驱油用表面活性聚合物SLH-Ⅰ的水溶液流变特性

报道了具有表面活性的驱油用丙烯酰胺共聚物SLH-Ⅰ水溶液45℃下的流变特性.SLH-Ⅰ分子支链上含有季铵盐型表面活性基团.与HPAM聚合物MO4000相比,在相同浓度下(≤2.0 g/L)SLH-Ⅰ在蒸馏水中的增黏能力高1倍,在矿化度5.2 g/L的含钙镁模拟污水中高5倍以上.当剪切速率由0.1 1/s增至1000 1/s时,0.5～2.0 g/L SLH-Ⅰ模拟污水溶液的黏度先上升(剪切增稠)后下降(剪切变稀),而MO4000溶液的黏度基本上是下降的(剪切变稀).0.5～2.0 g/L的SLH-Ⅰ蒸馏水溶液在频率0.1～100 Hz区间的G′、G″曲线,与一般HPAM相比有明显差别,低频率下G′＞G″而高频率下G″＞G′,且转变点频率随溶液浓度升高而增大,即SLH-Ⅰ在低溶液浓度、低频率下即具有高的弹性.浓度均为1.0 g/L的模拟污水溶液,SLH-Ⅰ的G′和G″均高于MO4000,G′更高出一个数量级.SLH-Ⅰ的这种特殊流变性与其分子间的强相互作用导致的超分子结构形成有关.根据聚合物溶液与原油摇振乳化后分水率随时间的变化,MO4000不能乳化原油,SLH-Ⅰ在溶液浓度≥0.5 g/L时可乳化原油,溶液浓度越高乳状液越稳定,1.0 g/L溶液与原油在油水体积比1:9～6:4时形成O/W乳状液,7:3～9:1时形成W/O乳状液.图7参6.     

聚丙烯酰胺水溶液粘弹性研究

在45℃下测定了水解度相近(26.4%～27.4%)、分子量不同(7.0×106,1.1×107和1.7×107)的3种商品HPAM水溶液的动态粘弹性参数并讨论了在驱油中的作用。在振荡频率0.1～100s-1范围,浓度1.2g/L的3种聚合物溶液的G′和G″曲线均相交,交点对应的频率随分子量增大而减小,在交点以下G″>G′,而在交点以上G′>G″。对于分子量较高的2种聚合物溶液,在频率1.256s-1时,G′和G″随聚合物浓度的增大(0.2～2.0g/L)而增大;浓度一定时(2.0g/L)随加入的NaCl浓度的增大(0～9.0g/L)而剧烈减小,随加入的表面活性剂SDBS浓度的增大(0～10g/L)而有一定幅度的减小;在温度10～55℃区间测得的2.0g/L聚合物溶液的G′～T和G″～T曲线,在温度～35℃时出现最大值。加入5.0g/LNaOH或NaCl使浓度1.2g/L的最高分子量聚合物溶液的线性粘弹性区间变窄,损耗角增大。图6参1表8。     

高浓度、超高相对分子质量聚合物体系性能与驱油效果评价

在45℃下对超高分(=η=2.59×107)聚合物的高浓度(2.0和2.5 g/L)清水溶液的黏度(7.31 s-1)、抗剪切性、弹性及岩心驱油效果作了比较研究。发表了该聚合物的黏浓曲线。该聚合物的溶液密封老化60天后,黏度保留率随溶液浓度增大(1.0、1.8、2.5 g/L)而增大,分别为87.8%、90.6%、92.9%。与高分聚合物(1.94×107)溶液相比,超高分聚合物溶液经过剪切后黏度降低率较大但保留黏度值较高,代表弹性的第一法向应力差较大(第一法向应力差随剪切速率增大而增大),在两种情况下浓度的影响都与M相似。在渗透率Kg≈1.0μm2的5支非均质岩心(变异系数0.72)和5支均质岩心上,分别注入浓度1.0 g/L的中分聚合物(1.3×107)溶液、浓度2.0和2.5 g/L的高分(1.60×107-1.90×107)和超高分(2.59×107)聚合物溶液,注入量2020(mg/L).PV聚合物在水驱基础上提高采收率的幅度大小排序如下:高浓超高分>高浓高分>常浓中分。图8表2参4。     

