表面活性劑復(fù)配技術(shù)研究

吳文祥 宋 哥 唐佳斌

（東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，大慶 163318）

0 前言

遼河油田已處于油田開發(fā)的中后期，可采儲(chǔ)量逐漸減少，為了開采此類剩余儲(chǔ)量，二元驅(qū)是應(yīng)用最為廣泛的驅(qū)油技術(shù)，此類技術(shù)又以表面活性劑/聚合物[1]SP二元復(fù)合驅(qū)[2]技術(shù)具有發(fā)展前景，其中表面活性劑的選擇是關(guān)鍵，表面活性劑用量大，費(fèi)用高，成本占二元驅(qū)化學(xué)劑成本的70%以上。本文針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)中如此昂貴的表面活性劑價(jià)格，找到一些價(jià)格低廉的副表面活性劑和遼河主表面活性劑進(jìn)行復(fù)配，不僅使復(fù)配體系的性能有所改善，而且可以克服單一表面活性劑的局限性，實(shí)現(xiàn)降低二元驅(qū)成本、提高二元驅(qū)驅(qū)油效果和經(jīng)濟(jì)效益的目的。

本實(shí)驗(yàn)就是對(duì)這些復(fù)配體系進(jìn)行粘彈性[3,4]，界面張力穩(wěn)定性[5]和驅(qū)油效果的研究，找到適合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的最佳復(fù)配體系，希望為遼河油田聚合物驅(qū)的大規(guī)模礦場(chǎng)應(yīng)用起到指導(dǎo)作用。

1 表面活性劑基本參數(shù)

本文主要研究如下三種表面活性劑，分別為遼河EOR-SAA/LY-IQ/SY LY0474(簡(jiǎn)稱LY)，大慶煉化HLX-B05(簡(jiǎn)稱HLX)，濱州慧源HY-100A（簡(jiǎn)稱HY），它們都能夠有效降低水的表面張力和油水界面張力，其中HY表面活性劑具有較強(qiáng)的耐堿能力和抗鹽能力，LY表面活性劑在濃酸，濃堿或濃無機(jī)電解水溶液中性能穩(wěn)定，以下是三種表面活性劑的具體參數(shù)。

表1 各種表面活性劑的性能參數(shù)

2 粘彈性及界面張力評(píng)價(jià)

2.1 復(fù)配體系粘彈性研究

復(fù)配體系流變性具體體現(xiàn)為體系的粘彈性。體系的粘彈性對(duì)于提高無堿二元復(fù)合驅(qū)的波及體積和驅(qū)油效率都有利，是評(píng)價(jià)驅(qū)油效果的重要指標(biāo)。為此進(jìn)行了不同聚合物分子量的粘彈性研究。所用儀器為HAAKE RS150流變儀。

2.1.1 粘性實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

樣品采用遼河軟化水配制母液，污水稀釋，軟化水和污水各占50%，一種表面活性劑濃度0.2%wt，一種聚合物濃度1600ppm，共6個(gè)復(fù)配體系。實(shí)驗(yàn)材料為遼河2500萬聚合物，遼河LY主表面活性劑，濱州慧源HY副表面活性劑，大慶煉化公司HLX副表面活性劑，三種復(fù)配比為90：10、80：20、70：30，實(shí)驗(yàn)溫度為55℃。

通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，可以看出，不同體系的粘度都隨剪切速率的增大而下降，這是因?yàn)榧羟袘?yīng)力的增加，可以拆散聚合物溶液分子之間的締合，使單位體積中參與分子間締合的聚合物分子數(shù)減小，因而溶液的粘度降低。從圖中還可以看出，表面活性劑的類型和復(fù)配比例對(duì)二元體系粘度[6]的影響不大。

2.1.2 彈性實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

材料及樣品配制溶液與粘性測(cè)定時(shí)的方法一樣，測(cè)定了第一法向應(yīng)力差[7,8]（N1），來說明復(fù)配體系的彈性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過對(duì)比分析，我們發(fā)現(xiàn)，不同復(fù)配體系的彈性都隨著剪切速率的增加而增加，這是因?yàn)椋酆衔锓肿哟嬖诩羟辛鲃?dòng)和拉伸流動(dòng)兩種形式，當(dāng)剪切速率增大，聚合物分子之間的流動(dòng)形式主要表現(xiàn)為拉伸流動(dòng)，當(dāng)聚合物分子流經(jīng)孔道時(shí)，聚合物分子受到的拉伸表現(xiàn)為彈性，使得彈性增大，從圖中還可以看出，不同復(fù)配比例下，二元體系彈性點(diǎn)基本重合，說明復(fù)配活性劑體系不會(huì)降低聚合物溶液的彈性，因此復(fù)配體系與聚合物有一定的匹配性。

2.2 復(fù)配體系界面張力穩(wěn)定性研究

LY與HY復(fù)配比為80：20和70：30，LY與HLX復(fù)配比為70：30，分別測(cè)定原始、第1天、第3天，第5天，第10天，第15天，第30天，第60天，第90天的界面張力，材料及樣品配制溶液與粘彈性實(shí)驗(yàn)研究一致。

