十二烷基甜菜碱-重烷基苯磺酸盐/碱复合体系与大庆原油的界面行为

在50℃实验研究了以十二烷基甜菜碱(BS-12)+重烷基苯磺酸盐(HABS)为表面活性剂组分、等质量比的Na2SiO3+Na2CO3为碱组分的AS二元和ASP三元复合体系与大庆采油四厂原油之间的动态界面张力.当碱浓度为12g/L、表活剂浓度为0.5g/L、BS-12、HABS质量比在0～1之间变化时,等BS-12、HABS质量比的AS体系的界面张力最低,最低值可迭10-4mN/m数量级.在4～24g/L范围改变碱浓度,则最低界面张力出现在碱浓度为12g/L时,碱对界面张力的影响是双向的.在1～10g/L范围改变外加盐(NaCl)浓度,则盐浓度为3g/L时界面张力最低,1g/L时次之,均可达10-3mN/m.在AS二元体系中加入M=2.5×107的HPAM(加量0～1.6g/L),当HPAM浓度为0.4 g/L时,ASP三元体系的动态界面张力在11min后即降至10-4mN/m数量级,当HPAM浓度为1.2g/L时,三元体系的黏度(7.921/s)为29.0mPa·s,界面张力最低值可达10-3mN/m数量级,为性能最佳体系.     

宝中油田增注用复配表面活性剂筛选

宝中油田低孔低渗高温(99-106℃),产出水矿化度40.4 g/L,注入水矿化度0.806 g/L,注水时出现严重水敏性,酸化时出现酸敏性。初选的16种增注商品表面活性剂中,只有S-36(石油磺酸盐)和S-912(两性表面活性剂)的地层水溶液与原油间93℃界面张力较低,为10-2mN/m数量级,二者以质量比1∶2复配,在产出水溶液中质量浓度为0.3-3.0 g/kg时,界面张力维持10-3mN/m超低值,在任意比例的产出、注入混合水溶液中浓度为1.0g/kg时,维持10-3-10-4mN/m超低值。该复配剂可使浓度≥0.5 g/kg的溶液在亲油储层岩石薄片上的接触角减小至-40℃及以下。在渗透率0.01×10-3-5.80×10-3μm2的12支油层岩心中注入0.3-0.6 PV浓度0.5-2.0 g/kg的该复配表面活性剂溶液,在93℃放置不同时间(0-48 h),后续注水压力均降低,降幅8.57%-55.68%(高温放置240 h的一支岩心除外),8支岩心水相渗透率增大,4支减小。渗透率相近的3支岩心以不同流量注入0.3 PV 1.0 g/kg的溶液并在93℃下放置17 h,后续注水压力降低率随溶液注入流量的增大而显著减小,表现出相当大的速敏性。图4表4参3。     

低渗透油藏表面活性剂/有机碱降压增注体系研究

在50℃下,通过室内实验优选出一种化学降压增注体系,组成为：0.05%双子表面活性剂HA-1+0.1%乙醇胺MEA+0.1%甲醇。该体系可使油-水瞬时最低界面张力降至3.78×10^-5 mN/m。考察了降压增注体系改变岩石润湿性的能力以及耐盐、耐温性能。结果表明,该体系可将油湿表面反转为水湿表面,33 h后模拟地层水与岩心表面的接触角从130°降至60°。NaCl加量为5000～20000 mg/L时,油水瞬时最低界面张力可达10^-2~10^-5 mN/m。CaCl₂加量为50~200 mg/L时,最低界面张力可达10^-3 mN/m数量级,平衡界面张力保持在10^-2 mN/m数量级。该体系适用于Na⁺加量5000～20000 mg/L、Ca²⁺加量小于200 mg/L,温度为40~70℃的油藏。岩心驱替实验结果表明,注入降压增注体系后,水驱压力降低20%,降压效果明显。     

阴离子双子表面活性剂驱油体系研究

对一种新型双子表面活性剂GA12-4-12的耐盐性和驱油性能进行了研究。该表面活性剂在含NaCl为2.35×105 mg/L、CaCl2为1.5×104 mg/L的地层水溶液中表现出良好的表面活性,其临界胶束浓度为538.6mg/L。GA12-4-12溶液与稀油间的油水界面张力随着无机盐含量的增加而降低并趋于稳定,当NaCl含量为250g/L,能使界面张力降至2.2×10-3 mN/m。在高矿化度模拟地层水条件下,GA12-4-12及其与非离子表面活性剂复合体系SP的油水动态界面张力均能达到超低(10-3 mN/m)。进行模拟驱油实验表明,GA12-4-12与SP复合体系提高水驱采收率分别为6.25%、10.67%。     

