油田生產中驅油聚合物的篩選

紀冰

摘 要:本文在前人工作的基礎上,建立了一系列對聚合物性能的評價方法,主要對聚合物摩爾濃度、耐鹽性能、抗鈣性能、耐溫性能、耐油性能的影響、在以上的基礎上又研究了聚合物泡沫的流變性能、泡沫尺寸分布以及配制泡沫鉆井液等,并考察了表面活性劑結構類型、表面活性劑濃度、表面活性劑復配、聚合物的加入等因素對泡沫表觀性能的影響,探討泡沫的表觀性能、微觀機制和實際應用三者之間的內在聯系。本文研究表明,起泡能力和表面張力往往不呈線形對應關系,引入能量的方式和大小對泡沫的形成有重要的影響,在引入能量相等的條件下,對比生成泡沫量的多少,以考察起泡能力才能給出對實際應用有指導意義的結論。

關鍵詞:聚合物發泡劑驅油耐鹽抗氧化

中圖分類號:TE3 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(b)-0067-01

1文獻綜述

發泡劑在油田鉆井領域的作用。隨著世界能源需求的增加,對石油的開采量及開采效率的要求越來越高,常規的采油方法(一次和二次)一般僅能采出原油地質儲量的1/3,約有2/3的原油仍滯留在油層中[1],三次采油技術是一種有效的提高采收率方法。三次采油技術可歸納為四種不同的類型:混相驅、熱采、微生物驅、化學驅。雖然國外熱采和氣驅采油已進入工業化應用,并取得了很好的效果。1996年遼河錦45塊N2泡沫輔助熱水驅油提高采收率8%～10%,投入產出比1∶3.5;1999年勝利油田單家寺2塊超稠油N2泡沫輔助蒸汽吞吐采油,單井3個月增產原油3000多噸;大慶油田北二東烴氣泡沫復合驅現場實驗,1990年1月開始,時經6年,在驅油效果方面不僅明顯高于水驅,也優于三元符合驅,預計最終可以提高采收率25%泡沫驅油既能顯著地提高波及效率,又可提高驅油效率,在一般情況下可以提高采收率10%～25%[2],因此它是一種比較有發展前途的三次采油方法。

2實驗部分

2.1 表面活性劑的篩選

起泡劑為表面活性劑,包括陰離子起泡劑、陽離子起泡劑、非離子起泡劑、兩性離子起泡劑、聚合物起泡劑和復合型起泡劑等。一般常用陰離子型起泡劑,如十二烷基苯磺酸鈉(sDBs)、十二烷基硫酸鈉(SDS)等。但在廣度上和深度上都顯薄弱,難以滿足實際應用的需要。為此,需進一步研究鹽濃度、溫度、壓力、原油的存在和表面活性劑的結構對泡沫性能的影響。

2.2 表面活性劑的優選

表面活性劑用量:為確定起泡劑的最佳加量,在蒸餾水中進行試驗。結果表明,起泡劑在加量較少時具備較好的發泡能力,且隨起泡劑加量的增加,發泡體積也不斷增加。因此我們要首先確立起泡劑在某個加量時的發泡體積最大,泄液半衰期最長,穩定性最好。

2.3 試驗方法

Waring Blender法是一種極為方便的評價泡沫性能的方法。它所用的藥品少,試驗周期短,使用條件不受限制,可作為標準評價方法之一。實驗所用儀器是高速攪拌器,試驗時,在量杯中加入200mL一定濃度的起泡劑溶液,高速(3000r/min)攪拌60s后,關閉開關,迅速將泡沫倒入帶封口的1000mL量筒中,讀取泡沫體積,表示泡沫的起泡能力;然后記錄從泡沫中析出100mL液體所需的時間,稱為泡沫的半衰期,主要采用該法進行評價。本實驗采用的表面活性劑為:十二烷基磺酸鈉(SDS)、十二烷基苯磺酸鈉(DBS)、AOS、油酸鈉(sodiu)、聚乙二酸辛基苯基醚(trton X-100)。

2.4 實驗步驟

(1)鑒定部分:取勝利油田發泡劑0.1,0.2,0.3…2.0g溶解于200ml蒸餾水中,在高速攪拌器以1000r/min的速度攪拌60s,觀察發泡體積和泄液半衰期,由此得到一個最佳的用量。在這個用量上加入不同濃度的氯化鈉溶液,測試發泡劑的耐鹽性。

(2)樣品測試:取一定質量的各種發泡劑樣品,用蒸餾水稀釋到250g,取200g進行試驗,同樣得到一個最佳用量。

(3)耐鹽試驗:在室溫下配制不同濃度的鹽溶液,加入上述各發泡劑的最佳量,用蒸餾水稀釋到250ml,取200ml進行攪拌,由此可得到哪些發泡劑有較好的耐鹽性能,耐鹽性能好的發泡劑留以在后面的復配試驗中應用。

(4)抗鈣試驗:試驗的大體同耐鹽試驗基本相似,逐漸增大鈣離子濃度,直到發泡劑發泡體積小于2倍為止,篩選出較好抗性的發泡劑,然后復配。

(5)抗溫試驗:取一定加量的發泡劑,在水浴中升溫攪拌,測量出發泡劑可抗的最高溫度,之后再加鹽繼續試驗,觀察發泡情況。

(6)抗油試驗:試驗分兩部分,分別為加油后起泡和起泡后加油,發泡劑體系也分為兩部分,一部分加鹽,另一部分不加鹽。試驗得出抗油的最大濃度。

3結論

在前期的試驗中我們在標準狀態下對發泡劑自身的發泡性能和泄液半衰期進行篩選評價,之后我們在各種惡劣的條件(如油、鹽等)下對發泡劑的性能做進一步的篩選,找出各發泡劑在各種條件下的性能較好的,再加入適當的穩泡劑,最終進行復配,如(1)通過摩爾濃度對發泡劑發泡的影響試驗找出一個用量時發泡體積最大,泄液半衰期最長,例如AOS的最佳用量為0.2,NP-10的最佳用量為1.0。(2)在抗鹽試驗中我們將在上面試驗中得到的各發泡劑的最佳用量加入到鹽體系中,我們發現聚乙二酸辛基苯基醚和NP-10的性能都很好,在很高的鹽度時都能達到發泡體積2倍以上。(3)在抗鈣試驗中油酸鈉和NP-10的性能較好,尤其是NP-10,在極高的鈣離子濃度下依然可以保持很高的發泡體積和很長的泄液半衰期。(4)在抗溫抗鹽理論指導下,通過起泡劑、穩泡劑的篩選和復配得到了抗溫最高為90℃的抗高溫高鹽泡沫體系。(5)在抗油試驗中,我們把發泡劑分為兩個體系,分別為加鹽體系和不加鹽體系,對這兩體系進行試驗,也分為加油后起泡和起泡后加油,主要是為了應付在油田鉆井中發生的意外情況。(6)在80℃下,研究油對不含鹽、礦化度為18.25×104mg/L和20.3×104mg/L的泡沫體系的性能影響。通過實驗發現,加油后起泡和起泡后加油均能增加不含鹽的泡沫體系的泡沫穩定性;高礦化度下,油的加入破壞了泡沫的復合結構,使體系不能產生穩定的泡沫,但是一旦泡沫的結構形成后,油的加入對泡沫的穩定性影響較小。

參考文獻

[l] 劉方等.石油開采中表面活性劑驅的應用與展望.精細與專用化學品,2000,22:9～11.

[2] 廖廣志,李立眾,孔繁華,張思富.常規泡沫驅油技術.石油工業出版社,1999.