柳玉昕，蔡萌

（1. 東北石油大學(xué)， 黑龍江 大慶 163318； 2. 大慶油田采油工程研究院， 黑龍江 大慶 163400）

基于掃描電鏡的三元復(fù)合溶液分子聚集體形態(tài)的研究

柳玉昕1，蔡萌2

（1. 東北石油大學(xué)， 黑龍江 大慶 163318； 2. 大慶油田采油工程研究院， 黑龍江 大慶 163400）

采用電鏡掃描、分槽注入相結(jié)合的方法，研究了不同注入流量及分壓注入工具槽數(shù)對(duì)三元復(fù)合體系中分子聚集態(tài)。結(jié)果表明：溶液配置條件相同的情況下，分注工具槽數(shù)相同時(shí)，隨流量增大，三元體系中聚合物分子分子鏈發(fā)生斷裂的程度增大；流量相同時(shí)，隨槽數(shù)的增多，分子鏈斷裂程度增大，在受到分注工具的剪切作用時(shí)，由于三元復(fù)合體系網(wǎng)絡(luò)稀疏，包裹水分子的能力差，從而導(dǎo)致在流經(jīng)分注工具時(shí)的抗剪切能力也變差。

三元復(fù)合體系；電鏡；分槽注入；聚集態(tài)

學(xué)者在20世紀(jì)80年代中期提出了利用三元復(fù)合驅(qū)進(jìn)行三次采油的理論，該理論下的三元復(fù)合體系由堿、表面活性劑、聚合物混合配制而成。研究證明：三元復(fù)合驅(qū)相比水驅(qū)可進(jìn)一步提高采收率，已進(jìn)入工業(yè)性試驗(yàn)階段。三元復(fù)合體系含有的堿起到了至關(guān)重要的作用，它不僅可以通過(guò)活性物質(zhì)（堿與原油中的有機(jī)酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的一種物質(zhì)）與表面活性劑發(fā)生協(xié)同效應(yīng)，起到降低油水間界面張力的作用；還可以通過(guò)降低價(jià)格昂貴的表面活性劑和聚合物在巖石表面的吸附作用、滯留損失，進(jìn)而降低驅(qū)油成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。本文基于物理化學(xué)和滲流力學(xué)的基礎(chǔ)理論，通過(guò)儀器檢測(cè)和物理模擬相結(jié)合的方案，研究了不同注入流量及分壓注入工具槽數(shù)對(duì)三元復(fù)合體系中分子聚集態(tài)的影響。探討了各種影響因素的影響結(jié)果。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)于指導(dǎo)三元復(fù)合驅(qū)試驗(yàn)方案調(diào)整和提高復(fù)合驅(qū)增油效果具有重要參考價(jià)值[1-7]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

聚合物：大慶煉化產(chǎn)分子量分別為1 200×104、1 900×104和 2 500×104聚合物。

表面活性劑：烷基苯磺酸鹽，加量0.3%。

堿：NaOH，加量1.2%。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）室內(nèi)配制不同濃度三元復(fù)合溶液；

（2）在模擬裝置進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，獲得不同分子量、不同濃度三元復(fù)合溶液在流經(jīng)分壓工具后受到剪切的溶液；

（3）改變流量，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，獲得相同槽數(shù)，不同流量剪切的三元復(fù)合溶液；

（4）改變分壓工具槽數(shù)，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，獲得不同槽數(shù)分壓工具剪切的三元復(fù)合溶液；

（5）冷凍制樣，鍍膜；

（6）掃描電鏡掃描觀察，獲取圖片。

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

方案一：采用1 900萬(wàn)分子量聚合物，配制濃度為1 200 mg/L的三元復(fù)合溶液，流經(jīng)槽數(shù)為5的分注工具，分別在流量為20、30和50 m3/d時(shí)獲得剪切后的三元復(fù)合溶液，制樣后掃描，拍攝圖片；

方案二：采用1 900萬(wàn)分子量聚合物，配制濃度為1 200 mg/L的三元復(fù)合溶液，流經(jīng)槽數(shù)為10的分注工具，分別在流量為20、30和50 m3/d時(shí)獲得剪切后的三元復(fù)合溶液，制樣后掃描，拍攝圖片；

方案三：采用1 900萬(wàn)分子量聚合物，配制濃度為1 200 mg/L的三元復(fù)合溶液，流經(jīng)槽數(shù)為18的分注工具，分別在流量為20、30和50 m3/d時(shí)獲得剪切后的三元復(fù)合溶液，制樣后掃描，拍攝圖片。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

1 900萬(wàn)分子量，1 200 mg/L聚合物配制的三元復(fù)合溶液剪切前掃描電鏡圖如圖1所示。

圖1 1 900萬(wàn)1 200 mg/L三元復(fù)合溶液剪切前掃描電鏡圖Fig.1 SEM micrograph of 19 million 1 200 mg / L ternary composite solution before shearing

1 900萬(wàn)分子量聚合物配制三元復(fù)合溶液，槽數(shù)為5時(shí)，不同流量下三元復(fù)合溶液中聚合物分子聚集態(tài)掃描電鏡圖片如圖1所示。