表面活性剂BS复合驱油体系物理模拟实验研究

以大庆油田使用的以重烷基苯磺酸盐Sy为表面活性剂组分的强碱ASP三元体系作对比,考察了由能使油水界面张力达到超低的两性甜菜碱表面活性剂BS配制的无碱SP二元体系和加磷酸钠牺牲剂的该SP二元体系的驱油效率.实验岩心为Ka≈-1μm2的环氧树脂胶结石英砂均质、非均质(变异系数0.72)岩心.驱油实验模拟大庆油田条件(温度45℃),实验体系舍表面活性剂3.0g/L,分等黏度(20,40,80mPa·s)和等聚合物浓度(0.5,1.5,2.5g/L)两个系列,化学剂主段塞0.35PV,后续聚合物保护段塞0.20PV.体系黏度由20mPa·s增至40mPa·s或聚合物浓度由0.5g/L增至1.5g/L时,均质岩心上的采收率增幅很大,黏度或聚合物浓度继续增大时增幅很小.均质岩心上的驱油效果,在等黏度条件下加牺牲剂的SP二元体系最好,SP二元体系和强碱ASP三元体系相近并较差,在等聚合物浓度条件下SP二元体系和加牺牲剂的SP二元体系最好且相近,强碱ASP三元体系较差.在非均质岩心上的驱油效果,当体系黏度为40mg/L时,加牺牲剂SP二元体系最好,SP二元体系次之,强碱ASP三元体系最差,当聚合物浓度为2.5g/L时,加牺牲剂SP二元体系与SP二元体系相当,强碱ASP三元体系较差.     

耐温抗盐聚合物TS-45流变性及驱油效率研究

在45℃(大庆主力油藏温度)下,以超高分子量(2.8×107)HPAM为对比,实验考察了耐温抗盐聚合物TS-45溶液的流变性能和驱油能力.TS-45为丙烯酰胺、强极性(含-SO3H)支链单体及少量疏水缔合单体的共聚物.实验聚合物溶液含盐(NaCl)5 g/L,含聚合物1 g/L.两种聚合物溶液在0.02～600 s-1范围均为假塑性流体,TS-45溶液的粘度大于HPAM溶液.溶液的G′和G″随振荡频率增加(0.1～50 Hz)而增大;TS-45的G′(和G″)大于HPAM的相应值;G′和G″曲线的交点,TS-45为0.1 Hz,此时G′=G″=0.078 Pa,HPAM为0.147 Hz,此时G′=G″=0.0088 Pa,表明TS-45溶液的弹性大于HPAM溶液.与NaCl浓度1 g/L的聚合物溶液相比,实验溶液的G′和G″均下降,在2.81 Hz下的保留率对于TS-45分别为48.2%和38.3%,对于HPAM分别为24.1%和17.2%,说明TS-45的耐盐性较好.TS-45在岩心中的阻力系数和残余阻力系数(38.6和9.6)大于HPAM的相应值(25.4和5.7).在岩心驱油实验中,注入0.38 PV聚合物溶液提高采收率的幅度,1 g/L的TS-45污水溶液、HPAM清水和污水溶液分别为12.6%、10.5%、8.9%,0.8 g/L的TS-45污水溶液为10.7%;在注入量0.2～2.0 PV范围内提高采收率的幅度,1 g/L的TS-45污水溶液恒大于HPAM污水溶液.图6表2参5.     

耐温抗盐聚合物溶液的黏弹性试验研究

通过动态剪切试验,研究了聚合物相对分子质量、矿化度、温度对耐温抗盐聚合物溶液黏弹性的影响。试验结果表明,相同浓度时,相对分子质量越大,动态曲线中相应的储存模量G＇与损耗模量G″也越大;对同一种聚合物,浓度越大,聚合物分子缠结越严重,在一定的频率范围表现出较强的弹性效应;温度升高对黏弹性影响较小;矿化度越高,黏弹性越小;表面活性剂的加入对聚合物溶液黏弹性影响较小。室内驱油试验结果表明,聚合物的高黏弹性对采收率的提高有较大贡献,浓度为1 500 mg/L的PAM2溶液提高采收率为15.4%。     

