徐艷姝，姜祥成

（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶 163712）

石油磺酸鹽中未磺化油對復(fù)合驅(qū)體系性能影響

徐艷姝，姜祥成

（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶 163712）

為考察石油磺酸鹽中未磺化油對復(fù)合驅(qū)體系性能的作用，分析未磺化油對界面張力、黏度、抗油砂和油相吸附、驅(qū)油效率的影響．結(jié)果表明：石油磺酸鹽復(fù)合驅(qū)體系與原油之間超低界面張力的形成，主要依靠石油磺酸鹽中未磺化油與原油之間的混相作用；在強堿條件下，石油磺酸鹽中的未磺化油使得體系的黏度明顯低于具有相同聚合物質(zhì)量濃度的重烷基苯磺酸鹽強堿復(fù)合驅(qū)體系的，也使得石油磺酸鹽復(fù)合驅(qū)體系的抗油相吸附能力明顯弱于重烷基苯磺酸鹽強堿復(fù)合體系的；未磺化油的混相作用對石油磺酸鹽復(fù)合驅(qū)體系提高驅(qū)油效率至關(guān)重要．

石油磺酸鹽；未磺化油；混相作用；復(fù)合驅(qū)體系；吸附能力；驅(qū)油效率

0 引言

大慶油田三元復(fù)合驅(qū)用重烷基苯磺酸鹽國產(chǎn)化已經(jīng)取得重大突破［1—4］，人們研究表面活性劑平均當(dāng)量及其分布與原油平均相對分子質(zhì)量及其分布的匹配關(guān)系，以及堿、聚合物及水質(zhì)等因素對油水間界面張力的影響，找到表面活性劑與原油間形成超低界面張力的影響因素，實現(xiàn)表面活性劑的國產(chǎn)化，開展針對不同油藏條件、不同表面活性劑類型及不同井距和段塞等的先導(dǎo)性礦場試驗，結(jié)果表明比水驅(qū)提高采收率20%以上［5—8］．由于我國重烷基苯原料供應(yīng)量有限，與油田未來的需求量相差甚遠，在一定程度上減緩三元復(fù)合驅(qū)工業(yè)化推廣應(yīng)用，為了進一步降低三元復(fù)合驅(qū)成本及擴大油田應(yīng)用規(guī)模，需要研制來源廣、價格低廉的表面活性劑．

大慶煉化公司采用糠醛抽提和反脫蠟工藝，成功富集大慶原油餾分油中芳烴含量，研制石油磺酸鹽產(chǎn)品．該石油磺酸鹽產(chǎn)品原料來源充足，適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，但是活性物含量低，未磺化油含量高，存在部分過磺化現(xiàn)象．目前，研究大多關(guān)注降低石油磺酸鹽中未磺化油的含量和提高活性物的含量［9—18］，但是對石油磺酸鹽中的未磺化油影響復(fù)合驅(qū)體系的性能未見報道．筆者分析未磺化油對復(fù)合驅(qū)體系性能的影響因素．

1 實驗條件

1．1 實驗試劑

化學(xué)試劑：重烷基苯磺酸鹽（簡稱“HABS”），有效物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%，大慶油田東昊公司生產(chǎn)；石油磺酸鹽（簡稱“PS”），有效物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33．66%，大慶煉化公司生產(chǎn)；NaOH、Na2CO3，分析純，天津科密歐化學(xué)試劑公司生產(chǎn)；部分水解聚丙烯酰胺（簡稱“HPAM”），相對分子質(zhì)量為2 500×104，水解度為25．80%，有效物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88%，大慶煉化公司生產(chǎn)．

1．2 實驗材料

實驗用水：大慶油田第一采油廠污水；實驗用原油：大慶油田第一采油廠聯(lián)合站脫水原油；實驗用模擬油：將大慶原油與大慶煉化公司生產(chǎn)的航空煤油按3∶1比例配制，黏度為9．8mPa·s；油砂：80～120目天然油砂．

人造非均質(zhì)巖心規(guī)格為30．0cm×4．5cm×4．5cm；平均滲透率：800×10—3μm2（氣測）；每層滲透率：133×10—3μm2、800×10—3μm2、1 467×10—3μm2；變異因數(shù)：0．68；注入方式：水驅(qū)至含水率98%，注三元復(fù)合驅(qū)溶液0．3PV，注聚合物溶液0．2PV，水驅(qū)至含水率98%；注入速度：0．6mL／min．

1．3 實驗儀器

TX500C型旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀，美國CNG公司生產(chǎn)；DV—II+PRO型布氏旋轉(zhuǎn)黏度計，美國Brookfield公司生產(chǎn)．