无碱二元复合体系与原油之间的界面性能

为了揭示无碱二元复合体系与原油之间的界面性能,利用磺基甜菜碱BS和聚合物KYPAM-2 配制了无碱二元复合体系,系统研究了该体系与克拉玛依油田七东1区原油之间的界面张力。结果表明,二元复合体系与选取的该区块6 口油井的原油之间的界面张力均能降至3.0×10^-2mN/m以下,具有很强的适应性;BS浓度在0.5～5.0 g/L 范围时,油水界面张力均能保持在4.1×10^-2 ～55×10^-3 mN/m范围内,具有很宽的低界面张力窗口;BS具有良好的抗盐、抗钙和抗油井产出水稀释性能;聚合物浓度对二元体系与原油之间的界面张力有一定的影响,但当浓度高于1.2 g/L 时,对油水界面张力的影响较小;通过绘制二元复合体系的界面活性图,为二元体系配方的设计提供了理论上的指导。图7 表2 参9     

适合渤海绥中361油田二元复合驱体系性能研究

本文在渤海绥中361海上油藏条件下,测定了由磺酸盐型双子表面活性剂为主的表面活性剂(辛基酚基聚氧乙烯醚TX100与磺酸盐型双子表面活性剂按质量比1∶4)与疏水缔合聚合物组成的SP二元复合驱体系的黏度及其与渤海绥中361脱气原油间的界面张力,并考察该体系的抗温性、耐盐性、吸附性及老化稳定性等,测定了该驱油体系在不同渗透率岩心中的阻力系数和残余阻力系数,在三层非均质岩心上进行了表面活性剂浓度不同的6个室内驱油实验。研究结果表明,配方为3000 mg/L表面活性剂+1750 mg/L聚合物的SP二元复合驱油体系具有良好的抗温、抗盐、抗剪切性及老化稳定性;该二元复合驱油体系黏度达40 mPa.s以上,可使油水界面张力降至10-3mN/m数量级,同时该体系在不同渗透率岩心中均能建立较高的阻力系数与残余阻力系数;室内驱油实验表明,在三层非均质岩心中,聚合物浓度为1750 mg/L,二元体系与原油界面张力由100mN/m(表面活性剂0 mg/L)降至10-2mN/m(表面活性剂750 mg/L)数量级时提高采收幅度很大;当界面张力由10-2mN/m(表面活性剂750 mg/L)降至10-3mN/m(表面活性剂1000 3000 mg/L),复合驱采收率增加幅度很小;总体上,该SP二元复合驱油体系具有良好的提高采收率能力,可提高采收率35%以上。图3表4参9     

碱/表面活性剂/聚合物相互作用对河间油藏油水界面张力特征的影响

在任丘油田河间油藏油层及流体性质(90℃温度、矿化度为5 192.2 mg/L的采出水和5 682.6 mg/L的注入水、河间原油)的条件下,研究了表面活性剂、碱和聚合物相互作用对油水界面张力的影响。结果表明,单一石油磺酸盐CDS-1在有效浓度为0.01%~0.3%范围内,瞬时动态界面张力和平衡界面张力降低到10-2mN/m数量级。向浓度为0.05%的CDS-1溶液中加入Na2CO3,瞬时动态界面张力和平衡界面张力变化不大,仍在10-2mN/m数量级;与Na2CO3高浓度相比,当Na2CO3浓度为0.5%时,平衡界面张力和瞬时界面张力降低明显,瞬时动态界面张力最低值低至10-3mN/m数量级。分别在浓度为0.05%的CDS-1溶液和0.5%Na2CO3/0.05%CDS-1二元体系中加入不同浓度(浓度在500~2 500 mg/L范围内)的部分水解聚丙烯酰胺聚合物M2500,瞬时动态界面张力和平衡界面张力无明显变化,仍在10-2mN/m数量级。该实验结果为河间油藏表面活性剂复合驱油配方的筛选提供了重要依据。     

