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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(大慶師范學(xué)院)，黑龍江 大慶 163712)

強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)組分對(duì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(大慶師范學(xué)院)，黑龍江 大慶 163712)

目前，強(qiáng)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(yán)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(duì)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(shì)，含量越高乳化越嚴(yán)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(lái)，大慶油田進(jìn)行了有關(guān)于三元復(fù)合驅(qū)的礦場(chǎng)試驗(yàn)。相對(duì)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(shí)也產(chǎn)生了液體殘堿，表面活性劑和聚合物也導(dǎo)致了嚴(yán)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(jiǎn)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(shí)提高的三次采油方法，近年來(lái)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(jī)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(jìn)行，二者協(xié)同效應(yīng)使得界面張力進(jìn)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(dòng)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(yùn)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(shí)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(qiáng)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(jī)械雜質(zhì)含量高，沉降過(guò)程中會(huì)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(qiáng)[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(shí)，油水乳化問(wèn)題也相當(dāng)嚴(yán)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(shí)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(duì)采出液的乳化影響也大有不同，低濃度的聚合物對(duì)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(qiáng)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(duì)乳化有一定的影響。

3 強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)組分對(duì)油水乳化規(guī)律

在三元復(fù)合體系中，能對(duì)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(jìn)行多組平行實(shí)驗(yàn)，從而找出其對(duì)油水乳化的影響。而后，對(duì)三元復(fù)合體系同樣是對(duì)堿度、表活劑濃度和聚合物濃度(粘度)等影響因素進(jìn)行逐一分析，通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(duì)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(cè)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(duì)采出液油水乳化性能的影響。實(shí)驗(yàn)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(shuō)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(guò)程中，乳化效果越來(lái)越嚴(yán)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(guò)程中，乳化效果增強(qiáng)，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(guò)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(duì)油水乳化的影響

配制質(zhì)量分?jǐn)?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(cè)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(duì)采出液油水乳化性能的影響。實(shí)驗(yàn)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(shuō)明乳化效果嚴(yán)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(guò)程中，乳化效果先增強(qiáng)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(shì)。隨著重烷基苯磺酸鹽溶液濃度由0．2%至0．4%的過(guò)程中，乳化效果增強(qiáng)，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(duì)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(cè)析出水量。實(shí)驗(yàn)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(shí)，析水速率較快，先達(dá)到平衡，而粘度較大時(shí)，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(lái)越嚴(yán)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(shí)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(yǔ)

在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，模擬強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)采出液油水乳，強(qiáng)堿三元組分氫氧化鈉、聚合物、表活劑，變化趨勢(shì)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(lái)越嚴(yán)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(duì)油水乳化相對(duì)較輕，表面活性劑和聚合物對(duì)油水乳化較嚴(yán)重。

[1]蔣珊珊，張?jiān)?，盧祥國(guó)，徐典平,等．強(qiáng)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(kāi)發(fā)，2015，34(2)：124-125．

[2]李洪巍．三元復(fù)合驅(qū)采出液乳化和穩(wěn)定機(jī)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(xiàng)目編號(hào)dqc-2017-syhg-ky-002)