2 結(jié)果和討論

2．1 石油磺酸鹽的組成

大慶煉化公司石油磺酸鹽產(chǎn)品組成分析結(jié)果見表1．由表1可以看出，產(chǎn)品中未磺化油質(zhì)量分?jǐn)?shù)比活性物質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，因此需要考察石油磺酸鹽中未磺化油對復(fù)合驅(qū)體系性能的影響．基于表面活性劑與雜質(zhì)在溶液中的不同溶解度，采用液—液萃取方法對工業(yè)用石油磺酸鹽進行提純［15］．

2．2 未磺化油對界面張力的影響

固定水相黏度為40mPa·s，分別測定不同石油磺酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)和NaOH或Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)時，石油磺酸鹽／NaOH或Na2CO3／HPAM復(fù)合體系與原油之間的界面張力（見圖1）．由圖1可以看出，無論是在強堿還是弱堿條件下，未去除磺化油的石油磺酸鹽均可在較寬的石油磺酸鹽和堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)，與原油形成10—3mN／m數(shù)量級的超低界面張力．

表1 石油磺酸鹽產(chǎn)品組成分析Table 1 The composition analysis of PS product

圖1 強堿及弱堿石油磺酸鹽界面活性Fig．1 The interfacial activity diagram of ASP system

將石油磺酸鹽中的未磺化油分離后，改變石油磺酸鹽和堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在強堿及弱堿條件下，石油磺酸鹽與原油之間的界面張力大于10mN／m（在旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀上，油滴為圓球），表明未去除磺化油的石油磺酸鹽復(fù)合體系中超低界面張力的形成主要依靠未磺化油與原油之間的混相作用．

2．3 未磺化油對黏度的影響

礦場試驗的三元復(fù)合驅(qū)體系黏度一般為40mPa·s．固定NaOH或Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1．2%，烷基苯磺酸鹽或石油磺酸鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．3%，改變部分水解聚丙烯酰胺的質(zhì)量濃度，使得三元復(fù)合驅(qū)體系的黏度為40mPa·s．考察不同類型復(fù)合體系的黏度隨測定時間的變化，結(jié)果見圖2．由圖2可以看出，對于強堿復(fù)合體系，當(dāng)水解聚丙烯酰胺質(zhì)量濃度相同（1．55g／L）時，烷基苯磺酸鹽強堿復(fù)合體系和去除磺化油石油磺酸鹽強堿復(fù)合體系的黏度隨測定時間變化很小；對于未去除磺化油的石油磺酸鹽強堿復(fù)合體系，黏度隨測定時間顯著下降，黏度的平衡值比烷基苯磺酸鹽強堿復(fù)合體系低10mPa·s．要獲得與烷基苯磺酸鹽強堿復(fù)合體系相同的黏度，未磺化油的石油磺酸鹽強堿復(fù)合體系需要高質(zhì)量濃度水解聚丙烯酰胺（1．75g／L），原因是NaOH與未磺化油中的酸性物質(zhì)反應(yīng)生成羧酸鹽，抑制聚丙烯酰胺的水解．對于弱堿復(fù)合驅(qū)體系，未去除磺化油的石油磺酸鹽弱堿復(fù)合體系的黏度與去除磺化油的石油磺酸鹽弱堿復(fù)合體系的接近，原因是Na2CO3與未磺化油中的酸性物質(zhì)反應(yīng)生成的羧酸鹽量遠低于強堿體系的．

圖2 未磺化油對強堿及弱堿三元復(fù)合體系黏度的影響Fig．2 The effect of unsulfonated oil on viscosity in strong—alkali and weak—alkali complex flooding systems

2．4 磺化油對抗油砂和油相吸附的影響

采用大慶油田第一采油廠油和水，固定石油磺酸鹽和烷基苯磺酸鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．3%，NaOH或Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1．2%，考察復(fù)合驅(qū)體系黏度為40mPa·s時，烷基苯磺酸鹽強堿復(fù)合體系、未去除磺化油的石油磺酸鹽強堿和弱堿復(fù)合體系的抗油砂吸附和油相吸附性能，結(jié)果見圖3和圖4．由圖3和圖4可以看出，3種復(fù)合體系的抗油砂吸附性能相差不大；未去除磺化油的石油磺酸鹽強堿和弱堿復(fù)合體系在經(jīng)過一次油相吸附后，復(fù)合體系與原油之間無法形成10—3mN／m數(shù)量級的超低界面張力，也表明石油磺酸鹽復(fù)合體系中超低界面張力的形成主要依靠未磺化油與原油之間的混相作用．

圖3 不同類型三元復(fù)合體系抗油砂吸附性能Fig．3 The anti oil sand adsorption property of different types of ASP systems

圖4 不同類型三元復(fù)合體系抗油相吸附性能Fig．4 The anti oil phase adsorption property of different types of ASP systems