N-(3-十八烷氧基-2-羟丙基)-N,N-二甲基甜菜碱的合成及表征

以正十八醇和表氯醇、二甲胺等合成N-(3-十八烷氧基-2-羟丙基)-N,N-二甲基甜菜碱（JHD-18）,并对其表面活性以及与OP-10的复配性能进行了研究。结果表明,JHD-18在25℃的临界胶束浓度500 mg/L,临界表面张力为28.94 mN/m,JHD-18与OP-10 的摩尔比为3:7时,表现出最佳的复配效果,该复配体系的临界胶束浓度为450 mg/L,临界表面张力为20.47 mN/m,并可使油水界面张力降低至超低（10^-3mN/m）数量级。复配体系与地层水配伍性好,抗盐能力较强,当Ca²⁺浓度高达16000 mg/L时,该体系与原油仍可达到超低界面张力(10^-3 mN/m);在不同渗透率(0.32×10-3~3.14×10-3 μm²)岩心的驱替实验中,水驱后注入 0.3 PV质量浓度为1500 mg/L的复配体系（JHD-18与OP-10 的摩尔比为3:7）最大可提高驱油效率15.72%。     

河南双河油田90℃以上高温油藏二元复合驱实验研究

针对河南双河油田Ⅵ油组90℃以上高温油藏条件,提出了由表面活性剂SH7与聚合物1630S组成的适合该油藏条件的SP二元复合驱油体系,研究了该二元驱油体系的界面性能、乳化性能、热稳定性能、抗吸附性能及驱油性能。结果表明,SP二元复合驱油体系(1630S浓度1500 mg/L)在SH7浓度高于500 mg/L时油水界面张力可达10~(-3)mN/m超低数量级,SH7浓度高于1000 mg/L后,界面张力可达10~(-4)mN/m数量级,且在30 min内即达到超低。组成为1500 mg/L 1630S+2000 mg/L SH7的SP二元复合体系的乳化性能良好,油水比为7∶3时乳状液黏度是SP二元复合体系的7倍以上。该SP二元复合体系的抗岩心吸附性能良好,在经历五次吸附后,油水界面张力仍可达8.82×10~(-4)mN/m。当体系中氧含量低于0.8 mg/L时,聚合物及SP二元复合体系的长期热稳定良好,95℃下老化180 d后的体系黏度仍高于初始值,油水界面张力可以保持在10~(-4)mN/m数量级。均质岩心驱油实验结果表明,水驱后注入0.606 PV的SP二元复合体系,在水驱(采收率42.26%)基础上可提高采收率22.16%,较同等条件下的聚合物驱高出6个百分点。三倍渗透率级差层内非均质岩心驱油实验结果表明,SP二元复合体系的最佳段塞尺寸为0.6 PV,在水驱基础上提高采收率16.23%。     

十二烷基甜菜碱／脂肽复配体系与原油界面行为的研究

在50℃下以3-磺丙基十二烷基二甲基甜菜碱(SDDAB)为主要组分,分别考察了SDDAB/碱、SDDAB-脂肽/碱二元(AS)和ASP三元复合体系与原油之间的动态界面张力。在SDDAB/碱体系中,不同碱降低界面张力的能力顺序为NaOH>Na2SiO3>Na2CO3>NaHCO3;不同复配弱碱降低界面张力的顺序为Na2CO3-Na2SiO3>Na2SiO3-NaHCO3>Na2CO3-NaHCO3。Na2CO3-Na2SiO3的碱性弱于NaOH,降低界面张力的效果优于强碱NaOH,最低界面张力值可达0.00405 mN/m,界面张力稳定值在10-310-2mN/m数量级之间。在Na2CO3-Na2SiO3加量12 g/L,表面活性剂加量0.5 g/L条件下,SDDAB、脂肽质量比为1:1时的协同作用明显,界面张力最低值可达10-4mN/m数量级。碱对界面张力的影响是双向的。对于SDDAB-脂肽/Na2CO3-Na2SiO3二元复合体系,碱加量为12 g/L时的界面张力最低。在该二元体系中加入HPAM(M=2.5×107),界面张力随着HPAM浓度的增加而升高;当HPAM加量为0.4 g/L时,ASP三元体系的动态界面张力仍在10-3mN/m数量级,为性能最佳体系。     

