疏水缔合聚合物对不同结构甜菜碱溶液动态界面张力的影响

为提高苛刻条件油藏的采收率,筛选新型化学剂,研究驱油用疏水缔合聚合物对烷基磺基甜菜碱(ASB)和芳基磺基甜菜碱(BSB)溶液与煤油间动态界面张力的影响,考察了油相中的油酸对体系界面张力的影响。结果表明:对于煤油和油酸模拟油,界面上的直链型甜菜碱ASB的亲水基团尺寸较大,疏水烷基链之间存在较大空隙,疏水缔合聚合物分子结构中的疏水嵌段与ASB混合吸附,导致界面张力降低;支链型甜菜碱BSB分子的亲水基团与亲油基团尺寸匹配,在界面上排列紧密,而疏水嵌段在界面上的吸附破坏了界面膜的紧密排列,界面张力明显增大。     

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。     

聚驱残余聚合物结构对其性能的影响

以部分水解聚丙烯酰胺(P1)和疏水缔合聚丙烯酰胺(P2)为原料得到了相对分子质量或水解度不同的聚合物,利用SEM,UV-vis等方法考察了不同结构聚合物的性能,并分析了影响乳液稳定性的因素。表征结果显示,水解度相同时,随相对分子质量的减小,P1和P2由分子间缠绕向单分子线团颗粒变化;相对分子质量较小时,不同水解度的P1线团颗粒团聚呈带条状,P2线团呈堆积状。P1和P2的油水分配系数均随相对分子质量和水解度的增大而减小,在相同条件下,P2的油水分配系数小于P1。P1和P2均能增强W/O乳液的稳定性,P1的相对分子质量和水解度越大,乳液稳定性越强;随P2相对分子质量的减小,乳液稳定性先增大后减小,P2的水解度越大,乳液越稳定。对于O/W乳液,P1会降低稳定性,P2则可增强稳定性。     

甜菜碱活性剂驱油体系对油水界面张力的影响

通过研究作为驱油表面活性剂的甜菜碱污水溶液与大庆油田第一采油厂脱水原油之间的界面张力,探讨了活性剂浓度、碱的种类和浓度、牺牲剂等因素对体系界面张力的影响,同时研究了岩心静态吸附前后和采出液界面张力值的变化情况.实验结果表明:碱对界面张力的影响较大,该体系表面活性剂中无需加碱;牺牲剂加入到此类表面活性剂的体系中能够很好地发挥作用.     

低疏水单体含量缔合聚合物溶液驱油特性实验评价

常规低分子量疏水缔合聚合物疏水单体含量高、疏水性与缔合作用强,驱油中存在吸附滞留量大、注入压力高等问题。研究了具有低疏水单体含量、超高分子量特征的缔合聚合物(AP-P5)溶液的渗流及驱油特征,并与强疏水性聚合物(HAPAM)和普通部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)对比。结果表明,由于疏水性的减弱,AP-P5的表观黏度、注入压力、阻力系数(Fr)、残余阻力系数(Frr)和动态滞留量均明显小于HAPAM,但仍高于HPAM。在极差为10.0的非均质模型中,HAPAM和AP-P5能同时进入高、低渗透层,表现出一定的调剖能力,而HPAM主要分布在高渗层中,很少进入低渗层,剖面调整能力较前者弱。由于AP-P5疏水性减弱、动态滞留量降低、运移能力增强,聚合物驱的持久性和有效性得以改善,均质模型中的驱油效率增幅高于HAPAM,但仍低于HPAM。仅从增大驱油效率的角度,应进一步降低聚合物疏水性。非均质模型中,AP-P5兼顾了剖面调整与吸附滞留量的降低,其采收率增幅高于HAPAM和HPAM。     

