耐垢碱/表面活性剂复合体系与桩西原油的界面张力研究

针对胜利油田桩西区块地层水钙、镁含量高的问题,通过测定耐垢碱与表面活性剂复合体系与桩西原油间的动态界面张力,形成了适合该区块的超低界面张力驱油体系。结果表明,单一表面活性剂和桩西原油的界面张力均无法达到超低水平,其中当质量分数为0.1%的CBET-17,降低界面张力能力最好,界面张力能达到7.5×10-2m N/m左右;由不同浓度偏硼酸钠和0.1%表面活性剂复合体系与桩西原油的界面张力表明,当浓度0.4%偏硼酸钠与0.1%CBET-17或者0.1%SLPS复配时,油水界面张力都能达到超低水平。同时由于偏硼酸钠具有耐垢性,可螯合地层水中的钙、镁离子,使得复合体系具有很好的耐垢能力,可以适合于胜利油田桩西区块的驱油。     

聚氧丙烯壬基酚醚硫酸酯盐/碱体系与原油动态界面张力研究

合成了聚氧丙烯壬基苯酚醚硫酸钠,研究了有机碱、无机碱以及所合成表面活性剂和有机碱、无机碱复配体系与桩西普通稠油的动态界面张力行为.结果表明:使用碳酸钠、三甲胺、三乙胺都可改变油水界面张力.碳酸钠/原油界面张力曲线呈"S"型变化,可分为缓慢上升、迅速上升和相对平衡3个阶段,而有机胺/原油界面张力曲线呈"U"型变化,出现动态界面张力最小值.碳酸钠加量不同时,其动态界面张力曲线变化不大;胺的质量分数升高时,动态界面张力则表现出先降低、后升高的趋势,存在最佳的胺加量.对于表面活性剂与Na2CO3复配体系,当Na2CO3加量高于一定临界值时,复配体系才有明显协同效应,此时仅需添加质量分数为0.0025%表面活性剂就可以将油水界面张力降低到10-5mN/m数量级.对于表面活性剂与有机胺的复配体系,降低油水界面张力的能力取决于体系中有机胺和表面活性剂的含量.只有当复配体系中有机胺的质量分数高于0.05%、9AS-3-0的质量分数低于0.01%时,复配体系才具有协同效应.上述研究说明:由有机碱和原油组分在油水界面反应生成的表面活性物质,其界面活性以及和聚氧丙烯壬基苯酚醚硫酸钠复配体系的界面张力行为与加无机碱的情况是不同的.另外,通过驱油试验证明,具有较低动态界面张力的9AS-3-0/Na2CO3复配体系有高的提高采收率的能力.     

高温高压CO2/原油界面张力及对驱油效率影响

在油藏温度下,采用ADSA(axisymmetric drop shape analysis)技术测定了不同压力下CO_2/原油动态界面张力和平衡界面张力。界面张力实验发现:原油与超临界CO_2接触的初始阶段存在强烈的扩散作用,原油中的轻质组分被超临界CO_2溶解抽提,并且随着压力的增加,这种溶解抽提作用增强;实验压力范围内,动态界面张力经过25~50 s左右可以达到一稳定值,当P≤19.998 MPa时,动态界面张力曲线波动较大,而当P≥19.998 MPa时,动态界面张力曲线基本保持不变。驱替实验结果表明:CO_2原油体系的平衡界面张力与气驱采收率之间存在关联关系:(1)随着压力升高,体系的平衡界面张力降低,气体突破时的驱油效率和气驱最终驱油效率升高;(2)压力增加到一定值后,体系平衡界面张力降低幅度减小,两种驱油效率增加的幅度也减小;(3)随着压力升高,气驱最终驱油效率与气体突破时的驱油效率之差增大。     