聚表二元驱表面活性剂的研究与应用进展

在阐明聚表二元复合驱提出的背景及特点基础上,指出了聚表二元复合驱对表面活性剂的基本要求。分析了常规表面活性剂用于二元复合驱存在的问题和相应的对策。重点对聚表二元复合驱表面活性剂的研究现状和应用实例进行了讨论。     

复配表面活性剂对三元复合体系界面张力影响研究

研究了石油羧酸盐与不同磺酸盐的复配体系的界面活性，测定了复配表面活性剂在大庆油砂上的吸附量。结果表明，复配体系的界面活性优于单一的磺酸盐体系。将少量磺酸盐与石油羧酸盐复配，可使体系达到超低界面张力，碱度范围拓宽，初始界面张力变低。复配表面活性荆吸附过程中羧酸盐起到了牺牲剂作用，降低了磺酸盐的吸附损失，复配体系的这些特点对提高驱油效率很有利。     

高效驱油用表面活性剂室内实验研究

通过单因素实验,得到重烷基苯磺酸钠（A1）、异丙醇（CH-2）、异构十醇聚氧乙烯醚（F-2）、Gemini表面活性剂（GL-2）的最佳质量比为3:6:2:2的表面活性剂体系CQBH-1,并进行了配伍性、吸附性和驱替实验。CQBH-1的价格比市场销售的油田常用表面活性剂平均低20%以上。结果表明,在质量分数0.3%～0.5%下,CQBH-1溶液与长庆某油田模拟原油间的界面张力为5×10^-3～8×10^-3mN/m。在常压、60℃下,CQBH-1与该油田注入水、地层水和原油均有良好的配伍性,且具有较好的抗吸附性能,质量分数为0.3%～0.5%的CQBH-1溶液静态吸附后与模拟原油间的界面张力仍能达超低数量级。岩心驱替实验表明,注入0.3PV质量分数为0.5%的CQBH-1表面活性剂溶液,渗透率为1.1×10^-3～100×10^-3μm²人造岩心在平均水驱采收率56.70%的基础上可平均提高采收率10.48%。     

表面活性剂对特低渗岩心启动压力梯度的影响

特低渗油藏微观孔隙结构复杂,启动压力梯度对流体的渗流规律影响很大。针对胜利油田史深100区块特低渗岩心,通过驱替实验分别研究表面活性剂对岩心单相流体以及油水两相启动压力梯度的影响。结果表明:不论地层水条件还是表面活性剂条件下,特低渗岩心都存在启动压力梯度,注入表面活性剂后岩心的最小启动压力梯度与拟启动压力梯度明显降低,且表面活性剂质量浓度越高,对启动压力和非达西渗流影响越大;特低渗岩心中油水两相流动时随油水驱替速率比的降低,两相启动压力梯度逐渐降低,含水饱和度逐渐升高,相同的油水速率比下,随油水界面张力的降低,两相启动压力梯度逐渐降低,含水饱和度逐渐增大,且随着表面活性剂溶液比例的增大,对两相启动压力梯度和含水饱和度的影响增加。     

低聚表面活性剂的结构及性质

Gemini表面活性剂不同于常规表面活性剂，其临界胶束浓度低，润湿性好，表面张力、Krafft点低，聚集形态特殊，引起广泛关注。介绍了近年来有关阴离子、阳离子和两性离子低聚表面活性剂的最新结构，阐述了聚合度、联接基和疏水基对Gemini表面活性剂性质的影响，同时介绍了其应用。     

复合体系各组分对油水界面剪切粘弹性的影响规律

为了探究复合体系各组分(碱、表面活性剂、聚合物)对油水界面剪切粘弹性的影响规律,利用Physica MCR301型流变仪测量了不同化学驱油体系与原油的界面剪切粘弹性。结果表明,原油和去离子水可以形成较坚固的界面膜,有较高的界面剪切粘弹性;少量表面活性剂(如质量浓度为100 mg/L)的加入就会大幅度降低油水界面剪切粘弹性,在考察的质量浓度范围内,表面活性剂溶液的质量浓度越大,界面剪切粘弹性越低,在较高的质量浓度(如3 000 mg/L)和较高的振荡角频率(如1 rad/s)下,界面储能模量超出仪器测量下限;碱会严重破坏油水界面膜,使界面的损耗模量大幅度降低,界面的储能模量超出仪器测量下限,但是有机碱对界面膜的伤害要小于无机碱;聚合物的加入也会对油水界面剪切粘弹性产生影响,形成的界面膜抗剪切性能减弱。     

