Study on Oil Washing Agent for the Squeeze Injection System of Scale Inhibitors

Aiping Sun, Xiaoxia Zhang, Qiang Li, Ligao Qin, Jiamei Zhang, Jun Lin, Jing Shen

1CNOOC Energy Technology Drilling & Production, Zhanjiang Guangdong

2Zhanjiang Branch Company, CNOOC, Zhanjiang Guangdong

Abstract In the process of water injection development in the west of South China Sea Oilfield, the serious barium strontium sulfate scales occurred in the oil wells of the oilfield, due to the incompatibility between injected sea water with rich and formation water with rich Ba2+ and Sr2+. According to the specific requirements of scale inhibitor injection technology, experiment was conducted on the formulation of washing agent system of the squeeze injection system. A formulation of oil washing agent is developed (0.3% alkanolamide + 0.2% Oleamide beet), it is used before the inhibitor is squeezed. The addition of the oil washing agent solves the problem of the adsorption of the squeezing for the scale inhibitor in the strata of Weizhou Oilfield.

Keywords Oil Washing Agent, Interfacial Tension, Emulsification, Strata Surface, Emulsification of Oil

1. 引言

南海西部潿洲12-1油田位于南海西部海域，油田所在海域水深約35 m。油田分南、中、北三大塊，開發(fā)方式包括天然水驅(qū)、注水、注氣。由于注入水為富含硫酸根的海水，而地層水含鋇、鍶等離子，注入水與地層水不配伍導致硫酸鋇、硫酸鍶結(jié)垢現(xiàn)象嚴重[1] [2] [3] [4]。為從根源解決潿洲12-1油田的結(jié)垢問題，即將采用井下擠注防垢劑方式[5] [6] [7]。在注入防垢劑之前地層巖石表面已覆有一定量的原油，不利于防垢劑在巖石表面的吸附，因此需要注入洗油劑預沖洗地層[8] [9] [10]。按照界面張力低、對原油的乳化作用弱的要求，筆者研究了洗油劑體系配方，并測試了其油水界面張力和乳化性能。

2. 試驗藥品與儀器

2.1. 試驗藥品

單體烷醇酰胺(1:2型)，油酸酰胺甜菜堿，乙二醇丁醚，十八烷基胺聚氧乙烯醚(1810)，無水乙醇，石油醚；分析純。

試驗所用原油樣品取自潿洲12-1油田，經(jīng)過原油黏溫的試驗測試，測得其黏溫曲線如圖1所示。潿洲12-1油田的原油隨著溫度的升高，原油黏度逐漸變低。

Figure 1. The curves of oil viscosity with shear rate at different temperatures圖1. 不同溫度下的原油黏度隨剪切速率的變化曲線

2.2. 試驗儀器

界面張力儀TX 550A (德國KRUSS公司)，旋轉(zhuǎn)黏度計RV2 (德國哈克公司)，原油密閉脫水儀DTS-4C(北京綠野創(chuàng)能公司)。

3. 試驗方法

3.1. 界面張力的測定

模擬地層水離子質(zhì)量濃度見表 1，配制一定質(zhì)量濃度的單體洗油劑溶液，用旋滴法測定洗油劑溶液與原油在70℃下的動態(tài)界面張力。界面張力計算式如下：

Table 1. The data of water analysis in Weizhou 12-1 Oilfield表1. 潿洲12-1油田水分析數(shù)據(jù)表

式中：σ為界面張力，mN/m；ρw為水相密度，g/cm3；ρo為油相密度，g/cm3；ω為轉(zhuǎn)速，r/min；D為油滴寬度，mm；L為油滴長度，mm；n為水相折光率，1。

3.2. 乳化試驗方法

取10 mL已加熱至90℃的表面活性劑溶液置于50 mL具塞量筒中，繼續(xù)往量筒中加入10 mL已加熱至90℃的原油，迅速將量筒上下振蕩50次，放置于恒溫水浴鍋里，每隔一定時間觀察混合液是否能在1 h之內(nèi)分層。

4. 結(jié)果與討論

4.1. 界面張力測定

分別測定了不同質(zhì)量分數(shù)的單體烷醇酰胺(1:2型)、油酸酰胺甜菜堿、乙二醇丁醚、十八烷基胺聚氧乙烯醚(1810)在70℃條件下的動態(tài)界面張力，結(jié)果如圖2所示。質(zhì)量分數(shù)為0.6%的烷醇酰胺的界面張力最低(0.028 mN/m)，質(zhì)量分數(shù)為0.3%的烷醇酰胺的界面張力次之(0.045 mN/m)，沒有達到超低界面張力(≤0.01 mN/m)的要求。

