三元復合驅油體系中強堿與原油之間作用的實驗

大慶油田采油六廠

三元復合驅油體系中強堿與原油之間作用的實驗

史慶彬

大慶油田采油六廠

喇嘛甸油田三元復合驅現場取樣檢測發現，部分采出井和中間井采出液檢測不到表面活性劑卻能達到超低界面張力，但在注入的三元體系采出液中，若無表面活性劑則無法達到超低界面張力，說明強堿和原油之間能夠相互作用生成類似表面活性劑的物質。因此，對三元體系中的強堿和原油之間的作用進行了室內實驗研究。通過研究強堿溶液與原油反應前后乳狀液穩定性、乳化油組分、界面張力和原油物性的變化，分析了強堿與原油的作用效果。試驗結果表明，強堿有助于原油形成比較穩定的乳狀液，并生成了某種活性物質，降低了油水之間的界面張力；強堿與原油反應后，原油的重組分降低，輕組分增加，原油黏度降低，在礦場試驗中起到了一定的驅油作用。

三元復合驅；強堿；界面張力；乳狀液；實驗

三元復合體系由聚合物、堿和表面活性劑組成，具有擴大波及體積和提高驅油效率的雙重作用。但采出液中表面活性劑和強堿濃度差異非常大，采出液中堿濃度很高，卻很少見到表面活性劑。由中間井取樣檢測發現，27個樣品中僅有10個樣品見到表面活性劑，且采出濃度僅為注入濃度的8%，而堿濃度卻非常高，說明表面活性劑主要消耗在注入井與中間井之間的區域。但大部分采出井和中間井的采出液卻能夠達到超低界面張力，說明強堿在其中發揮了一定的作用。為此，對強堿和原油之間的作用進行了實驗研究。

1 強堿有助于原油形成穩定的乳狀液

采用蒸餾水分別配制了強堿溶液、堿/表活劑二元體系和聚合物/堿/表活劑三元體系，并分別與原油按質量比1∶1混合，記錄乳化油的含水率變化情況。

實驗結果表明：三種體系與原油作用后，隨著時間的延長，含水率均有所下降，但強堿溶液要好于其他兩種體系，60天內含水率降低了3.5%，說明堿單獨存在時與原油作用后形成的乳狀液更加穩定。三種體系在不同時間的原油含水率變化見表1。

表1 不同時間原油含水率變化

堿與原油作用后，分別放置不同的天數，檢測表活劑含量和界面張力變化。結果發現，表活劑含量始終未檢測到，而界面張力隨著反應時間的延長逐漸降低，說明堿和原油作用產生了一定的活性物質，但不是試驗中應用的烷基苯磺酸鹽。強堿與原油作用不同時間界面張力變化見表2。

表2 強堿與原油作用不同時間界面張力變化

分析認為，強堿與原油作用7天，界面張力大幅度降低。這是由于在原油中存在較短支鏈的快反應酸，強堿在很短的時間內就可以和快反應酸反應生成一部分表面活性物質，降低了界面張力[1]；在模擬地下溫度、流動狀態下混合60天，中層液界面張力可以達到10-2mN/m，而下層液界面張力可以達到10-3mN/m。這是因為大慶原油飽和組分中存在著與堿發生慢反應的酯類，當堿液與原油經過較長時間的反應，一些反應較慢的高碳數的正構烷基羧酸、支鏈較多的大分子酸及酯類化合物轉化為親油性較強的鈉皂，使界面張力達到超低。

強堿與石油酸反應生成的表面活性劑主要分配到油相并吸附到巖石表面上，使巖石表面從水濕轉變為油濕，非連續的剩余油可在其上形成連續的油相，為原油流動提供通道。與此同時，由堿驅生成的表面活性劑的親油性和它產生的低界面張力，導致油包水乳狀液的形成，乳狀液中的水珠堵塞流通孔道，使注入壓力提高。高注入壓力迫使油從乳化水珠與巖石表面之間的連續相這條通道排泄出去，留下高含水率的乳狀液，以達到提高原油采收率的目的[2]。

2 強堿可改善原油的性質

2.1 降低含蠟、含膠量

原油與堿反應能夠形成穩定的乳狀液，并且還生成了某些活性物質，降低了油水界面張力。同時，原油的組分也發生了一些變化，為此對與強堿作用后的原油進行了組分分析。分析結果表明，原油與兩種濃度的堿溶液作用后，含蠟量和含膠量均大幅度降低（見表3）。隨著時間的延長，含膠、含蠟量先是迅速降低，然后有少量反彈。

表3 原油+強堿測定含蠟、含膠量

2.2 降低原油黏度

強堿與原油中的弱酸和有機酸反應降低了部分重碳組分，從而使原油的黏度降低（見表4）。由表4可見，隨著時間的延長，黏度呈迅速下降再緩慢反彈的趨勢。分析認為，先是快速反應降解，隨著快速反應酸的減少，再有少量可逆反應的作用效果；含堿1.2%的反應液相對含堿0.6%的反應液其黏度下降的幅度快一點。

表4 原油+強堿測定黏度

2.3 減少重烴組分，增加輕烴組分

為了從整體上能夠看到原油組分在加堿前后的變化，利用原油氣象色譜GC-17A進行原油組分對比。表5為井口原油的本底油樣和原油+1.2%堿作用7天之后的氣象色譜烴量變化對比。

表5 氣象色譜烴量變化對比

由表5可見，本底原油在碳17之前的含碳量為32.93%，而碳17～碳39的含碳量為67.07%；原油+ 1.2%堿作用7天之后碳17之前的含碳量為43.13，而碳17～碳39的含碳量為56.87%。

氣象色譜的數據有效地證明了堿可以和原油反應，并且能夠減少原油中的重烴組分，增加輕烴組分，即提高原油的降黏作用，改善驅油效果。

3 結論

（1）強堿與原油作用后形成比較穩定的乳狀液，有助于提高原油采收率。

（2）強堿與原油作用后，輕烴組分增加，原油黏度降低，有利于改善驅油效果。

[1]郭繼香，李明遠，林海欽，等．大慶原油與堿作用機理研究[J]．石油學報，2007，23（4）：20-24.

[2]孫景倫．復合驅油體系中堿與原油的相互作用研究[D]．濟南：山東大學，2008.

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.11.036

史慶彬：工程師，2006年畢業于長江大學應用化學專業，從事室內化驗研究工作。

2015-03-31

（0459）5835262、shiqb@petrochina.com.cn