聚合物／表面活性剂二元复合体系室内研究

针对海上旅大10-1油田,筛选出适合海上油田的易溶解、耐温性能和增黏效果较好的大庆高分子聚合物HPAM,以及在较低质量浓度范围内能使油水界面张力达到超低的表面活性剂SSOCT。在目标油藏温度下,二者组成的二元复合体系（1500mg／L大庆HPAM＋1000mg／LSSOCT）的黏度和界面张力可达18．7mPa·s和1．2μN／m。试验结果表明：此二元复合体系具有较好的配伍性和一定的老化稳定性。室内水驱含水率95％后注入0.3PV二元复合体系,可提高采收率20．54％,相同经济成本下比聚合物驱提高采收率6．39％。     

连接基对双子表面活性剂2C_(12)H_(25)C_nAm表/界面性质的影响

通过三步反应合成出一系列不同碳原子数连接基阴离子双子表面活性剂(N,N′-双十二烷基-双羧丙酰基-烷撑二胺(2C12H25CnAm,n=2,3,4)。三种表面活性剂都具有低临界胶束浓度,且都能高效地降低表面张力。通过pC20,CMC/C20,pC30,CMC/C30参数分析了它们的吸附和胶束化行为。表面活性剂CMC值随连接基长度的增加先减小再增大,在n=3时达到最小2.17×10-5 mol/L;界面张力值随着连接基长度的增加而减小,最小可达到1.87mN/m。     

复合表面活性剂NF-201的性能与驱油效果

实验考察了驱油用复合表面活性剂NF 201的应用性能及驱油效率。NF 201由30%复合非离子表面活性剂,25%～30?～C12一元脂肪醇及多元醇,20%石油磺酸盐HF 8903A,20%～25%添加剂组成。由30℃张力曲线求出,NF 201在水溶液中分别有临界胶束浓度3 0g/L和5 0g/L,对应的表面张力为21 2mN/m,油(煤油)水界面张力为3 3×10-3mN/m。NF 201的耐温性为120～130℃。5 0g/LNF 201水溶液在Ca2 Mg2 浓度分别为1g/L或<0 6g/L时,或pH值变化范围为1 0～14 0时,均维持低表面张力和超低界面张力。在65℃下在填石英砂模型上驱替含饱和剩余水的饱和模拟油时,地层水(矿化度73g/L,Ca2 Mg2 浓度2 8～3 0g/L)、1 5g/LNaOH溶液及2 5%共聚物PSS溶液的驱油率分别为47 19%、49 30%、62 04%,加入5 0g/LNF 201使3种驱替液的驱油率分别增加10 10%、8 50%、5 61%,而加入石油磺酸盐HF 8903A使驱油率分别增加2 75%、5 11%、3 35%。在NF 201中加入2%络合剂NF可使抗钙镁能力达到3 0g/L。NF 201是一种耐温抗盐抗钙镁,适应性强,驱油效率高的表面活性剂体系。图6表2参3。     

双子表面活性剂与原油间动态界面张力研究

通过进行油水动态界面张力测试,系统地研究表面活性剂种类、表面活性剂浓度、水介质矿化度、聚合物及非离子表面活性剂对动态界面张力的影响。结果表明,与传统表面活性剂比12-4-12有较强界面活性,在低浓度下,能将界面张力降低到5×10-3 mN/m。提高表面活性剂浓度,可以缩短达到平衡的时间,但当浓度超过一定值时,继续增加12-4-12浓度,会降低其界面活性。12-4-12最佳浓度为500 mg/L。12-4-12在不同矿化度都表现出良好界面活性,尤其在高矿化度下(25×104 mg/L)最佳。在高矿化度水介质中与常规非离子表面活性剂ANT复配,界面张力可降低到4×10-3 mN/m并稳定在10-3数量级,而与HPAM的复配性能较差,这可能与水介质矿化度过高有关。