單莉娜，魏立新

（東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶163318）

聚驅(qū)與二元復(fù)合驅(qū)采出液乳化穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及對(duì)比

單莉娜1，魏立新2

（東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶163318）

為比較聚驅(qū)與二元復(fù)合驅(qū)采出液的乳化穩(wěn)定性，以便分析采出液中的復(fù)雜成分及進(jìn)行下一步的分離破乳等處理，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬制備的聚驅(qū)和二元復(fù)合驅(qū)的采出液進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，依據(jù)正交實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得到各配制條件對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響程度，并對(duì)比聚驅(qū)與二元復(fù)合驅(qū)采出液的乳化穩(wěn)定性。

聚驅(qū)；二元復(fù)合驅(qū)；對(duì)比；正交實(shí)驗(yàn)；乳化穩(wěn)定性

目前，三次采油主要有聚合物驅(qū)，聚/表二元復(fù)合驅(qū)及堿劑/表面活性劑/聚合物驅(qū)（ASP）3種驅(qū)油方式，但由于三元復(fù)合驅(qū)中堿對(duì)地層的傷害較大，致使三元復(fù)合驅(qū)的應(yīng)用受到限制，聚驅(qū)與二元復(fù)合驅(qū)的應(yīng)用越來越廣泛。同時(shí)，采出液的成分變得更加復(fù)雜，對(duì)采出液的處理也直接影響了化學(xué)驅(qū)技術(shù)的發(fā)展[1-3]，因此，室內(nèi)模擬制備聚驅(qū)與二元復(fù)合驅(qū)的采出液并進(jìn)行乳化穩(wěn)定性[4，5]評(píng)價(jià)及對(duì)比，對(duì)化學(xué)驅(qū)技術(shù)的發(fā)展具有一定的意義。

1 乳化穩(wěn)定性

1.1 乳化穩(wěn)定性理論

乳狀液的不穩(wěn)定形式主要有以下4種：絮凝、聚并、分層和相分離，見圖1。

1.2 用流變性表征乳狀液的穩(wěn)定性

乳狀液的穩(wěn)定性與很多因素有關(guān)[6,7]，其中包括界面張力、界面膜、乳狀液的粒徑分布、電負(fù)性和流變性等，本文選擇將流變性作為分析乳狀液穩(wěn)定性的指標(biāo)，對(duì)模擬制備的乳狀液進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。

圖1 乳液狀的不穩(wěn)定形式Fig.1Unstable form of emulsion

2 設(shè)計(jì)并進(jìn)行流變實(shí)驗(yàn)

2.1 正交實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

利用SPSS軟件正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模塊對(duì)驗(yàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，得到聚合物驅(qū)及二元復(fù)合驅(qū)采出液穩(wěn)定性評(píng)價(jià)正交實(shí)驗(yàn)方案見表1、2。

表1 聚驅(qū)正交實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.1 Orthogonal experimental scheme and experimental results of polymer flooding

表2 二元復(fù)合驅(qū)正交實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Orthogonal experimental scheme and experimental results of binary compound flooding

將流變實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果——不同實(shí)驗(yàn)方案下，剪切率與粘度的關(guān)系根據(jù)流變方程的形式進(jìn)行擬合，得到各組實(shí)驗(yàn)的粘稠系數(shù)K，并將粘稠系數(shù)K的值作為分析各組實(shí)驗(yàn)方案乳化穩(wěn)定性強(qiáng)弱的指標(biāo)。

2.2 流變實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 聚驅(qū)流變實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析選擇聚驅(qū)實(shí)驗(yàn)中的部分實(shí)驗(yàn)（前8組），將流變曲線進(jìn)行對(duì)比，繪制見圖2。

可以初步得到乳狀液粘度的變化主要由含聚濃度影響的結(jié)論，即含聚濃度越高，乳狀液抗剪切能力越強(qiáng)，穩(wěn)定性越強(qiáng)。

利用SPSS進(jìn)一步定量分析配制條件對(duì)制備的乳狀液穩(wěn)定性的影響程度及各影響因素對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響規(guī)律。