Figure 2. The detection of dynamic interfacial tension圖2. 動態(tài)界面張力測定

將烷醇酰胺(1:2型)和油酸酰胺甜菜堿按不同質(zhì)量分數(shù)比例進行復配，試驗結(jié)果如圖3所示。當復合體系中烷醇酰胺比例較高時皆可以獲得界面張力值處于10-3mN/m數(shù)量級的表面活性劑體系。相比之下，體系中加入0.3%烷醇酰胺和0.2%油酸酰胺甜菜堿的洗油效果最好，體系中加入0.4%烷醇酰胺和0.2%油酸酰胺甜菜堿的洗油效果次之。

Figure 3. The detection of dynamic interfacial tension of the composite system圖3. 復合體系動態(tài)界面張力測定

4.2. 原油乳化試驗結(jié)果

考察界面張力較低的2種洗油劑體系(即0.3%烷醇酰胺 + 0.2%油酸酰胺甜菜堿構(gòu)建體系與0.4%烷醇酰胺 + 0.2%油酸酰胺甜菜堿構(gòu)建體系)對原油乳化性能的影響。其中原油與模擬地層水的比例分別是1:1、7:3和3:7。以上2種體系分別對潿洲12-1油田原油體系的乳化性能影響結(jié)果見圖4和圖5。

Figure 4. The state of construction system of 0.3% alkanolamide + 0.2% oleic acid amide betaine mixed with crude oil圖4. 0.3%烷醇酰胺 + 0.2%油酸酰胺甜菜堿構(gòu)建體系與原油混合后的狀態(tài)

Figure 5. The state of construction system of 0.4% alkanolamide + 0.2% oleic acid amide betaine mixed with crude oil圖5. 0.4%烷醇酰胺 + 0.2%油酸酰胺甜菜堿構(gòu)建體系與原油混合后體系狀態(tài)

可以看出，0.3%烷醇酰胺 + 0.2%油酸酰胺甜菜堿構(gòu)建體系與不同比例的原油乳化后，在25 min后即能較好分層，說明由 0.3%烷醇酰胺 + 0.2%油酸酰胺甜菜堿構(gòu)建體系形成的乳狀液不穩(wěn)定，對原油不會產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，能夠使吸附在地層巖石表面的原油剝離，有助于擠注防垢劑在潿洲12-1油田地層巖石表面的吸附。而由 0.4%烷醇酰胺 + 0.2%油酸酰胺甜菜堿構(gòu)建體系與原油乳化后形成的乳狀液較穩(wěn)定，不能盡快分層，效果稍差，會影響擠注防垢劑在潿洲12-1油田地層巖石表面的吸附。

5. 結(jié)論

1) 通過對幾種洗油劑單體對潿洲12-1油田油水界面張力的檢測，選出2種油水界面張力較低的單體(烷醇酰胺(1:2型)和油酸酰胺甜菜堿)進行復配，研制了4種洗油劑構(gòu)建體系配方。

2) 通過油水界面張力篩選出2種洗油劑構(gòu)建體系配方，即0.4%烷醇酰胺 + 0.2%油酸酰胺甜菜堿構(gòu)建體系和0.3%烷醇酰胺 + 0.2%油酸酰胺甜菜堿構(gòu)建體系。2種洗油劑構(gòu)建體系的油水界面張力均可以達到10-3mN/m數(shù)量級。其中0.3%烷醇酰胺 + 0.2%油酸酰胺甜菜堿構(gòu)建體系的油水界面張力更小，效果好。

3) 通過考察0.4%烷醇酰胺 + 0.2%油酸酰胺甜菜堿構(gòu)建體系和0.3%烷醇酰胺 + 0.2%油酸酰胺甜菜堿構(gòu)建體系對潿洲12-1油田不同油水比例的原油乳化性能的影響，進一步確定出油水分離效果好的洗油劑配方體系是 0.3%烷醇酰胺 + 0.2%油酸酰胺甜菜堿構(gòu)建體系。該洗油劑構(gòu)建體系對原油不會產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，能夠使吸附在地層巖石表面的原油剝離，有助于擠注防垢劑在潿洲12-1油田地層巖石表面的吸附，洗油效果很好。

4) 在潿洲12-1油田井下擠注防垢劑防垢過程中，推薦使用0.3%烷醇酰胺 + 0.2%油酸酰胺甜菜堿構(gòu)建體系先對潿洲12-1油田地層巖石表面吸附原油進行清洗，然后再進行擠注防垢劑的擠注作業(yè)，既有利于擠注防垢劑在地層巖石表面更好的吸附，又能進一步提高防垢劑擠注壽命。