弱堿復合驅(qū)界面張力實驗研究

符曉旭，吳文祥，馮建柏

（1. 東北石油大學， 黑龍江 大慶 163000； 2. 中國石油銷售公司， 黑龍江 佳木斯 154002）

弱堿復合驅(qū)界面張力實驗研究

符曉旭1，吳文祥1，馮建柏2

（1. 東北石油大學， 黑龍江 大慶 163000； 2. 中國石油銷售公司， 黑龍江 佳木斯 154002）

通過使用界面張力儀，測定了弱堿、表面活性劑和聚合物（ASP）三元復合驅(qū)油體系在大慶油田下的界面張力情況。實驗表明，在一般情況下，堿濃度對體系界面張力值影響較大，同等聚合物濃度、表面活性劑濃度條件下，堿的濃度越高，界面張力值越低，能更快的達到較低的界面張力值；石油磺酸鹽+聚合物500 mg/L+1.2% Na2CO3復配體系的動態(tài)界面張力值，穩(wěn)定10-3至10-2數(shù)量級之間。弱堿能夠較好的降低界面張力。關(guān) 鍵 詞：化學驅(qū)；弱堿；表面活性劑；聚合物；界面張力

目前，分布在我國的主要油田在經(jīng)歷過長期注水開發(fā)之后，造成含水率快速的上升。雖然如此，但是在油層中仍有相當?shù)膬α吭蜏簦?］。針對這個問題，必須找到一種更行之有效的方法來提高原油的采收率［2］。從20世紀20年代末期到30年代初期，通過表面活性劑的方法來使原油采收率提高的研究就已經(jīng)開始了。使用表面活性劑的方法驅(qū)油為原油儲量得到進一步的開發(fā)利用展示了寬廣的前景［3］。但通過表面活性劑單獨使用來驅(qū)油的方法有著以下諸多缺點：

（1）吸附損失較重；

（2）波及系數(shù)低；

（3）活性劑用量大；

（4）驅(qū)油效率差；

（5）成本高［4］。

在這樣的背景下，研究者們又先后提出了表面活性劑—聚合物方法，表面活性劑—堿以及堿—聚合物聯(lián)合驅(qū)替法，新的表面活性劑方法。在此本文采用的是由濃度不同的石油磺酸鹽構(gòu)成的表面活性劑建立的三元復合體系，分析在不同條件下，變化堿和表面活性劑濃度，進而對界面張力的變化的影響。這種分析對發(fā)展三元復合體系驅(qū)油技術(shù)有重要作用。

1 實驗部分

1.1 實驗材料及儀器

（1）實驗原油：大慶油田采油一廠脫水原油，瀝青質(zhì)含量40%，密度850 kg/m3，45 ℃下粘度為70.5 mPa·s。

（2）實驗用水：實驗用水為實驗室人工配置鹽水，礦化度為3 700 mg/L。

（3）化學藥劑：甜菜堿型表面活性劑，有效含量40%；大慶煉化1 900萬分子量聚合物，石油磺酸鹽 SS，有效含量 40%；重烷基苯石油磺酸鹽SY，有效含量 50%；碳酸鈉（Na2CO3），氫氧化鈉（NaOH）。

（4）實驗溫度：45 ℃。

（5）實驗原理與儀器：

采用美國發(fā)明的Texas-500型旋滴界面張力儀進行界面張力測定。此張力儀的原理是：液滴通過旋轉(zhuǎn)處于一定的離心場中，這時兩種液體之間的界面張力及旋轉(zhuǎn)的速度就決定了液滴的形狀［5］，液滴的平衡形狀通過調(diào)整轉(zhuǎn)速得到改變，而使液滴以一定的角速度自轉(zhuǎn)，這時通過離心力、重力以及界面張力的三種力量的共同作用下，在高密度的液體中，低密度的液滴能夠形成圓柱形或長橢球形液滴［6］。這種方法可以測定出10-6mN/m的超低界面張力。

式中：IFT — 界面張力，mN/m；

Δρ— 油水密度差；

D— 油滴無因次最大直徑；

T — 每轉(zhuǎn)的時間，ms。

2 結(jié)果與討論

在弱堿三元界面張力分析實驗中，分別變換石油磺酸鹽SS的濃度、以及碳酸鈉（Na2CO3）的濃度，得到不同三元復合體系與大慶原油間的動態(tài)界面張力值，實驗數(shù)據(jù)如下：

SS表面活性劑濃度為0.05%的復合體系界面張力較表面活性劑濃度分別為0.10%和 0.20%的復合體系高很多，隨著時間的增加，該弱堿復合體系的界面張力值下降幅度較大。

由圖1-2可以看出，堿濃度對體系界面張力值影響較大，在同等表面活性劑濃度以及聚合物濃度條件下，隨著堿的濃度升高，界面張力值會相應(yīng)的降低，更快的達到較低的界面張力值［7］；隨著表面活性劑濃度上升，界面張力性能變好。

圖1 石油磺酸鹽+聚合物500 mg/L+1.2%Na2CO3復配體系的動態(tài)界面張力（mN/m）Fig.1 Dynamic interfacial tension of mahogany sulfonate + Polymer 500 mg /L + 1.2% Na2CO3compounded system（mN/m）

SS表面活性劑濃度為0.05%的復合體系在0～15分鐘內(nèi)，界面張力急劇下降，之后緩慢下降逐漸趨于平穩(wěn)；表面活性劑濃度為0.1%的復合體系在0～45 min內(nèi)界面張力急劇下降，而后趨于平穩(wěn)；表面活性劑濃度為0.2%的復合體系在0～30 min內(nèi)界面張力急劇下降，之后下降緩慢并趨于平穩(wěn)，且該弱堿復合體系的界面張力值穩(wěn)定10-3至10-2數(shù)量級之間。

圖2 石油磺酸鹽+聚合物500 mg/L+0.8%Na2CO3復配體系的動態(tài)界面張力（mN/m）Fig.2 Dynamic interfacial tension of mahogany sulfonate + Polymer 500 mg/L + 0.8% Na2CO3compounded system（mN/m）

3 結(jié) 論

（1）堿濃度對體系界面張力值影響較大。

（2）同等聚合物濃度、表面活性劑濃度條件下，堿的濃度越高，界面張力值越低，能更快的達到較低的界面張力值。

（3）弱堿能夠較好的降低界面張力。

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Study of Interfacial Tension Experiment of Weak Base's Compound Flooding

FU Xiao-xv1，WU Wen-xiang1，F(xiàn)ENG Jian-bai2
（1. Northeast Petroleum University， Heilongjiang Daqing 163000，China；2. China's Oil Sales Company ， Heilongjiang Jiamusi 154002，China）

The interfacial tension instruments were used to measure respectively the interfacial tension of alkali，surfactant and polymer in the ternary composite flooding system in Daqing oil field. The experiment results show that ，in general ， the alkali concentration can observably affect systematic interfacial tension value；when the concentration of polymer and surfactant are in the same level ， the higher the alkali concentration， the lower the interfacial tension，the faster the lower interfacial tension value can be reached. However， under the same conditions， the interfacial tension values of weak base ternary system can be obviously superior to those of the alkali ternary system.

Chemical flooding； Weak base； Surfactant； Polymer； Interfacial tension

TE 357

A

1671-0460（2015）12-2779-02

十二五重大專項“復雜油氣田地質(zhì)與提高采收率技術(shù)”，項目號：2011ZX05009。

2015-11-14

符曉旭（1991-），女，黑龍江大慶人，碩士，研究方向：提高采收率。E-mail：xiaoxuku@126.com。