1 900萬(wàn)分子量聚合物配制三元復(fù)合溶液，槽數(shù)為10時(shí)，不同流量下三元復(fù)合溶液中聚合物分子聚集態(tài)掃描電鏡圖片如圖2所示。

1 900萬(wàn)分子量聚合物配制三元復(fù)合溶液，槽數(shù)為18時(shí)，不同流量下三元復(fù)合溶液中聚合物分子聚集態(tài)掃描電鏡圖片如圖3所示。

圖2 1 900萬(wàn)1 200 mg/L三元液流經(jīng)槽數(shù)為5工具不同流量剪切后掃描電鏡圖Fig.2 SEM micrograph of 19 million 1200mg / L ternary flowing through 5 slots after shearing

圖3 1 900萬(wàn)1 200 mg/L三元液流經(jīng)槽數(shù)為10工具不同流量剪切后掃描電鏡圖Fig.3 SEM micrograph of 19 million 1200mg / L ternary flowing through 10 slots after shearing

圖4 1 900萬(wàn)1 200 mg/L三元液流經(jīng)槽數(shù)為18工具不同流量剪切后掃描電鏡圖Fig.4 SEM micrograph of 19 million 1200mg / L ternary flowing through 18 slots after shearing

從圖2-4可見(jiàn): 三元復(fù)合體系在經(jīng)過(guò)分注工具時(shí)，聚合物分子鏈?zhǔn)艿郊羟凶饔么笥趩渭兙酆衔锶芤?；分注工具槽?shù)相同時(shí)，隨流量增大，三元體系中聚合物分子分子鏈發(fā)生斷裂的程度增大；流量相同時(shí)，隨槽數(shù)的增多，分子鏈斷裂程度增大，在受到分注工具的剪切作用時(shí)，由于三元復(fù)合體系網(wǎng)絡(luò)稀疏，包裹水分子的能力差，從而導(dǎo)致在流經(jīng)分注工具時(shí)的抗剪切能力也變差。

3 結(jié) 論

（1）三元復(fù)合體系聚集體形態(tài)呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，且網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與流量和分壓注入工具的槽口數(shù)有關(guān)。

（2）在配置三元復(fù)合體系溶液時(shí)，應(yīng)盡量選擇小流量注入分壓工具，槽口數(shù)也盡量減少，以便維持三元復(fù)合體系聚合物的穩(wěn)定性。

［1］ 王偉，李明妍，盧祥國(guó)，等．三元復(fù)合體系黏度對(duì)各組分色譜分離的影響[J]. 大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2012，31(5)：147-153．

［2］ 王鳳蘭，伍曉琳，陳廣宇，等．大慶油田三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)進(jìn)展[J].大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2009，28 (5)：154-162．

［3］ 翟會(huì)波，林海欽，徐學(xué)芹，等．大慶油田三元復(fù)合驅(qū)堿與原油長(zhǎng)期作用研究[J]. 大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2011，30 (4)：114-118．

［4］ 李道山．三元復(fù)合驅(qū)表面活性劑吸附及堿的作用機(jī)理研究[D]. 大慶：大慶石油學(xué)院，1994．

［5］ 馬麗，侯吉瑞，趙鳳蘭，等．堿對(duì)超低界面張力形成及界面膜擴(kuò)張流變性的影響[J].大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2010，29(6)：149-154．

［6］ 趙長(zhǎng)久，趙春，么世椿，等．弱堿三元復(fù)合驅(qū)與強(qiáng)械三元復(fù)合驅(qū)的對(duì)比[J]. 新疆石油地質(zhì)，2006，27(6)：728-730．

［7］ 盧祥國(guó)，姜維東，王曉燕，等．Cr3+堿和表面活性劑對(duì)聚合物分子構(gòu)型及滲流特性影響[J]. 石油學(xué)報(bào)，2009，30 (5)：751-752．

Study on Molecular Aggregate Morphology of Ternary Composite Solution Based on Scanning Electron Microscope

LIU Yu-xin1, CAI Meng2
（1. Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China；2. Daqing Oilfield Engineering Research Institute, Heilongjiang Daqing 163400，China）

The molecular aggregation states of ternary composite systems were studied by means of electron microscopy and sub-slot injection. The results show that,when the number of dispensing tools is the same under the same conditions, the degree of fracture of the molecular chains in the ternary system increases with the increase of the flow rate. When the flow rate is the same, the degree of fracture of the molecular chain increases with the increase of the number of dispensing tools, and under the shear function of the dispensing tool, the ternary system has sparse network, and poor ability of wrapping water molecules, resulting in poor shear resistance when flowing through the dispensing tool.

Ternary complex system;Electron microscopy;Subdivision implantation;Aggregation state

TE 357

A

1671-0460（2017）11-2201-03

東北石油大學(xué)研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：YJSJD2015-005。

2017-03-25

柳玉昕（1987-），男，黑龍江省綏化市人，碩士學(xué)位，2017年畢業(yè)于東北石油大學(xué)控制科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)，研究方向：油氣信息控制與提高采收率。E-mail：478074576@qq.com。