超低界面张力泡沫体系界面性能

利用悬挂滴法和鼓气法,研究了发泡剂体系的界面性能和泡沫性能,考察了发泡剂体系中发泡剂(DWS)和聚合物(HPAM)浓度对界面张力、表面扩张模量及泡沫性能的影响。实验结果表明：发泡剂体系中DWS质量分数为0.1%～0.4%,HPAM浓度低于1500 mg/kg 时,与大庆原油可以形成超低界面张力。当发泡剂体系中HPAM浓度较大时,界面张力呈现增大趋势。DWS表面扩张模量随浓度增加而增加,在较低浓度出现极大值,且极大值处表面扩张模量值较大。发泡剂体系中加入HPAM有利于提高DWS的表面扩张模量。发泡剂体系的起泡性和稳泡性随DWS浓度增加而增强。发泡剂体系中HPAM浓度增加,泡沫稳定性增强,但其起泡性降低。     

HPAM在油水界面的吸脱附作用研究

为了弄清聚合物HPAM油水界面的吸附规律,利用双偏振干涉测量(DPI)技术研究聚合物HPAM在油水界面的吸脱附行为,建立了热力学和动力学模型,揭示聚合物的吸脱附作用并探究其机理。研究结果表明,HPAM在油水界面呈现快速吸附-慢速脱附的化学吸脱附过程。最大平衡吸附量随着聚合物浓度、相对分子质量、疏水单体含量的增加显著增大。吸附动力学参数符合伪一级动力学方程。不同浓度下,聚合物的伪一级反应速率常数K变化不大,约为0.029 s-1。经过较长时间脱附后,油水界面上仍然有残留聚合物,且残余量随浓度的增大而增加。     

锦州9-3油田产出聚合物对污水稳定性的影响研究

针对渤海锦州9-3油田聚合物驱生产污水组成特点,分别测定了不同相对分子质量、质量浓度及水解度的产出聚合物对含聚污水表观黏度、油滴粒径、Zeta电位、油水动态界面张力、油水平衡界面张力、油水界面扩张黏弹性等指标的影响。研究结果表明,含聚污水中产出聚合物的存在会增加含聚污水的黏度,吸附于油水界面增强含聚污水中O/W型乳液滴的Zeta电位,增加水化层以及油水界面膜强度,从而增强污水的乳化程度和稳定性,降低污水中油滴的聚并效率,增大了含聚污水的达标处理难度。     

疏水缔合聚合物对SZ36-1油田生产污水稳定性的影响研究

针对SZ36-1油田聚合物驱生产污水组成特点,分别测定不同相对分子质量、浓度及水解度的疏水缔合聚合物对污水表观黏度、污水中油滴粒径、Zeta电位、油水动态界面张力、油水平衡界面张力、油水界面扩张黏弹性等指标的影响。研究结果表明：生产污水中所含降解后低相对分子质量聚合物会增加污水黏度,吸附于油水界面增强生产污水中O/W型乳液滴的负电性,增加油水界面膜弹性强度,增强污水乳化程度和稳定性,降低污水中油滴的聚并效率。     

聚合物类型对油水界面性质影响研究

采用平面张力仪和表面粘弹性仪研究了部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）和疏水缔合聚合物（HAP）对油水界面性质的影响研究结果表明，疏水缔合聚合物HAP可以显著降低煤油／模拟水体系界面张力，但对模拟油／模拟水体系界面张力影响较小；部分水解聚丙烯酰胺类聚合物CA对煤油／模拟水和模拟油／模拟水体系界面张力无明显影响。无论是煤油／模拟水体系还是模拟油／模拟水体系．随聚合物溶液浓度的增加，部分水解聚丙烯酰胺类聚合物CA均使体系界面剪切粘度逐渐增大。而疏水缔合聚合物HAP均使体系的界面剪切粘度先增加，后降低，而后再增加。部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）相对分子质量较大时，HPAM溶液／模拟油体系的界面剪切粘度较大。     