表3 聚驅(qū)乳狀液流變性的影響因素主體間效應(yīng)的檢驗(yàn)Tab.3 Test of the effect of the main factors on the influence factors of rheological property of polymer flooding emulsion

根據(jù)SPSS方差分析輸出的結(jié)果可以看出，含水率、溫度、含聚濃度3個(gè)因素的顯著性指數(shù)為0.013，0.043，0.008，均小于顯著性水平0.05，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，即各因素均對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在顯著性影響，其中影響程度為含聚濃度＞含水率＞溫度。

表4 含水率對(duì)聚驅(qū)乳狀液流變性的影響Tab.4 Effect of water content on the rheological properties of polymer flooding emulsion

表5 溫度對(duì)聚驅(qū)乳狀液流變性的影響Tab.5 Effect of temperature on the rheological properties of polymer flooding emulsion

表6 聚合物濃度對(duì)聚驅(qū)乳狀液流變性的影響Tab.6 Effect of polymer concentration on the rheological properties of polymer flooding emulsion

由表3～6可以得出，（1）含水率越小，粘稠系數(shù)越大，抗剪切能力越強(qiáng)，乳狀液穩(wěn)定性越強(qiáng)；（2）低于某一溫度時(shí)，粘稠系數(shù)隨著溫度的增加而增大，高于該溫度時(shí)，粘稠系數(shù)隨著溫度的升高而較小，本次聚驅(qū)實(shí)驗(yàn)中為40℃時(shí)粘稠系數(shù)最大，乳狀液穩(wěn)定性越強(qiáng)；（3）含聚濃度越大，粘稠系數(shù)越大，抗剪切能力越強(qiáng)，乳狀液穩(wěn)定性越強(qiáng)。

2.2.2 二元復(fù)合驅(qū)流變實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析通過對(duì)二元復(fù)合驅(qū)的流變曲線進(jìn)行對(duì)比，同樣可以初步得到乳狀液粘度的變化主要由含聚濃度影響的結(jié)論。進(jìn)一步進(jìn)行定量分析。

表7 二元復(fù)合驅(qū)乳狀液流變性的影響因素主體效應(yīng)的檢驗(yàn)Tab.7 Test of the effect of the main factors on the influence factors of rheological property of sp flooding emulsion

根據(jù)SPSS方差分析輸出的結(jié)果可以看出，含水率，溫度，含聚濃度和表活劑濃度四個(gè)因素均對(duì)乳狀液穩(wěn)定性存在顯著性影響，其中影響程度為含聚濃度＞含水率＞表活劑濃度＞溫度。聚合物對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響大于表面活性劑[6]。由表2～4可以得到結(jié)論：二元復(fù)合驅(qū)采出液配制條件：含水率、溫度、含聚濃度，對(duì)乳狀液流變性的影響規(guī)律與聚驅(qū)規(guī)律，同時(shí)表活劑濃度的增加也有利于提高乳狀液穩(wěn)定性[7]，但其作用效果不如聚合物對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響大。

表8 含水率對(duì)二元復(fù)合驅(qū)乳狀液流變性的影響Tab.8 Effect of water content on the rheological properties of sp flooding emulsion

表9 溫度對(duì)聚驅(qū)乳狀液流變性的影響Tab.9 Effect of temperature on the rheological properties of sp flooding emulsion

表10 聚合物濃度對(duì)聚驅(qū)乳狀液流變性的影響Tab.1 0Effect of polymer concentration on the rheological properties of sp flooding emulsion

表11 表活劑濃度對(duì)聚驅(qū)乳狀液流變性的影響Tab.11Effect of surfactant concentration on the rheological properties of sp flooding emulsion

2.2.3 聚驅(qū)與二元復(fù)合驅(qū)流變實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析將聚驅(qū)與二元復(fù)合驅(qū)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，繪制部分流變實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。