中原油田濮83块高温高盐油藏表面活性剂/生物聚合物二元复合驱油体系研究

中原油田濮83断块砂岩油藏温度79℃,产出水矿化度153～160 g/L,含Ca2++Mg2+3.0～4.5 g/L.将2种耐温抗盐表面活性剂(WPS-A和WA-18)在矿化度120 g/L、含Ca2++Mg2+4.15 g/L的等体积比产出水、注入水混合水中配成溶液,在82℃下老化12小时后测定界面张力,绘制界面活性图,得到低界面张力体系配方1.5 g/L石油磺酸盐WPS-A+1.0 g/L两性表面活性剂WA-18.该体系在矿化度110～150 g/L或pH值4～10范围或在82℃老化61天后仍维持10-3 mN/m超低界面张力.加入生物聚合物使该体系粘度增大,但不影响体系界面张力.由此得到适用于濮83块油藏的SP二元复合驱油体系1.5 g/LWPS-A+1.0 g/L WA-18+1.0 g/L生物聚合物,该体系在82℃老化45天后界面张力维持超低值,粘度为10 mPa·s.在物理实验模拟中注入0.5 PV该驱油剂使采收率在水驱基础上(27.47%)提高至48.08%.在计算机模拟中,在濮83-1井注入由3.0 g/L WPS-A+WA-18、2.0 g/L生物聚合物组成的SP段塞0.2 PV,1.0 g/L生物聚合物段塞0.1 PV,提高采收率13.66%.图2表3参6.     

聚合物表面活性剂的溶液性能研究

本文主要研究了大庆油藏条件下聚合物表面活性剂Ⅲ和BⅢ的乳化能力和流变性,并与部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）进行了对比;同时探讨了引入的功能单体增强聚合物表面活性剂的性能机理。研究结果表明:功能单体的引入使得聚合物表面活性剂具有较好的乳化性能、增黏性和弹性。在聚合物浓度为1000 mg/L时,Ⅲ所形成的乳状液（4 h后的析水率为5%）稳定性好于同浓度下HPAM所形成的乳状液（4h后的析水率为100%）;在45℃、7.34 s^-1条件下,浓度为1600mg/L的Ⅲ溶液的黏度（63.5 mPa·s）远大于HPAM溶液的黏度（44mPa·s）;在相同黏度（20 mPa·s）下的储能模量和触变性测试表明三种驱油剂的弹性大小为:Ⅲ>BⅢ>HPAM。同时本文研究了聚合物表面活性剂与β-环糊精（β-CD）和表面活性剂SDBS的相互作用,发现聚合物表面活性剂溶液中存在着强烈的疏水缔合作用。Ⅲ和BⅢ的临界缔合浓度分别为811 mg/L和852 mg/L。分析认为引入的功能基团正是通过疏水缔合作用来实现聚合物表面活性剂良好的增黏性、弹性和乳化性。     

孤东二元驱体系中表面活性剂复配增效作用研究及应用

报道了孤东PS二元复合驱先导试验中所用胜利石油磺酸盐SLPS与非离子表面活性剂间的复配增效作用研究结果。等摩尔比的磺酸盐AS与非离子剂LS54溶液的动态表面张力能迅速达到平衡且平衡值σe低。AS/LS45混合体系的临界胶束浓度随LS45加入比例的增大不断降低,σe值则迅速降低并维持低值。当油相为正辛烷、甲苯、甲苯 正辛烷(1∶2)时,在磺酸盐SDBS中加入非离子剂LS45、TX、Tween、AES后,油水界面张力均大幅降低;在正辛烷中加入甲苯,可以降低与水相间的界面张力。用介观尺寸耗散粒子动力学(DPD)方法模拟,求得SDBS TX在油水界面的分布密度较SDBS大大增加,导致界面张力大幅下降。按以上原理复配的3 g/L SLPS 1g/L非离子剂 1.7 g/L聚合物超低界面张力体系,室内物模实验中提高采收率18.1%。在孤乐七区西南Ng54-61层10注16采试验区,从2004年6月起注入SP二元体系(4.5 g/L SLPS 1.5 g/L非离子剂 1.7 g/L聚合物),降水增油效果显著,截止2008年3月,试验区提高采收率5.7%,中心井区提高采收率12.7%且采出程度达到54%。图7表2参12。     

