率。     

无碱二元体系的黏弹性和界面张力对水驱残余油的作用

三元复合驱含碱驱油体系会大幅度降低聚合物溶液的黏弹性,引起地层粘土分散和运移、形成碱垢及导致地层渗透率下降。为此提出利用不加碱可形成超低界面张力的聚合物/甜菜碱表面活性剂二元复合体系驱油。通过流变性实验及微观模型驱油实验,分析了表面活性剂对聚合物表面活性剂二元复合体系黏弹性的影响和聚合物表面活性剂二元复合体系的黏弹性及界面张力对采收率的影响。对聚合物表面活性剂二元复合体系提高水驱后残余油采收率机理的研究表明:在驱替水驱后残余油过程中,聚合物表面活性剂二元复合体系利用了聚合物溶液的黏弹特性和表面活性剂的超低张力界面特性,水驱后残余油以油丝和乳状液形式被携带和运移,随着二元驱油体系的黏弹性的增加和界面张力的降低,水驱后二元驱后的采收率增加,降低界面张力的驱油效果(指达到超低)比提高体系的黏弹性的效果更明显。     

Study of the stability of the emulsion produced by alkaline surfactant polymer (ASP) flooding

The effect of oil displacement agents (alkali, surfactant, and polymer) on the stability of the emulsion produced by alkaline surfactant polymer (ASP) flooding can be rapidly and accurately determined using a FORMULACTION (France) stability analyzer. The analyzer detects backscattered light and change in transmittance. We observed that when displacement agents are used, the stability of a water-in-oil emulsion gradually increases with displacement agent concentration and consequently the emulsion dehydration rate gradually decreases, while the stability of an oil-in-water emulsion increases. This is evidence that the oil content in the waste water increases. But the reverse is observed when the alkali content in the water phase is no more than 700 mg/L.     

碱对复合驱油体系与原油乳化作用的影响

碱、表面活性剂和聚合物组成的ASP复合体系中,加入的碱一方面能够使ASP复合体系与低酸值原油之间的界面张力降至很低水平,同时对乳化也起到重要作用,而碱的类型和加量直接影响该体系和原油形成界面张力的数量级及油水的乳化程度,因此系统分析了碱对乳状液形成及其稳定性的影响规律,有助于探讨碱在三元复合体系乳化过程中的作用机理。采用自行建立的乳化程度评价指标,对比了不同碱加量下的乳化程度,并采用析水率曲线评价了乳状液的稳定性。结果表明,随着碱含量的增加乳化程度增强,说明低界面张力有利于乳状液的形成;同时NaOH的质量分数在0.1%～0.3%时,复合体系与大庆油田原油形成的乳状液最稳定。      

Effect of Alkali on Daqing Crude Oil/Water Interfacial Properties

Alkaline-surfactant-polymer(ASP)flooding using sodium hydroxide as the alkali component to enhance oil recovery in Daqing Oilfield,northeast China has been successful,but there are new problems in the treatment of produced crude.The alkali added forms stable water-in-crude oil emulsion,hence de-emulsification process is necessary to separate oil and water.The problems in enhanced oil recovery with ASP flooding were investigated in laboratory by using fractions of Daqing crude oil.The oil was separated into aliphatics,aromatics,resin and asphaltene fractions.These fractions were then mixed with an additive-free jet fuel to form model oils.The interfacial properties,such as interfacial tension and interfacial pressure of the systems were also measured,which together with the molecular parameters of the fractions were all used to investigate the problems in the enhanced oil recovery. In our work,it was found that sodium hydroxide solution reacts with the acidic hydrogen in the fractions of crude oil and forms soap-like interfacially active components,which accumulate at the crude oil-water interface.