2．5 未磺化油對驅(qū)油效果的影響

在人造非均質(zhì)巖心中，考察相同黏度（40mPa·s）條件下，重烷基苯磺酸鹽強堿復(fù)合體系、石油磺酸鹽強堿和弱堿復(fù)合體系、未去除磺化油的石油磺酸鹽強堿和弱堿復(fù)合體系的驅(qū)油效果，結(jié)果見表2、圖5和圖6．由表2、圖5和圖6可以看出，去除磺化油的石油磺酸鹽強堿和弱堿復(fù)合體系的采收率比未去除磺化油復(fù)合體系的低7%～8%，表明未磺化油的混相作用對石油磺酸鹽復(fù)合體系提高驅(qū)油效率的作用至關(guān)重要．

此外，當(dāng)復(fù)合驅(qū)體系的黏度和界面張力量級相同時，未去除磺化油的石油磺酸鹽強堿和弱堿復(fù)合體系的驅(qū)油效果明顯高于重烷基苯磺酸鹽強堿復(fù)合體系的，再次表明未磺化油的混相作用有利于提高化學(xué)驅(qū)驅(qū)油效率．

表2 巖心驅(qū)替實驗結(jié)果Table 2 Oil displacement efficiency of alkali／surfactant／polymer system

圖5 不同類型強堿三元復(fù)合體系注采曲線Fig．5 The injection—and—production curve of different strong—alkali complex flooding systems

圖6 不同類型弱堿三元復(fù)合體系注采曲線Fig．6 The injection—and—production curve of different weak—alkali complex flooding systems

3 結(jié)論

（1）無論是在強堿還是弱堿條件下，石油磺酸鹽復(fù)合驅(qū)體系與原油之間超低界面張力的形成主要是依靠石油磺酸鹽中未磺化油與原油之間的混相作用．

（2）在強堿條件下，石油磺酸鹽中未磺化油的存在使得復(fù)合體系的黏度，明顯低于具有相同聚合物質(zhì)量濃度的重烷基苯磺酸鹽強堿復(fù)合體系的，也使得石油磺酸鹽復(fù)合驅(qū)體系的抗油相吸附能力明顯弱于重烷基苯磺酸鹽強堿復(fù)合體系的．

（3）未磺化油的混相作用對石油磺酸鹽復(fù)合驅(qū)體系提高驅(qū)油效率至關(guān)重要．

［1］ 程杰成，廖廣志，楊振宇，等．大慶油田三元復(fù)合驅(qū)礦場試驗綜述［J］．大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2001，20（2）：46—49．Cheng Jiecheng，Liao Guangzhi，Yang Zhenyu，et al．Pilot test of ASP flooding in Daqing oilfield［J］．Petroleum Geology ＆Oilfield Development in Daqing，2001，20（2）：46—49．

［2］ 程杰成，王德民，李群，等．大慶油田三元復(fù)合驅(qū)礦場試驗動態(tài)特征［J］．石油學(xué)報，2002，23（6）：37—40．Cheng Jiecheng，Wang Demin，Li Qun，et al．Field test performance of alkaline surfactant polymer flooding in Daqing oilfield［J］．Ac—ta Petrolei Sinica，2002，23（6）：37—40．

［3］ 郭萬奎，程杰成，廖廣志．大慶油田三次采油技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］．大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2002，21（3）：1—7．Guo Wankui，Cheng Jiecheng，Liao Guangzhi．Present situation and direction of tertiary recovery technique in the future in Daqing oil—field［J］．Petroleum Geology ＆Oilfield Development in Daqing，2002，21（3）：1—7．

［4］ 周萬富，張士誠，王慶國，等．強堿三元復(fù)合驅(qū)長巖心模擬實驗中成垢離子變化規(guī)律［J］．大慶石油學(xué)院學(xué)報，2010，34（2）：77—80．Zhou Wanfu，Zhang Shicheng，Wang Qingguo，et al．Variation patterns of precipitable ions during the process of alkaline／surfactant／polymer flooding upon the long core［J］．Journal of Daqing Petroleum Institute，2010，34（2）：77—80．

［5］ 李金玲，李天德，李睿，等．三元復(fù)合驅(qū)硅垢除垢劑在螺桿泵舉升井中的應(yīng)用［J］．大慶石油學(xué)院學(xué)報，2005，29（1）：28—29．Li Jinling，Li Tiande，Li Rui，et al．Application of silicon containing scale remover to screw pump lift in ASP flooding［J］．Journal of Daqing Petroleum Institute，2005，29（1）：28—29．

［6］ 王玉普，程杰成．三元復(fù)合驅(qū)過程中的結(jié)垢特點和機采方式適應(yīng)性［J］．大慶石油學(xué)院學(xué)報，2003，27（2）：20—22．Wang Yupu，Cheng Jiecheng．The scaling characteristics and adaptability of mechanical recovery during ASP flooding［J］．Journal of Daqing Petroleum Institute，2003，27（2）：20—22．