棕榈酸二甘醇酰胺的合成及其降低原油/水界面张力的性质

以四氢呋喃为溶剂,在氧化镁存在下,用棕榈酰氯与二甘醇胺反应合成了棕榈酸二甘醇酰胺,产率可达95%。产品经红外光谱,质谱和核磁表征,证实为目标产物。棕榈酸二甘醇酰胺具有优良的表面活性和耐盐性,45℃下临界胶束浓度为1.48×10-5mol/L,γcmc为29.7 mN/m,在水/空气界面的饱和吸附量达到4.0×10-10mol/cm2,当浓度为0.5 mmol/L时在质量浓度高达1 800mg/L的Ca+2水溶液中不沉淀。将棕榈酸二甘醇酰胺作为主表面活性剂,通过与两性表面活性剂复配,45℃下能在总表面活性剂质量分数为0.05%～0.5%的范围内将大庆原油/地层水的平衡界面张力降到10-3mN/m数量级,无需添加任何碱、中性电解质或助表面活性剂。     

注CO2油气藏流体体系油/水和油/气界面张力实验研究

采用高压界面张力装置测定了某油田在油藏温度下,原油中不同CO2注入量时油藏流体/地层水的界面张力,并考察了压力的影响.实验发现,随着原油中CO2注入量的增加,油藏流体/地层水界面张力不断减小.相同CO2注入量时,随着压力升高,油藏流体/地层水界面张力增大;当CO2摩尔分数达到0.650时,测得的油藏流体/地层水界面张力随压力的升高已变化很小,同时,从测得的PVT关系中也已很难分辨出泡点压力,体系接近一次接触混相的状态.当CO2摩尔分数为0.578时,油藏流体/CO2界面张力随着压力的升高而降低.研究表明,对某油井采用注CO2降低油藏流体/地层水、油藏流体/CO2间的界面张力的方法是可行的,注CO2方法在降低界面张力的同时,还增加了地层压力,对提高油井的采收率有利.     

不同矿化度对聚表二元复合体系稳定性的影响

在不同的矿化度条件下,聚表二元复合体系的增黏幅度、改变油水界面张力程度也不相同,而二元体系的稳定性直接影响驱油效果,针对此问题,开展室内实验确定不同矿化度对二元体系的影响。实验结果表明,水的矿化度在3 000 mg/L以上时,随矿化度增大体系黏度变化幅度大为减小,其抗盐性能增强,表面活性剂浓度对体系黏度影响不大;水的矿化度在3 000 mg/L以上时,随矿化度增大体系界面张力逐渐降低,当表面活性剂浓度由0.3%增加到0.4%时,体系界面张力下降速度变缓,能够达到10~(-2)m N/m数量级,满足实际矿场需要。     

C14B与SDS在空气/水和油/水界面上的混合吸附和协同效应

通过测定单一体系和混合体系水溶液的表(界)面张力研究了十四烷基二甲基甜菜碱(C14B)和十二烷基硫酸钠(SDS)在空气/水和壬烷/水界面的混合吸附和协同效应。结果表明,无论在空气/水界面还是在壬烷/水界面,C14B与SDS皆表现出很强的相互吸引作用,相互作用参数βS分别达到-9.78和-5.40。在获知混合吸附单层的组成和相互作用参数的基础上,混合体系的表(界)面张力随浓度的变化即可用混合体系的表面张力方程描述。C14B与SDS在降低表(界)面张力的效率、效能以及混合胶束的形成方面均显示出强协同效应。在油/水界面,虽然吸附单层中分子间距离略有增大,相互作用强度比在空气/水界面上有所减弱,但混合体系能使壬烷/水界面张力降到0.01 mN/m数量级,比单一体系低两个数量级。这一结果对研究超低界面张力驱油剂具有重要意义。     

新型阴离子-非离子表面活性剂界面张力的研究

实验考察了5种自制的阴离子-非离子表面活性剂与桩西106-15-X18脱水原油在55℃下的动态界面张力与水相矿化度之间的关系.阴离子-非离子表面活性剂在水相中的质量浓度为1g.L-1.实验发现:所研究的表面活性剂与原油之间的动态界面张力受矿化度的影响明显,一定范围内,矿化度的增加有利于界面张力的降低,当矿化度增加到一定程度时界面张力又呈现增大的趋势.对于9AS-0-4、12AS-0-4、13AS-0-4三种表面活性剂,在相同的矿化度条件下,9AS-0-4的界面活性最好,12AS-0-4则略差;表面活性剂亲油基相同的情况下,随分子中氧丙烯链节长度的增加,表面活性剂的最佳盐含量依次降低,可以通过在表面活性剂中引入氧丙烯链节的方式来达到调节表面活性剂亲水亲油平衡之目的.     