圖3 聚驅(qū)與二元復(fù)合驅(qū)第一組實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比Fig.3 Comparison of the first set of experiments of polymer flooding and sp flooding

圖4 聚驅(qū)與二元復(fù)合驅(qū)第一組實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比Fig.4 Comparison of experimental results in the second group of polymer flooding and sp flooding

圖5 聚驅(qū)與二元復(fù)合驅(qū)第一組實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比Fig.5 Comparison of experimental results in the third group of polymer flooding and sp flooding

圖6 聚驅(qū)與二元復(fù)合驅(qū)第一組實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比Fig.6 Comparison of experimental results in the fourth group of polymer flooding and sp flooding

各組對(duì)比實(shí)驗(yàn)均為相同含水率，相同溫度，相同含聚濃度，區(qū)別僅為是否添加表面活性劑。可以看出添加表面活性劑之后的二元復(fù)合驅(qū)乳狀液更快進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)也說明二元復(fù)合驅(qū)的效果在一定程度上優(yōu)于聚合物驅(qū)。

3 結(jié)論

（1）通過對(duì)聚驅(qū)/二元復(fù)合驅(qū)的流變曲線進(jìn)行對(duì)比，初步得到乳狀液粘度的變化主要由含聚濃度影響的結(jié)論，即含聚濃度越高，乳狀液抗剪切能力越強(qiáng)，穩(wěn)定性越強(qiáng)。

（2）含水率、溫度、含聚濃度、表活劑濃度均與乳化穩(wěn)定性存在顯著性影響，其中聚驅(qū)采出液配制條件的影響程度為含聚濃度＞含水率＞溫度，二元復(fù)合驅(qū)配制條件的影響程度為含聚濃度＞含水率＞表活劑濃度＞溫度。

（3）含水率越小，含聚濃度越大，表活劑濃度越大，乳狀液穩(wěn)定性越強(qiáng)。乳狀液穩(wěn)定性隨溫度的增加先增強(qiáng)后減弱。

（4）得到聚驅(qū)乳狀液穩(wěn)定性最強(qiáng)時(shí)配制條件的組合是：含水率60%，溫度40℃，聚合物濃度800mg· L-1；得到二元復(fù)合驅(qū)乳狀液穩(wěn)定性最強(qiáng)配制條件的組合時(shí)：含水率60%，溫度40℃，聚合物濃度800mg·L-1，表活劑濃度300mg·L-1。

［1］楊振宇，陳廣宇.國內(nèi)外復(fù)合驅(qū)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)，2004,23（5）：94-96.

［2］郭萬奎，程杰成，廖廠志，等.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）：1-6.

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［6］高洪峰.河南油田二元復(fù)合驅(qū)采出液穩(wěn)定機(jī)理與與處理方法研究［D］,大慶：東北石油大學(xué),2011.

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Evaluation of emulsion stability of polymer flooding and compound displacement of two elements

SHAN Li-na1，WEI Li-xin2
（School of Petroleum Engineering，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China）

In order to compare the produced liquid emulsion stability of polymer flooding and SP flooding,and to analyze the complex composition in the produced liquid and the next step of the demulsification treatment, through the stability evaluation of the produced fluid of polymer flooding and SP composite flooding in laboratory simulation,on the basis of orthogonal the principle,design and conduct experiments,analyze each influence of preparation conditions on the emulsion stability of the experimental results,and compared with the produced liquid emulsion stability of polymer flooding and SP flooding.

polymer flooding;SP flooding;comparison;orthogonal test;emulsion stability

TE357

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170343

2016-12-01

單莉娜（1992-），女，黑龍江哈爾濱人，在讀碩士研究生，研究方向：為油氣集輸與礦場加工。

導(dǎo)師簡介：魏立新（1973-），男，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向：油氣儲(chǔ)運(yùn)工程優(yōu)化與節(jié)能降耗技術(shù)。