表2 各種復(fù)配體系的界面張力隨時(shí)間的變化

從表1可以看出，單獨(dú)LY體系的穩(wěn)態(tài)界面張力隨時(shí)間的增加沒有太大變化，一直穩(wěn)定在4×10-2mN/m左右，LY與HY復(fù)配比為80:20和70:30的復(fù)配體系從第1天開始穩(wěn)態(tài)界面張力達(dá)到超低（10-3mN/m數(shù)量級(jí)），并一直維持在超低范圍內(nèi)，LY與HLX復(fù)配體系穩(wěn)態(tài)界面張力在10天內(nèi)略有上升，之后維持在穩(wěn)定在4×10-2mN/m左右。由此可知，LY與HY復(fù)配體系界面張力的穩(wěn)定性要好于LY與HLX復(fù)配體系和單獨(dú)LY復(fù)配體系。

3 驅(qū)油效果研究

3.1 驅(qū)油實(shí)驗(yàn)步驟

1）將澆鑄好的模型抽空4小時(shí)后，飽和水，測(cè)量孔隙度；

2）將飽和好人工合成鹽水的模型放在恒溫箱內(nèi)恒溫12小時(shí)以上（55℃）；

3）油驅(qū)水至模型不出水為止，確定原始含油飽和度；

4）按規(guī)定的驅(qū)替速度水驅(qū)至模型出口含水98%以上，計(jì)算水驅(qū)采收率；

5）按照實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行化學(xué)驅(qū)，注入量達(dá)到所規(guī)定的孔隙體積倍數(shù)；

6）段塞全部注完后，繼續(xù)水驅(qū)至出口含水98%以上，計(jì)算化學(xué)驅(qū)采收率。

3.2 實(shí)驗(yàn)方案

水驅(qū)至含水98%以上，注入前置段塞0.04pv2500mg/L（3000萬），注入主段塞 0.35pvP1600mg/L（2500萬）+S0.2%wt（復(fù)配），注入副段塞 0.2pv1600mg/L（2500 萬）+S0.15%wt（復(fù)配），注入保護(hù)段塞0.1pvP1400mg/L（2500萬），后續(xù)水驅(qū)至含水98%以上。

3.3 驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

表3 LY與HY，LY與HLX復(fù)配驅(qū)油效果對(duì)比

由表3可以看出，LY與HY復(fù)配，當(dāng)復(fù)配比例為90:10時(shí)，二元體系的化學(xué)驅(qū)采收率為21.48%，比相應(yīng)單聚的化學(xué)驅(qū)采收率提高5.88個(gè)百分點(diǎn)；復(fù)配比例為80:20時(shí)，二元體系的化學(xué)驅(qū)采收率為22.58%，比相應(yīng)單聚的化學(xué)驅(qū)采收率提高6.98個(gè)百分點(diǎn)，比配比90:10提高1.1個(gè)百分點(diǎn)；復(fù)配比例為70:30時(shí)，二元體系的化學(xué)驅(qū)采收率為23.26%，比相應(yīng)單聚的化學(xué)驅(qū)采收率提高7.66個(gè)百分點(diǎn)，比配比80:20提高0.68個(gè)百分點(diǎn)，當(dāng)LY與HLX復(fù)配，配比為90:10時(shí)，復(fù)配二元體系的化學(xué)驅(qū)采收率為21.08%，比相應(yīng)單聚的化學(xué)驅(qū)采收率提高5.48個(gè)百分點(diǎn)；復(fù)配比例為80:20時(shí)，復(fù)配二元體系的化學(xué)驅(qū)采收率為22.2%，比相應(yīng)單聚的化學(xué)驅(qū)采收率提高6.6個(gè)百分點(diǎn)，比配比90:10提高1.12個(gè)百分點(diǎn)；復(fù)配比例為70:30時(shí)，復(fù)配二元體系的化學(xué)驅(qū)采收率為22.98%，比相應(yīng)單聚的化學(xué)驅(qū)采收率提高7.38個(gè)百分點(diǎn)，比配比80:20提高0.78個(gè)百分點(diǎn)。以上數(shù)據(jù)說明，兩種復(fù)配體系的化學(xué)驅(qū)采收率都隨著主副表面活性劑復(fù)配比例的降低而增加，在各種復(fù)配比例情況下，LY與HY復(fù)配體系的化學(xué)驅(qū)采收率都高于LY與HLX復(fù)配體系的化學(xué)驅(qū)采收率。

4 結(jié)論

1.三種復(fù)配體系復(fù)配效果最好的體系：LY與HY復(fù)配比為80：20和70：30，LY與HLX復(fù)配比為70：30，表面活性劑的類型和復(fù)配比例對(duì)二元體系的粘彈性影響不大。

2.LY與HY復(fù)配降低界面張力的能力要高于LY與HLX復(fù)配。LY與HY復(fù)配體系界面張力的穩(wěn)定性要好于LY與HLX復(fù)配體系。

3.兩種復(fù)配體系的化學(xué)驅(qū)采收率都隨著主副表面活性劑復(fù)配比例的降低而增加，在各種復(fù)配比例情況下，LY與HY復(fù)配體系的化學(xué)驅(qū)采收率都高于LY與HLX復(fù)配體系的化學(xué)驅(qū)采收率。

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