重烷基苯磺酸盐溶液与原油间动态界面张力的实验研究

测定了重烷基苯磺酸盐溶液与大庆原油间的动态界面张力 ,考察了NaOH、Na2 CO3 、部分水解聚丙烯酰胺(HPAM )和重烷基苯磺酸盐对动态界面张力的影响。结果表明 ,在大庆采油四厂原油ASP驱中 ,选用NaOH作碱剂容易产生低界面张力 ;当NaOH的浓度在一定范围内时 ,大庆采油四厂原油与重烷基苯磺酸盐体系间的界面张力能够达到超低值 ((10 -2 mN/m) ;NaOH对产生低界面张力的作用比HPAM和重烷基苯磺酸盐更显著。重烷基苯磺酸盐具有优良的表面活性 ,有望成为较理想的复合驱用表面活性剂。     

羧酸盐型Gemini表面活性剂的表面性能研究

采用铂金板法测定羧酸盐型Gemini表面活性剂(CGS-12)的表面张力曲线,考察了溶液pH、无机盐以及醇的加入对CGS-12表面性能的影响规律,采用滴体积法测定CGS-12的动态表面张力曲线,并探讨其动态吸附机理。结果表明,CGS-12的临界胶束浓度(cmc)和临界表面张力(γcmc)分别为80μmol/L和26.37mN/m;当溶液pH值为6时,CGS-12的表面张力值最低,且其表面张力随溶液pH的变化具有可逆性;CGS-12的表面张力随NaCl浓度的增大先减小后增大,CGS-12的表面张力随着CaCl2浓度的增大先增大后基本不变;CGS-12的表面活性随着正丁醇浓度的增大而增加,随着醇碳链长度的增加,cmc的变化并不明显,但γcmc却明显降低;动态表面张力结果表明,CGS-12浓度较低时,吸附初期为扩散控制,吸附后期为混合动力学控制,浓度较高时,吸附初期曲线难以模拟,吸附后期为混合动力学控制。     

C12TAB和C12E7混合水溶液中胶团生成和表面层吸附

C12TAB/C12E7 混合体系的胶团化和表面层吸附行为表明, 在C12TAB水溶液中添加C12E7 使混合体系临界胶团浓度Ccmc 急剧下降, 表面张力降低效率明显提高, 而表面张力降低能力还出现大范围浓度内的增效. 和阴离子/ 非离子表面活性剂混合体系相比较, 阳离子/ 非离子表面活性剂容易形成混合胶团, 但界面吸附倾向相对不如前者强     

二元复合体系稳定性室内研究

针对二元复合体系黏度及界面张力稳定性开展室内实验研究,实验结果表明:2 500万分子量聚合物和3 500万分子量聚合物,在前7天黏度均降低较快,15天之后体系黏度渐趋稳定,但是后者抗老化能力明显比前者强;体系界面张力值随时间变化呈现出先降低,然后再升高,逐渐平稳的趋势,15天之后体系界面张力渐趋稳定;老化时间和表活剂浓度一定时,聚合物浓度越高,体系黏度越大,体系的界面张力越大;当老化时间和聚合物浓度一定时,二元体系表面活性剂浓度增大黏度略微增大,界面张力值随表面活性剂浓度增加而降低。     