碱对超低界面张力形成及界面膜扩张流变性的影响

对于HABS(重烷基苯磺酸盐)/碱二元体系,水相中的碱能与原油中的酸性物质反应生成具有活性的石油酸皂,石油酸皂与HABS分子都能吸附到界面上,通过二者的协同作用,使界面张力达到超低.表面活性剂分子扩散进入水相和油相,其吸附和脱附的相对扩散速率大小与动态界面张力有很大关系.在某一时间油水吸附层吸附的活性剂分子个数最多,对应的界面张力达到最低值.通过研究原油与二元体系预接触时间对动态界面张力的影响程度,得到了酸性物质在油水界面上的扩散规律,并利用线性拟合证明σ(界面张力)与t-1/2 (时间)成直线关系,得到相应的预测模型,证明该过程实际是一个动态的扩散过程,而生成的石油酸皂有助于HABS在界面上的吸附排列;另外,探讨了加入碱前后的油水界面扩张黏弹模量的变化实验,实验发现,加入碱之后界面膜扩张模量升高3~4倍,可以推测碱的加入使更多的活性剂离子聚集在界面上使界面膜强度增大,而且该界面膜界面扩张黏性和弹性也与界面附近及界面上各种微观弛豫过程的特征时间密切相关.实验结果对于明确碱在超低界面张力形成中的作用机理具有一定意义.     

微生物菌液的界面特性

借助界面扩张流变测量方法,研究了2种微生物菌液体系与油相形成的界面特性.结果表明,微生物细胞及其代谢产物具有良好的表面活性,能够有效地降低油水界面张力.菌液与油相形成界面后,菌液内活性物质在界面上吸附和富集,界面张力迅速降低并达到较低的平衡值.微生物细胞的表面活性存在一个最佳温度范围,可能与微生物的最佳生长代谢温度相关.微生物细胞具有降低粘弹模量的作用,并改变了扩张粘度模量和扩张弹性模量对粘弹模量的贡献比例.     

水解聚丙烯酰胺对原油破乳的影响

采用紫外光降解法制备了4种不同黏均相对分子质量(Mη)的聚合物溶液,并用其配制不同质量浓度的含该聚合物的原油乳液。通过测定原油乳液脱水率、界面张力和分配系数,考察了聚合物质量浓度、黏均相对分子质量及聚合物种类对原油破乳的影响。实验结果表明,聚合物种类及其黏均相对分子质量是影响原油破乳的主要因素。对于水解聚丙烯酰胺(LDHPAM),当Mη1.14×106时,相对于空白样,它对原油乳液稳定性有明显的增强作用;当Mη1.14×106时,它对原油乳液稳定性无明显影响;与LDHPAM相比,疏水缔合聚合物(AP-P4)由于分子中含有少量的疏水基团,更易吸附于油水界面,对原油乳液稳定性的影响较为显著,当AP-P4质量浓度大于等于300mg/L时,原油乳液在55℃下静置2h后的脱水率仅为20%,远低于LDHPAM的60%。     

含固体颗粒二元复合驱原油乳状液破乳研究

为了有效处理含固体颗粒的聚合物/表面活性剂二元复合驱原油乳状液油水分离困难的问题,采用界面张力仪和全功能稳定性分析仪考察了硅藻土、破乳剂、部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和石油磺酸盐表面活性剂对胜利海上原油二元复合驱采出液稳定性和油水界面性质的影响。结果表明,非离子破乳剂ECY-05和有机硅破乳剂589按质量比4∶1组成的复配破乳剂FP的破乳效果良好,随着FP加量增大,乳状液稳定性降低,油水界面张力减小,脱水率增加,FP加量为200 mg/L时,含固原油乳状液60 min脱水率为88%;随着HPAM、表面活性剂和硅藻土含量的增加,乳状液稳定性增加,脱水率降低;油水界面张力随着硅藻土加量的增大而增大,随表面活性剂浓度的增大而减小,HPAM对油水界面张力影响较小,三者的协同作用使得脱水率降低。     

