油田生產(chǎn)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(lián)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(fā)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(fā)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(guī)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(yè)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(chǎn)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(chǎn)原油3000多噸;大慶油田北二東烴氣泡沫復合驅現(xiàn)場實驗,1990年1月開始,時經(jīng)6年,在驅油效果方面不僅明顯高于水驅,也優(yōu)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(fā)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(yōu)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(fā)泡能力,且隨起泡劑加量的增加,發(fā)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(fā)泡體積最大,泄液半衰期最長,穩(wěn)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(fā)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(fā)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(fā)泡劑的耐鹽性。

(2)樣品測試:取一定質量的各種發(fā)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(fā)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(fā)泡劑有較好的耐鹽性能,耐鹽性能好的發(fā)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(fā)泡劑發(fā)泡體積小于2倍為止,篩選出較好抗性的發(fā)泡劑,然后復配。

(5)抗溫試驗:取一定加量的發(fā)泡劑,在水浴中升溫攪拌,測量出發(fā)泡劑可抗的最高溫度,之后再加鹽繼續(xù)試驗,觀察發(fā)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(fā)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(tài)下對發(fā)泡劑自身的發(fā)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(fā)泡劑的性能做進一步的篩選,找出各發(fā)泡劑在各種條件下的性能較好的,再加入適當?shù)姆€(wěn)泡劑,最終進行復配,如(1)通過摩爾濃度對發(fā)泡劑發(fā)泡的影響試驗找出一個用量時發(fā)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(fā)泡劑的最佳用量加入到鹽體系中,我們發(fā)現(xiàn)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(fā)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(fā)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(wěn)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(fā)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(fā)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(fā)現(xiàn),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(wěn)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(chǎn)生穩(wěn)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(wěn)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(guī)泡沫驅油技術.石油工業(yè)出版社,1999.