聚合物/表活剂二元体系在多孔介质中运移的黏度和界面张力变化

 黏度和界面张力是评价聚合物/表活剂二元体系驱油能力的主要指标,研究二者在多孔介质中运移过程中的变化对提高二元体系驱油能力有重要指导意义。设计4 种注入段塞的二元体系在3 种长度的填砂模型运移的室内实验,对体系运移过程中黏度和界面张力的变化进行研究。结果表明：在注入速度和运移距离相同的条件下,注入段塞越大,流出液的最低界面张力更低,保持低界面张力的时间更长,黏度保留率也更高;在注入速度和段塞相同的条件下,运移距离越长,流出液的界面张力保持低界面张力程度越高,黏度保留率越高。研究结果对现场二元体系的注入方案设计具有一定指导作用。     

复合表面活性剂CRY-1的性能评价

实验室通过配方优选,合成了一种复合表面活性剂,记作CRY—1。该复合表面活性剂主要由35%的复合表面活性剂主剂、20%—25%多元醇作为辅剂和25%石油磺酸盐KPT-10,15%—20%添加剂组成。实验室对其性能进行了测试,分别测试了25℃下的表面张力和临界胶束浓度、30℃下水/煤油下的界面张力、抗盐耐温性能和耐酸碱性能。实验发现,该复合表面活性能形成较低的界面张力,抗温抗盐性能优异,耐酸碱性能强,是一种良好的三次采油化学剂。     

新型缔合聚合物与表面活性剂的相互作用

通过对新型疏水缔合聚合物和表面活性剂二元体系的流变性及其聚表体系与模拟油之间的界面张力的研究,发现新型疏水缔合聚合物NAPs与表面活性剂SDBS之间存在明显的相互作用,并在一定条件下出现协同效应,聚表体系的体相粘度在某一表面活性剂浓度下出现最大值。聚表相互作用使它与模拟油之间出现最低界面张力的表面活性剂浓度增加,且界面张力要高于单独表面活性剂溶液与模拟油之间的界面张力。     

BHJ甜菜碱型表活剂的特性评价

通过对两种BHJ甜菜碱型表面活性剂复配体系的界面特性评价,以确定其在大庆油田的适应性。并在此基础上对比了BHJ甜菜碱型表活剂与重烷基苯磺酸盐的吸附损失。同时对适合大庆油田复配体系进行了化学结构的表征及红外光谱分析。评价结果表明:针对不同采油厂,两种BHJ表面活性剂复配的比例不同,但均能形成超低界面张力(<10-3数量级)。无论是在S、SP、ASP体系,磺基甜菜碱的吸附量均低于羧基甜菜碱,羧基甜菜碱的吸附量均低于重烷基苯磺酸盐。     

BHJ甜菜碱型表活剂的特性评价

本文通过对两种BHJ甜菜碱型表面活性剂复配体系的界面特性评价以确定其在大庆油田的适应性。并在此基础上对比了BHJ甜菜碱型表活剂与重烷基苯磺酸盐的吸附损失,同时对适合大庆油田复配体系进行了化学结构的表征及红外光谱分析。评价结果表明：针对不同采油厂,两种BHJ表面活性剂复配的比例不同,但均能形成超低界面张力(<10-3数量级),无论是在S、SP、ASP体系,磺基甜菜碱的吸附量均低于羧基甜菜碱,羧基甜菜碱的吸附量均低于重烷基苯磺酸盐。     

色谱分离对三元复合体系界面张力的影响及对策

针对三元复合驱由于存在色谱分离现象而改变了体系原有性质的问题,利用实验室优选超低界面张力的三元复合体系进行填砂管流动实验,展开色谱分离对三元复合体系界面张力影响的研究。以"突破时间"和"产出时差"两个参数描述色谱分离程度,测定每次出口端采出液120min时的界面张力。研究表明:复合体系中的三种化学剂间存在色谱分离现象,聚合物最早突破,表面活性剂最后突破;表面活性剂与聚合物之间的色谱分离程度最明显,聚合物与碱之间的色谱分离程度最小;色谱分离使三元复合体系界面张力由10-3数量级增加到10-2数量级,影响了三元复合体系的驱油效果,因此降低表面活性剂在地层中的损失将成为降低色谱分离程度的主要措施。采用槐糖脂作为牺牲剂代替部分表面活性剂放在三元复合体系前注入地层,可以有效降低色谱分离的影响,更有效地提高最终采收率。