疏水缔合聚合物/表面活性剂二元体系渗流特性研究

为改善大港油田孔南地区油藏疏水缔合聚合物/表面活性剂二元体系的液流转向能力,获得良好的增油效果,研究了聚合物和表面活性剂浓度、岩心渗透率和注入水除垢对疏水缔合聚合物溶液和疏水缔合聚合物/表面活性剂二元复合体系黏度和渗流特性的影响。结果表明,聚合物溶液和二元复合体系的黏度随聚合物浓度的增 加而增加,疏水缔合聚合物临界缔合浓度为1～2 g/L;在疏水缔合聚合物溶液中加入少量表面活性剂可以增强体系中疏水缔合聚合物疏水基团间的缔合作用,使黏度和渗流阻力增加;岩心渗透率越高,二元体系的阻力系数和残余阻力系数越低;用除垢软化水配制聚合物溶液和聚合物/表面活性剂二元体系的黏度最大,且聚合物浓度越小,软化水对其增黏效果越明显;用含垢软化水配制聚合物溶液和聚合物/表面活性剂二元体系的阻力系数和残余阻力系数最大、注入压力最高,液流转向效果最好。图4 表5 参16     

Experimental Investigation of Surfactant Partition in Heavy Oil/Water/Sand Systems

Abstract

Surfactant adsorption on reservoir rocks or sands is one of the major factors that may significantly reduce the effectiveness of an alkaline/surfactant flood for oil recovery. It is difficult to determine the surfactant adsorption by measuring the difference between surfactant concentrations before and after adsorption when the water phase contains fine oil drops. In this study, an extraction method was used to quantitatively determine the adsorptions of surfactant on sand and at oil-water interfaces in an alkaline/surfactant flood for heavy oil recovery. Experimental results showed that the formation of emulsions dramatically reduced surfactant loss to sand surface. The adsorptions of surfactant on sand and at oil-water interface were determined under various alkaline concentrations and salinities. The results provide useful information for evaluating and predicting surfactant adsorption in alkaline/surfactant flooding for enhanced heavy oil recovery.     

聚合物/两性表面活性剂二元体系提高水驱后残余油采收率研究

针对三元复合驱中的碱大幅度降低聚合物溶液的黏弹性，降低波及效率和驱油效率，含碱驱油体系引起地层黏土分散和运移、形成碱垢、导致地层渗透率下降等问题，利用不加碱可形成超低界面张力的聚丙烯酰胺／两性表面活性剂二元复合体系，通过人造岩心驱油实验，研究了聚表二元复合体系提高水驱后残余油采收率的可能性。研究表明，聚表二元复合体系在驱替水驱后残余油中，可以同时发挥活性剂的超低界面张力特性和聚合物溶液的粘弹特性，使得该二元体系的采收率高于单一的表面活性剂体系和聚合物驱油体系，并且二元体系的聚合物浓度越高，采收率越高。     

The effect of oil properties on oil recovery in dilute surfactant flooding

In this study, five different simulated oils were obtained, and their viscosities and interfacial tension between simulated oil and surfactant aqueous solution were measured. The core displacement experiments were carried out to explore the effect of oil properties on oil recovery in dilute surfactant flooding. Single-core experimental results indicated that a relatively low oil/water interfacial tension level might have a bigger contribution to improve oil recovery, despite a favorable mobility control being of importance. Parallel cores experimental results illustrated that the higher the permeability contrast, the lower the oil/water interfacial tension that was required to mobilize the low-permeability core.     

化学驱油方法提高稠油油藏采收率实验研究

通过对表面活性剂品种、碱剂与表面活性剂(AS)二元复合体系、表面活性剂与聚合物(SO)二元复合体系的筛选,选出适合NB35-2油田原油性质的最佳化学驱油体系:1.5%表面活性剂17#的一元表面活性剂驱油体系;1.0%Na2CO3+0.3%表面活性剂25#的AS二元复合驱油体系;1.2%表面活性剂17#+0.1%聚合物的...     