甜菜碱类低界面张力泡沫驱油体系性能研究

针对大港油藏条件,研究得到兼具良好发泡性能和界面张力性能的低界面张力泡沫驱油体系。合成了系列烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱,通过油水界面张力和泡沫性能测试,筛选出十四烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱作为低界面张力泡沫驱油体系的主剂,通过与十二烷基硫酸钠(SDS)复配得到低界面张力泡沫驱油体系。对于大港原油和地层水,油水界面张力值可达到10–2 mN/m水平,发泡量可达到溶液体积的5倍,能满足低界面张力泡沫驱油体系对界面张力和发泡量的要求。以大港原油配制模拟油,驱油实验结果表明,低界面张力泡沫驱油体系的驱油效率可达到12.6%,明显好于单纯的低界面张力驱油体系以及单纯的泡沫驱油体系的驱油效率。     

疏水缔合聚合物/碱/表面活性剂三元复合驱体系界面张力特征研究

研究了疏水缔合聚合物/碱/表面活性剂三元复合驱体系与大庆原油形成低界面张力的特征.结果表明,在降低界面张力方面,碱与表面活性剂间存在显著的协同效应;疏水缔合聚合物具有一定的降低油水界面张力能力,其对三元复合驱体系的平衡界面张力影响不大,对体系的动态界面张力具有比较显著的影响.碱、表面活性剂质量分数对琉水缔合聚合物三元复合驱体系/大庆原油间界面张力有很大影响,碱和表面活性剂最佳质量分数分别为1.0%～1.2%和0.1%～0.3%.     

HPAM对表面活性剂-正构烷烃界面张力的影响

为获得超高分子量聚合物与表面活性剂之间的相互作用规律,考察了超高分子量部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）对阴离子型表面活性剂烷基苯磺酸盐及阴-非离子型表面活性剂烷基三氧乙烯羧酸盐与正构烷烃间界面张力的影响。结果表明,HPAM加量增大,单长链烷基苯磺酸盐与正壬烷间的界面张力先降低后增加最后趋于稳定,双长链烷基苯磺酸盐和烷基三氧乙烯基羧酸盐与正壬烷间的界面张力迅速增加并逐渐稳定;HPAM通过改变烷基苯磺酸盐和烷基三氧乙烯基羧酸盐界面膜排列结构影响其降低界面张力的能力;HPAM水溶性较强,能改变表面活性剂在油水相中的分配能力,油相烷烃碳数低时,增强表面活性剂亲水性,导致界面张力升高, 油相烷烃碳数高时则影响不大。两种作用存在竞争关系,当表面活性剂界面活性较强时,HPAM对界面张力的影响主要通过改变界面膜排列结构来实现。图5 参13     

聚合物对石油羧酸盐界面活性的影响

通过测定加入聚合物HPAM前后,不同浓度石油羧酸盐弱碱(Na2CO3)溶液和石油羧酸盐强碱(NaOH)溶液与大庆采油四厂原油间的界面张力,探讨了聚合物的加入对石油羧酸盐界面活性的影响。结果表明:聚合物的加入可显著改善石油羧酸盐弱碱(Na2CO3)溶液的界面活性,未加入聚合物时,石油羧酸盐只能在Na2CO3浓度为8 12 g/L的部分范围达到超低界面张力;加入1500 mg/L HPAM后,界面活性明显改善,尤其是在表面活性剂浓度较高(0.8 3.2 g/L)、Na2CO3浓度低至4 12 g/L区域的界面张力均可达到10-3数量级。聚合物的加入对石油羧酸盐强碱(NaOH)溶液界面活性的改善不如弱碱(Na2CO3)溶液明显。在低NaOH浓度(46 g/L)时,加入HPAM对石油羧酸盐强碱体系的界面活性尚有一定改善,当NaOH浓度为8 g/L时效果已不太明显,而当NaOH浓度分别为10、12 g/L时界面活性反而变差。此外,文中还对聚合物的上述影响从化学的角度进行了初步探讨。     

碱对部分水解聚丙烯酰胺溶液与煤油界面性质的影响

应用乌式粘度计和电导率仪,采用动态光散射法,测定了加碱前后聚合物溶液的部分水解聚丙烯酰胺分子线团粒径分布、体相粘度和电导率,考察了NaOH对部分水解聚丙烯酰胺的分子链、水解和溶液离子强度的影响.用界面剪切粘度仪、zeta电位仪和界面张力仪研究了NaOH的加入对部分水解聚丙烯酰胺与煤油之间界面性质的影响.结果表明:随着放置时问的延长,聚合物溶液自身会发生降解;碱使溶液中的离子强度增加,聚合物溶液在碱性环境下水解.碱导致聚合物溶液电导率增加,体相粘度下降,但对聚合物分子链没有明显影响.在界面性质方面,加碱后,聚合物溶液界面张力有所下降,油水界面剪切粘度大幅下降,离子强度和碱性水解的双方面原因导致了Zeta电位负值先增加,再逐渐减小.     