两亲聚合物ICJN对原油的乳化与降黏作用研究

为获得适合稠油开采的驱油剂,设计合成了两亲聚合物驱油剂体系ICJN。采用扫描电镜（SEM）、荧光显微镜、旋滴界面张力仪、接触角测定仪、石英晶体微天平和微观驱油模型实验对ICJN 在溶液中的聚集形态及其对稠油的乳化、分散能力和降黏性能、驱油性能进行了研究。结果表明：浓度1000 mg/L 的ICJN溶液可降低油水间界面张力至10^-1 mN/m 数量级;与水解度25%、黏均相对分子质量1800 万的普通部分水解聚丙烯酰胺HPAM相比,ICJN 具有较强的增黏能力;对于黏度上万的稠油,在油水体积比为1∶1 条件下,浓度1200 mg/L 的ICJN 可以使混合油水体系黏度降至100 mPa·s 以下,降黏率在95%以上;ICJN 具有较强的洗油能力,以沥青质模拟原油重质组分,在SiO₂芯片表面吸附沥青质,浓度1200 mg/L的ICJN溶液作为流动相,解吸附40 min后沥青质的吸附量从489.2 ng/cm²降至207.4 ng/cm²,吸附层厚度从4.7 nm 降至3.1 nm。ICJN 溶液既可以通过扩大波及体积驱油,又可依靠较低的油水界面张力从岩石表面乳化分散剥离原油。微观驱油实验结果显示,浓度1000 mg/L 的ICJN 体系的驱油效果明显优于等浓度的HPAM体系和1000 mg/L HPAM+3000 mg/LAOS体系。图24 表4 参10     

原油减压渣油馏分的油-水界面性质I. 伊朗重质减渣馏分的油-水界面张力

采用超临界萃取分离技术对伊朗重质减压渣油按相对分子质量进行了分割。所得伊朗重质减渣馏分按馏分的先后，其平均相对分子质量逐渐增大，H／C原子比逐渐下降，芳香共轭成分含量逐渐升高。对各减渣馏分的油-水界面张力研究表明，伊朗重质减渣馏分具有高的界面活性，随着减渣馏分在油相中质量分数的增大，油-水界面张力显著下降。通过改变减渣馏分的界面吸附状态和吸附量，油相组成、水相中盐的含量及pH值的变化会影响油-水界面张力。     

用动界面张力方法研究原油/盐水界面的性质Ⅰ.原油天然表面活性剂和破乳剂的竞争吸附现象

测定了原油 /盐水的动界面张力 ,比较了在无破乳剂存在时几种体系的动界面张力曲线。证明了原油天然表面活性剂分子渐渐扩散吸附到原油 /盐水界面上 ,当体系中有破乳剂存在时 ,破乳剂分子以竞争的方式扩散吸附到原油 /盐水界面上。用动界面张力方法研究原油天然表面活性剂和破乳剂在原油 /盐水界面的吸附速率对研究原油乳状液的破乳机理和优化破乳条件十分重要。     

杯芳烃基嵌段聚醚的合成及界面性质

以对叔丁基苯酚杯[4]芳烃、杯[6]芳烃、杯[8]芳烃、线型酚醛树脂作起始剂，分别与环氧丙烷、环氧乙烷加成，合成了3个系列杯芳烃聚醚类和1个系列线型聚醚类非离子表面活性剂，研究了它们在3种沥青质模型油／去离子水体系的界面活性，考察了其结构与界面活性的关系。在3种沥青质模型油／水体系中，各类聚醚都能替换一部分沥青质而吸附在界面上，有效地降低了油-水界面张力，并在一定浓度时达到饱和吸附，表现出各自的特点和规律。杯芳烃聚醚较线型聚醚的界面活性高，更易吸附在油一水界面，其中又以杯[8]芳烃聚醚的界面活性最高，降低界面张力的能力最强。     

疏水缔合聚合物驱体系中原油乳状液性质及破乳规律

采用瓶试法考察了原油组成及疏水缔合聚合物（Hydrophobically associating polymer, HAP）质量浓度对原油乳状液稳定性的影响,用油 水界面张力、界面电性、界面扩张流变、界面剪切黏度等多个参数表征了HAP驱采出液油 水界面性质的变化规律,用一系列酚胺树脂聚醚破乳剂对模拟采出液进行破乳。结果表明,原油中胶质和沥青质是影响原油乳状液稳定的重要因素;实验浓度范围内,随着HAP浓度升高,原油乳状液稳定性增强。HAP具有界面活性,吸附在油 水界面可降低界面能,利于乳化;HAP在界面上形成交联网状结构,提升了界面膜的扩张模量和剪切模量,同时增强了界面膜的负电性,利于稳定乳状液。环氧乙烷与环氧丙烷各占一半的酚胺树脂聚醚破乳剂与1%甲苯二异氰酸酯（TDI）交联后,5 min即可完全将原油乳状液破乳。     

