強堿三元復(fù)合驅(qū)組分對油水乳化的影響規(guī)律

任建鑫 王超 高清河(黑龍江省普通高等學(xué)校油田應(yīng)用化學(xué)重點實驗室(大慶師范學(xué)院)，黑龍江 大慶 163712)

強堿三元復(fù)合驅(qū)組分對油水乳化的影響規(guī)律

任建鑫 王超 高清河(黑龍江省普通高等學(xué)校油田應(yīng)用化學(xué)重點實驗室(大慶師范學(xué)院)，黑龍江 大慶 163712)

目前，強堿三元復(fù)合驅(qū)是提高油田采收率最有效的辦法之一，但是隨著三元液的注入，采出液油水乳化現(xiàn)象嚴重，是影響采出液分離的重要因素之一。本文研究了聚合物、表活劑、堿對油水乳化的影響規(guī)律。隨著聚合物、堿、表活劑含量增加，乳化程度呈現(xiàn)增加趨勢，含量越高乳化越嚴重。

三元復(fù)合驅(qū)；油水乳化；乳化規(guī)律；影響因素

0 引言

近年來，大慶油田進行了有關(guān)于三元復(fù)合驅(qū)的礦場試驗。相對于水驅(qū)和聚合物驅(qū)，三元復(fù)合驅(qū)分別提高了采收率20%和8%以上的良好效果。但同時也產(chǎn)生了液體殘堿，表面活性劑和聚合物也導(dǎo)致了嚴重的油水乳化，使三元復(fù)合驅(qū)采出液的油水分離難度明顯增大。

1 三元復(fù)合驅(qū)驅(qū)油技術(shù)

堿-表面活性劑-聚合物(Alkaline-Surfactant-Polymer，簡稱稱為ASP)三元復(fù)合驅(qū)是一種能夠?qū)⒉靶屎万?qū)替效率同時提高的三次采油方法，近年來獲得了快速發(fā)展，已逐漸成為油田的可持續(xù)發(fā)展中的一種關(guān)鍵技術(shù)。在ASP三元復(fù)合驅(qū)油體系中，表面活性劑能夠降低油水界面張力，原油中的有機酸可與堿反應(yīng)生成石油酸皂，也能夠使油水界面張力下降，而由于表面活性劑的存在，使得皂化反應(yīng)能夠更好地進行，二者協(xié)同效應(yīng)使得界面張力進一步降低；聚合物的主要作用是提高工作劑的粘度，從而增加了驅(qū)替液的流動阻力，提高波及系數(shù)。因此，想要獲得較高的采收率，應(yīng)該合理的運用ASP三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)。

2 三元復(fù)合驅(qū)原油采出液性質(zhì)及乳化現(xiàn)象

2.1 三元復(fù)合驅(qū)原油采出液性質(zhì)

三元復(fù)合驅(qū)原油采出液中同時存在堿、表面活性劑、聚合物等物質(zhì)。相比較水驅(qū)驅(qū)油技術(shù)，三元復(fù)合驅(qū)原油采出液的主要性質(zhì)包括：

(1)油水乳化程度高，油珠和水滴粒徑小，油水分離難度增大；

(2)油水界面張力低，界面彈性模量和界面粘度大，界面膜強度高，油珠聚集困難；

(3)含聚合物的采出液粘度大大增加；三元復(fù)合驅(qū)采出液水相pH值和礦化度高；

(4)機械雜質(zhì)含量高，沉降過程中會在油水層之間形成W/O型或O/W型中間層；

(5)乳化原油導(dǎo)電性強[2]。

2.2 三元復(fù)合驅(qū)油水乳化因素

三元復(fù)合驅(qū)驅(qū)油技術(shù)，在提高采收率的同時，油水乳化問題也相當(dāng)嚴重。三元復(fù)合驅(qū)采出液中含有的聚合物、表面活性劑、水不溶性顆粒的相互作用，使采出液成為了一種復(fù)雜的油水體系。三元復(fù)合驅(qū)加入的表面活性劑本身就能使油水乳化，而采出液中殘留的表面活性劑和堿的協(xié)同作用也增大了油水乳化程度，同時聚合物也增大了采出液水相的粘度，形成穩(wěn)定的乳化液體系。聚合物的濃度對采出液的乳化影響也大有不同，低濃度的聚合物對采出液的乳化類型影響不大，隨著聚合物的濃度增加，乳化油珠原始粒徑變小，從而形成了穩(wěn)定性強的乳化體系，增加了油水分離難度。影響三元復(fù)合驅(qū)油水乳化的主要因素有聚合物，表面活性劑，堿等，其中礦物質(zhì)，礦物離子、溫度等等也對乳化有一定的影響。