长庆原油组分对甜菜碱表面活性剂溶液界面张力的影响

为揭示长庆原油中各组分对表面活性剂溶液界面张力的影响规律,在采用四组分分离方法和碱醇液萃取法对长庆原油进行分离的基础上,考察了原油中各组分与甜菜碱表面活性剂溶液之间的界面张力。结果表明,与甜菜碱表面活性剂作用时,单一的烷烃、芳烃、沥青质组分对超低界面张力的形成贡献很小,而非烃组分与甜 菜碱表面活性剂的界面张力可达到4.82×10^-3 mN/m;非烃组分中的石油酸与表面活性剂间的平衡界面张力为0.347 mN/m,石油碱与表面活性剂间的界面张力先迅速降低再升高至约0.1 mN/m,单一的石油酸和石油碱组分均不能有效降低油水界面张力,且二者具有相反的界面行为特点;石油酸与石油碱复配体系与表面活性剂间的界面张力为4.70×10^-3 mN/m,二者的协同作用使原油与甜菜碱表面活性剂间的界面张力达到超低。图6 参14     

新型驱油用聚合物的界面性质研究

合成了驱油用接枝型聚丙烯酰胺聚合物,在合成该聚合物时引入了一种自主合成的活性单体。研究表明,该聚合物与原油之间的界面张力能达到10^-2数量级,在满足驱油的同时又能达到洗油的目的。对聚合物与原油之间的界面剪切粘度研究表明,随剪切速率的增加,新型聚合物的界面剪切粘度不降低（无剪切变稀特性）,也不增加（无剪切增稠特性）,有利于产出液的破乳。     

甜菜碱溶液的界面性能及其在稠油降粘中的应用

为探索稠油乳化降黏过程中乳化剂的构效关系,考察了直链烷基甜菜碱(ASB)、二甲苯基取代甜菜碱(BSB)与稠油的油/水动态界面张力和界面扩张流变参数,测定了甜菜碱溶液与稠油形成的乳状液的稳定性、粒径和黏度。结果表明：甜菜碱分子的亲水基团平铺在界面上,形成具有一定弹性和强度的油/水界面膜,易与稠油形成稳定的O/W乳状液,显著降低了油相黏度。当油/水体积比为1∶1时,2种甜菜碱在质量分数为0.1%～1.0%的范围内,降黏率大于98%。ASB分子与稠油中活性物质混合吸附、协同作用,具有比BSB更高的界面活性和更强的稳定稠油乳状液能力,能在更宽的油/水体积比范围内有效降黏。     

界面张力降低速度对驱油效果的影响

在二元复合驱油体系中,存在着两种界面张力,即平衡界面张力和瞬间界面张力.油/水动态界面张力稳态值的高低关系到复合驱提高采收率的能力,仅仅是油/水界面张力瞬间超低,而平衡界面张力达不到超低,将难以获得较高的采收率;界面张力降低的速度对最终采出程度影响不明显,但可以影响含水率下降的速度.因此,二元复合驱配方设计中,要求平衡界面张力稳态值达到超低才能大幅度地提高原油采收率.     