［7］ 程杰成，張月先，包亞臣．烷基苯磺酸鹽弱堿體系對油水界面張力的影響［J］．大慶石油學(xué)院學(xué)報，2004，28（3）：37—39．Cheng Jiecheng，Zhang Yuexian，Bao Yachen．Effect of Na2CO3／Alkyl Benzene Sulfonate／Polymer system on interfacial tension be—tween oil and water［J］．Journal of Daqing Petroleum Institute，2004，28（3）：37—39．

［8］ 戴雪花．嘛甸油田北東塊二類油層三元復(fù)合驅(qū)油試驗效果與認(rèn)識［J］．大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2010，29（4）：152—155．Dai Xuehua．Test effects and understandings of ASP flooding in second—class oil layers in NE block of Lamadian oilfield［J］．Petroleum Geology ＆Oilfield Development in Daqing，2010，29（4）：152—155．

［9］ 楊迎花，鄧啟剛，毛慶云．石油磺酸鹽的合成及其復(fù)配體系在三次采油中的應(yīng)用［J］．齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報，2002（4）：48—49．Yang Yinghua，Deng Qigang，Mao Qingyun．The synthesis of petroleum sulfonates and the application of its complex system in en—hanced oil recovery［J］．Journal of Qiqiha′er universities，2002（4）：48—49．

［10］ 于芳，范維玉，南國枝，等．一種驅(qū)油用石油磺酸鹽的制備及評價［J］．石油煉制與化工，2007（4）：11—12．Yu Fang，F(xiàn)an Weiyu，Nan Guozhi，et al．Preparration and evaluation of petroleum sulphonate for oil displacement［J］．Petroleum Processing and Petrochemicals，2007（4）：11—12．

［11］ 史俊，劉祥．重芳烴石油磺酸鹽驅(qū)提高原油采收率試驗研究［J］．西安石油學(xué)院學(xué)報，2001，16（4）：59—62．Shi Jun，Liu Xiang．Experimental study of heavy aromatic petroleum sulfonate improving oil recovery factor［J］．Journal of Xi′an Pe—troleum Institute，2001，16（4）：59—62．

［12］ 何濤，李紅英，何右安．三次采油用石油磺酸鹽的研究進展［J］．精細石油化工進展，2003，4（1）：8—11．He Tao，Li Hongying，He Youan．Research development of petroleum sulfonates used in EOR［J］．Advances in Fine Petrochemi—cals，2003，4（1）：8—11．

［13］ 韓霞，王建華，管善峰，等．驅(qū)油用石油磺酸鹽的研究及其應(yīng)用［J］．日用化學(xué)品科學(xué)，2008，31（11）：38—41．Han Xia，Wang Jianhua，Guan Shanfeng，et al．Research and application of petroleum sulfonate as oil displacement agents［J］．De—tergent ＆Cosmetics，2008，31（11）：38—41．

［14］ 段友智，李陽，范維玉，等．石油磺酸鹽組成及其油水體系界面張力的關(guān)系研究［J］．石油化工高等學(xué)校學(xué)報，2009，22（3）：46—50．Duan Youzhi，Li Yang，F(xiàn)an Weiyu，et al．Composition of petroleum sulfonates and the influence to interfatial tension of oil／water system［J］．Journal of Petrochemical Universities，2009，22（3）：46—50．

［15］ 王小泉，卜紹峰．重芳烴磺酸鹽在砂巖表面相對接觸角的測定［J］．油田化學(xué)，2004，21（3）：280—283，289．Wang Xiaoquan，Bu Shaofeng．Measuring relative contact angle of heavy aromatics sulfonate surfaces［J］．Oilfield Chemistry，2004，21（3）：280—283，289．

［16］ 聶振霞．勝利石油磺酸鹽在史深100油田的應(yīng)用［J］．大慶石油學(xué)院學(xué)報，2011，35（3）：81—84．Nie Zhenxia．Application of petroleum sulfonate of Shengli oilfields to Shishen 100oilfield［J］．Journal of Daqing Petroleum Institu—te，2011，35（3）：81—84．

［17］ Hill H J，Reisberg J，Stegemeier G L．Aqueous surfactant systems for oil recovery［J］．Journal of Petroleum Technology，1973，25 （2）：186—194．

［18］ Gale W W，Sandvik E I．Tertiary surfactant flooding：petroleum sulfonate composition—fficacy studies［J］．Society of Petroleum En—gineers，1973，13（4）：191—199．

TE357．46

A

2095—4107（2013）05—0097—06

DOI 10．3969／j．issn．2095—4107．2013．05．014

2013—06—13；編輯：任志平

中國石油天然氣股份有限公司項目（2008E—1206）

徐艷姝（1963—），女，工程師，主要從事三次采油方面的研究．