3 強堿三元復(fù)合驅(qū)組分對油水乳化規(guī)律

在三元復(fù)合體系中，能對油水乳化產(chǎn)生影響的因素有很多，主要是堿度、表面活性劑濃度和聚合物濃度(粘度)等因素進行多組平行實驗，從而找出其對油水乳化的影響。而后，對三元復(fù)合體系同樣是對堿度、表活劑濃度和聚合物濃度(粘度)等影響因素進行逐一分析，通過實驗室環(huán)境下模擬在三元液體系內(nèi)置入不同的藥品，分析現(xiàn)象研究采出液油水乳化性能影響原因。

3.1 堿的濃度對油水乳化的影響

分 別 配 制 質(zhì) 量 分 數(shù) 為0．2%、0．4%、0．6%、0．8%、1．0%、1．2%、的NaOH污水溶液，均化1min后，45℃恒溫靜置觀測析出水量，分析析水率、油中含水量及水中含油量，考察堿的濃度對采出液油水乳化性能的影響。實驗結(jié)果表明，隨著堿濃度的增加，析水速率逐漸減緩，析水量也逐漸減少。說明乳化效果主要取決于體系中的NaOH溶液濃度。在NaOH污水溶液濃度由0．2%至1．2%逐漸遞增的過程中，乳化效果越來越嚴重，油中含水量同水中含油量也逐漸在增加。

隨著NaOH污水溶液濃度逐漸增加的過程中，乳化效果增強，析水速率變小。同一濃度的NaOH污水溶液體系，析水速率先增加后變平緩。堿的濃度是影響油水乳化的主要因素之一，乳化過程中前期析水速率變化較快，后期析水速率變化幅度較小，最終趨于穩(wěn)定值。

3.2 表面活性劑對油水乳化的影響

配制質(zhì)量分數(shù)為0．2%、0．3%和0．4%的重烷基苯磺酸鹽污水溶液，常溫靜置2h。均化1min后，45℃恒溫靜置觀測析出水量，分析析水率、油中含水量及水中含油量，考察表面活性劑的濃度對采出液油水乳化性能的影響。實驗結(jié)果表明，不同表活劑濃度下，體系析水速率不同，在濃度為0．3%的條件下，析水量最多。說明乳化效果嚴重程度主要取決于體系中的表活劑重烷基苯磺酸鹽溶液濃度。隨著重烷基苯磺酸鹽溶液濃度由0．2%至0．4%的過程中，乳化效果先增強后減弱，油中含水逐漸增加后減弱，水中含油的量同樣呈現(xiàn)相同趨勢。隨著重烷基苯磺酸鹽溶液濃度由0．2%至0．4%的過程中，乳化效果增強，0．3%濃度下，析水速率最快。同一濃度的表活劑溶液體系，析水速率先增加后變平緩。因此，表活劑濃度是影響油水乳化性能的主要因素之一，乳化初期析水速率快，導(dǎo)致后期析水速率速率變化幅度較小，最終趨于穩(wěn)定值。

3.3 聚合物的含量對油水乳化的影響

配制粘度為5cp、15cp、25cp、35cp和40cP的聚丙烯酰胺污水溶液，常溫靜置2h，油水體系乳化1min后，45℃恒溫靜置觀測析出水量。實驗結(jié)果表明，隨著粘度由5cp升至40cp，體系析出水量減少，且析水速率降低。粘度較小時，析水速率較快，先達到平衡，而粘度較大時，析水速率緩慢上升，最后趨于平穩(wěn)。在聚合物粘度逐漸增加的條件下，乳化效果越來越嚴重，油中含水同水中含油的量也在不斷地增加。隨著聚合物粘度由5cp升至40cp，乳化體系析出水量逐漸降低。在1h的靜置時間，各聚合物粘度下水相基本析出，隨著粘度的增加，析水量降低，析水速率減小。乳化初期析水速率快，導(dǎo)致后期析水速率速率變化幅度較小，最終趨于穩(wěn)定值。因此，聚合物粘度是影響油水乳化性能的主要因素之一，乳化初期析水速率快，導(dǎo)致后期析水速率速率變化幅度較小，最終趨于穩(wěn)定值。

4 結(jié)語

在實驗室環(huán)境下，模擬強堿三元復(fù)合驅(qū)采出液油水乳，強堿三元組分氫氧化鈉、聚合物、表活劑，變化趨勢大體相同，都是隨著相應(yīng)NaOH、和聚丙烯酰胺的濃度增加，乳化效果越來越嚴重。油中水量和水中油量也隨其濃度增加而增大。氫氧化鈉對油水乳化相對較輕，表面活性劑和聚合物對油水乳化較嚴重。

[1]蔣珊珊，張云，盧祥國，徐典平,等．強堿三元復(fù)合體系與大慶原油乳化作用[J]．大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2015，34(2)：124-125．

[2]李洪?。獜?fù)合驅(qū)采出液乳化和穩(wěn)定機理研究[D]．黑龍江：哈爾濱工程大學(xué)，2003．

任建新，大慶師范學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生。

高清河，副教授，工學(xué)博士，主要從事油田應(yīng)用化學(xué)方面的研究工作。

獲大慶油田公司資助(項目編號dqc-2017-syhg-ky-002)