大庆油田强碱三元复合驱表面活性剂配方优化

烷基苯磺酸盐表面活性剂的性能直接影响强碱三元复合驱的开发效果。通过研究原油组成、油砂吸附等对烷基苯磺酸盐表面活性剂浓度及强碱三元复合体系界面张力的影响,建立了原油分子量与表面活性剂当量之间的定量匹配关系。结果表明,依据该定量匹配关系选择合适当量的表面活性剂可使三元复合体系与大庆地区 不同原油间达到超低界面张力,提高了强碱三元复合体系的适应性;原油组成影响表面活性剂在油水相中的分配比例,原油中的沥青质含量越高,水相中的表面活性剂浓度越低,原油组成对表面活性剂当量的影响较小;油砂吸附改变了表面活性剂的当量及组成分布,导致三元体系中表面活性剂的浓度降低、三元体系界面张力升高,可采取增加高碳组分、调整表面活性剂当量的方法,扩大复合体系在地下运移过程中的超低界面张力作用距离。图11表3 参16     

用动界面张力方法研究原油/盐水界面的性质Ⅱ.起始界面吸附速率和表观扩散系数的测定

定量地计算了原油天然表面活性剂和破乳剂在原油 /盐水界面形成初始阶段时的吸附速率。结果表明 ,破乳剂的起始界面吸附速率远远高于原油天然表面活性剂的相应值 ;水相盐度、体系温度和破乳剂的浓度对原油 /盐水起始界面吸附速率有明显的影响。另外计算了破乳剂在油相中的表观扩散系数 ,并分析了其影响因素。     

驱油用疏水缔合聚合物AP-P4在线熟化技术室内研究

为了解决海上注聚过程中平台空间狭小及承载有限的矛盾,提出了通过增大胶团的比表面积加速聚合物熟化过程的在线熟化技术。在室内试验中,首先采用光学显微镜照相和胶团称重法对驱油用疏水缔合聚合物AP-P4的溶胀-熟化过程及规律进行了研究,然后对胶团直径与溶解速度的关系进行了理论分析,提出并实验验证了对溶胀胶团进行强制切割能够促进AP-P4溶解的技术思路,最后设计并制作了室内实验装置,研究了循环过滤次数与AP-P4母液黏度之间的关系。室内研究表明:AP-P4的溶胀胶团表现为有限溶胀的特点,利用管线中筛网对溶胀胶团的强制切割作用可以代替机械搅拌的熟化作用,使整个溶解时间缩短50%以上。     

聚驱用疏水缔合聚合物AP-P4油水固三相与水固两相差异性实验研究

目前,对海上油田聚驱用疏水缔合聚合物吸附、分配行为所开展实验仅限于在水固两相体系之间,而实际油藏中有大量油相存在,尚无实验方法对聚合物在多相间的分配规律进行测试。基于静态吸附原理,建立了一套测定疏水缔合聚合物AP-P4在油、水、固三相体系间分配规律的实验方法,可以准确测定不同溶液浓度、矿化度条件下,疏水缔合聚合物在三相间的分配规律。选择精确的测试手段分别测定了水相与油相中聚合物的浓度,并与水固两相体系静态吸附结果进行了对比。实验结果表明,尽管聚合物在油相中不溶解,但油相的引入造成了疏水缔合聚合物在油水界面间出现了明显的富集现象。该方法比传统的两相静态吸附方法更全面、准确地揭示了各相间的相互作用、相互影响,有助于深化对疏水缔合聚合物溶液性质的认识,为预测实际油藏化学驱过程中的吸附滞留行为、评估采出液处理过程中乳化相含聚量提供了理论支持。