一种稠油热/化学驱用表面活性剂性能研究

对一种热采用表面活性剂LC进行了性能评价,LC与孤岛三区原油动态界面张力在10^-1mN／m数量级,与NaOH复配时则可达到超低界面张力。70℃下,LC在石英砂上的静态吸附量为3．6185mg／g。LC在150℃下具有很好的耐温性能,200℃下半衰期也在15天以上。LC溶液与原油质量比3：7和2：8混合,降粘率都在85％以上。150℃下动态驱替试验表明,采收率随着加入表面活性剂浓度的增大而增大,但是,活性剂浓度不宜太高;LC与0．5％的NaOH复配能显著提高采收率,当LC商品浓度为0．5％时,热水／碱／表面活性剂驱采收率比热水／碱驱提高10．85％,说明碱与表面活性剂具有很好的协同效应。试验表明LC可以作为稠油热采添加剂。     

含碱和表面活性剂的HPAM/Cr+3弱凝胶调驱剂的研制

从3种有机酸铬中选择一种烯基多元羧酸铬为交联剂,用于交联大庆油田三元复合驱油体系,制备弱凝胶调驱剂。以阻力系数(RF)特别是残余阻力系数(RRF)作为性能参数筛选调驱剂各组分的用量,得到了基本配方(以g/L计)如下:HPAM(M=1.2×107,HD=25%)0.9 交联剂(有效成分50%)0.18 表面活性剂(ORS41)3 碱(NaOH)8 稳定剂0.2,用大庆某三元复合驱试验区污水(矿化度3824mg/L)配液,其RRF值为清水(矿化度890mg/L)弱凝胶的～45%。基本配方弱凝胶45℃下7天时粘度18.3mPa·s,RF值81.2,RRF值8.2,随时间而减小,120天时分别为12.8mPa·s,66.1和7.3;油水界面张力仍在10-3mN/m数量级,只比常规三元复合体系略高;体系中表面活性剂在油砂上的静态吸附量为0.495mg/g油砂,比常规三元复合体系的相应值(0.462mg/g油砂)略高;岩心流动实验中测得的表面活性剂滞留量(0.067和0.070mg/g岩心)也高于常规三元复合体系的相应值(0.054和0.059mg/g岩心)。若用Na2CO3代替NaOH,则碱剂浓度可由6～8g/L提高到8～10g/L。表8参4。     

三元复合驱采出液破乳技术研究

采用光学显微镜和电子显微镜研究了聚丙烯酰胺、表面活性剂和碳酸钠的三元复合驱油体系与克拉玛依油田二中区原油形成的乳状液界面膜性质、粒度尺寸和微细结构。考察了三元驱油组份对乳状液破乳脱水的影响规律，并对脱水过程油水中间层的成因及消除中间层的方法进行了探讨。针对模拟采出液的性质对合成的不同类型的破乳剂进行了评选，从中筛选出适用于二中区模拟三元复合驱采出液的破乳剂，提出了对路破乳剂的研制方向。     

稠油氟碳乳化降黏剂室内配方研究

针对河南油田稠油降黏中存在的问题,考察了氟碳表面活性剂在河南油田稠油降黏中的作用。通过室内筛选评价,制得氟碳-碳氢表面活性剂降黏体系,考察了降黏剂浓度及配比、酸碱度及温度对降黏效果的影响,确定了最佳配方体系为0.2%FC-01氟碳表面活性剂+1%YN碳氢表面活性剂。该体系对河南油田不同区块的不同黏度的稠油在35 70℃、pH值3 11范围内的降黏率均可达到95%以上。     

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。     

阴离子/非离子表面活性剂复配体系的稠油降粘性能研究

以多种阴离子、非离子表面活性剂和助剂为原料,通过复配和筛选,制得阴离子／非离子表面活性剂复配体系。考察了原油含水量、复配体系加量和温度对其降粘效果的影响,确定了最佳条件：原油含水量25％,阴离子／非离子表面活性剂复配体系加量0．3％。在此条件下,对东辛油田不同区块稠油的降粘率达95％以上,沉降脱水率达90％以上。