油水界面张力对三元复合驱驱油效果影响的实验研究

用组分、结构相近的同系列表面活性剂配制三元复合体系,进行不同平衡界面张力和瞬间界面张力条件下的岩心驱油实验和微观驱油实验,通过岩心驱油实验结果分析油水间平衡、瞬间界面张力对驱油效果的影响规律;通过微观驱油实验结果分析低界面张力体系能够提高驱油效率的机理。结果表明,较低的平衡和瞬间界面张力有利于三元复合体系提高采收率。其机理是：三元复合体系的低界面张力有利于水驱后剩余油的启动和运移。     

驱油用石油磺酸盐界面张力与驱油效果研究

通过对BA表面活性剂复配驱油体系的界面张力和驱油效果的研究表明,单独使用BA体系降低界面张力的能力较低,且达到超低界面张力所需的Na2CO3质量浓度范围较窄;BA/异丙醇/NP表面活性剂复配体系(BF-2)降低原油界面张力的能力最优,对Na2CO3浓度适应范围较宽.模拟驱油实验表明,复配体系(BF-2)可增加原油采收率18%.在此基础上,对复配表面活性剂超低界面张力的作用机理进行了探讨.     

磺基甜菜碱BS11的界面特性研究

用矿化度3.7 g/L的大庆杏五中回注污水配液,研究了作为驱油表面活性剂的磺基甜菜碱BS11污水溶液与大庆杏五中井口脱水原油之间的界面张力,表明BS11具有很强的降低油水界面张力的能力。在45℃时,0.05-3.0 g/L的BS11污水溶液与原油间界面张力（动态最低值）均达到超低（10^-3mN/m及以下）,在45-80℃温度范围,0.1,1.0,3.0 g/L的BS11污水溶液的界面张力维持超低且变化很小。在45℃时,加入1.0 g/L Na2CO3的0.05-3.0 g/L的BS11污水溶液,加入5.0 g/L Na2CO3的0.5-3.0 g/L的BS11污水溶液,加入≤125 g/L NaCl的0.5g/L的BS11污水溶液,加入≤1.5 g/L CaCl2的0.5和3.0 g/L的BS11污水溶液,界面张力均维持超低。图6参10。     

EOR化学剂对原油／水体系的界面流变性的影响

在较大温度和剪切速率范围内研究了不同的匈牙利原油 /水体系的界面流变性情况 ,分别讨论了原油 /水体系中无机电解质、水溶性聚合物、非离子表面活性剂和碱性物质对界面流变性的影响。大量的室内实验结果证明 ,界面性质对非混相地层流体的化学组成十分敏感。因此 ,研究界面流变性质对于开拓油藏描述方法 ,了解驱替机理 ,设计更有利的EOR方法 ,强化地面工艺 ,优化管道输送以及改善炼油作业都有着十分重要的意义。     

3种新型聚合物驱油效率对比研究

在模拟辽河锦16块油藏条件下(温度56℃,地层水矿化度3770mg/L,脱气原油地面粘度68mPa·s,密度0.939g/cm3),实验考察了3种新型驱油用聚合物的应用性能并与常用HPAM作了对比:①梳形聚合物KYPAM 2;②疏水缔合聚合物DH XN;③疏水缔合聚合物与助剂复配物GH YHS;④对比物HPAMMO 4000。在200～2000mg/L浓度范围内,在8s-1下,①的溶液粘度比④约高1.6～1.8倍;②和③的溶液粘度在低浓度下低而在高浓度下高。聚合物浓度为1000mg/L时,在5～120s-1范围内①和④的流变曲线属假塑性流体型,②和③的流变曲线虽为剪切变稀型,但由2个曲线段组成,低剪切速率下粘度下降较平缓。储能模量G′与频率f关系曲线的位置,①最高,即粘弹性最强,②和③居中,④最低,即粘弹性最弱。30～74℃范围的粘温关系,①和④的变化趋势相同,①的增粘能力为④的1.52～1.65倍;②和③的粘度随温度下降幅度大。在人造石英砂胶结岩心上提高水驱残余油采收率的规律,①与④相同,但①的驱油效率较④高一倍;②的注入量由0.2PV增加到0.3PV时采收率急剧增大;③的采收率增幅最小。粘浓曲线表明,疏水缔合聚合物在地层水溶液中显示2个缔合浓度,②和③的第一缔合浓度分别为766和1167mg/L,第二缔合浓度分别为1908和2155mg/L。从分子结构和水溶液性质对实验结果作了解