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        雙河油田三元復(fù)合驅(qū)采出液灰色關(guān)聯(lián)分析及破乳研究

        2018-04-02 09:32:26安云飛于洪江
        精細石油化工進展 2018年1期
        關(guān)鍵詞:體系

        拓 丹,安云飛,魏 君,于洪江

        西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,西安 710065

        三元復(fù)合驅(qū)作為重要的三次采油技術(shù),具有驅(qū)油效率高的特點,在各油田得到迅速發(fā)展。然而三元復(fù)合驅(qū)采出液中殘留的堿、表面活性劑、聚合物,使油水乳化嚴(yán)重,油水分離難度增大[1-3]。為了解決此問題,在乳狀液的穩(wěn)定性[4-5]、破乳劑的篩選與合成[6-7]等進行了一系列研究,取得了一定的成果。筆者結(jié)合雙河油田三元復(fù)合驅(qū)采出液特點,通過灰色關(guān)聯(lián)分析研究了影響采出液含油量的主要因素,篩選合適的破乳體系進行破乳實驗。

        1 實驗

        1.1 原料及儀器

        原油,河南油田第一采油廠雙河礦區(qū);石油磺酸鹽、聚丙烯酰胺,河南油田第一采油廠;AE非離子型反相破乳劑、陽離子型季銨鹽反相破乳劑,茂名華粵云龍石化有限公司;氯化鎂、氯化鋁,西安化學(xué)試劑廠。

        UV-2600型紫外分光光度計,島津(香港)有限公司;馬爾文Zeta Sizer Nano zs-90電位儀,英國馬爾文儀器有限公司;電熱恒溫水浴鍋,金壇市大地自動化儀器廠。

        1.2 樣品采集與分析方法

        三元復(fù)合驅(qū)采出液,來自河南油田第一采油廠雙河礦區(qū),采集分離器出口樣品。采出液樣品的采集與分析參照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):SY/T 5523—2006《油田水分析方法》、SY/T 5329—2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》、SY/T 5862—2008《驅(qū)油用聚合物技術(shù)要求》。

        1.3 灰色關(guān)聯(lián)分析

        三元復(fù)合驅(qū)采出液是O/W乳狀液體系,影響該體系乳狀液穩(wěn)定性的機理較明確,而不同油田在進行復(fù)合驅(qū)時所用驅(qū)油劑(表面活性劑、聚合物、堿)不同,原油成分差異,乳狀液穩(wěn)定性的機理與影響因素之間關(guān)系是不明確的灰色體系。對于此體系,無法用傳統(tǒng)方法分析處理。而灰色理論則可對有限的、表面上無規(guī)律的數(shù)據(jù)進行分析處理, 找到體系本身具有的特征和基本規(guī)律。對體系進行灰色關(guān)聯(lián)分析,首先要找準(zhǔn)描述體系行為特征的數(shù)據(jù)系列,一般將反映體系主要行為的數(shù)列作為母數(shù)列,對主要行為有一定影響的各數(shù)列作為子數(shù)列[8]。對于復(fù)合驅(qū)采出液體系,選取水相含油量為母因數(shù),選取驅(qū)油劑成分等因素作為子因數(shù),通過此方法可得到影響采出液穩(wěn)定性主要因素的順序,為采出液的破乳和破乳劑選擇提供依據(jù)。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 雙河礦區(qū)采出液含油量影響因素的確定

        連續(xù)10 d采集三元復(fù)合驅(qū)采出液樣品,測定聚丙烯酰胺含量、表面活性劑含量、含油量、體系pH、Zeta電位,結(jié)果見表1。

        生產(chǎn)中使用的陽離子型聚丙烯酰胺對三元復(fù)合驅(qū)采出液的油水分離具有不利和有利作用。有利作用是聚合物能促使分散的油珠絮凝聚結(jié);不利作用是聚合物增加水相黏度,降低油珠上浮速度,影響破乳速度。聚合物含量較小(<1 000 mg/L)時,有利作用大于不利作用,有利于油水分離破乳[3]。

        表1 三元復(fù)合驅(qū)采出液分析結(jié)果

        由于驅(qū)油用表面活性劑為石油磺酸鹽,因此采出液是陰離子穩(wěn)定的O/W型乳狀液。陰離子表面活性劑在界面上吸附時,親水極性基團因電離而使液滴帶負(fù)電荷,Zeta電位為負(fù)值,阻止油珠聚并,使乳狀液更加穩(wěn)定,不利于破乳。

        以含油量為母因素,采用Matlab程序,進行灰色關(guān)聯(lián)分析,考察聚丙烯酰胺含量、表面活性劑含量、體系pH、Zeta電位對含油量的影響,對影響因素的關(guān)聯(lián)度排序,結(jié)果見表2。

        表2 含油量的灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果

        從表2看出,由灰色關(guān)聯(lián)度可知,因素對含油量的影響順序為:體系pH>Zeta電位>表面活性劑含量>聚丙烯酰胺含量,體系pH和Zeta電位對含油量的影響較明顯。因此,任何調(diào)節(jié)體系pH以中和電荷的變化均可能導(dǎo)致乳狀液的絮凝和聚結(jié)。同理,添加電解質(zhì)如Mg2+、Al3+于乳狀液體系可減少原來膠粒所帶電荷,導(dǎo)致絮凝和聚結(jié)。選用破乳劑時,如采用陽離子型破乳劑,可中和油-水界面膜上電荷,破壞受電荷保護的界面膜,有利于采出液的油水分離和破乳。

        2.2 破乳體系的篩選和復(fù)配實驗

        根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析的結(jié)果,選用4種類型的破乳體系進行破乳實驗。將三元復(fù)合驅(qū)采出液在50 ℃水浴中恒溫,分別加入破乳體系,按照標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5281—2000《原油破乳劑使用性能檢測方法(瓶試法)》中的方法進行破乳實驗,測定破乳1 h水相含油量,結(jié)果見表3。其中反相破乳劑(AE非離子聚醚型、陽離子季銨鹽型)濃度均為40.0 mg/L,MgCl2、AlCl3濃度均為400 mg/L。

        表3 不同破乳體系的破乳效果比較

        三元復(fù)合驅(qū)采出液的Zeta電位值為負(fù),加入陽離子型反相破乳劑能中和油水界面上的負(fù)電荷,Zeta電位增大,破壞油珠的水化膜,壓縮雙電層,使油珠聚集變大,與水分開。因此,季銨鹽型反相破乳劑比聚醚型反相破乳劑除油率更高。從表3看出,在季銨鹽型反相破乳劑中分別加入MgCl2、AlCl3,Zeta電位進一步增大,除油率也隨之提高。Al3+的電荷比Mg2+的高,影響也顯著,這和灰色關(guān)聯(lián)分析的結(jié)果一致。

        2.3 三元復(fù)合驅(qū)采出液破乳速率實驗結(jié)果

        三元復(fù)合驅(qū)采出液在50 ℃水浴中恒溫,加入40 mg/L季銨鹽型反相破乳劑及400 mg/L的MgCl2(加入AlCl3時有絮體進入油相中),進行破乳實驗,結(jié)果見表4。季銨鹽型反相破乳劑/MgCl2體系對三元復(fù)合驅(qū)采出液具有較快的破乳速率和良好的除油效果。

        表4 采出液破乳速率實驗結(jié)果

        3 結(jié)論

        1)根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析可知,對含油量大小影響的因素順序為:體系pH>Zeta電位>表面活性劑含量>聚丙烯酰胺含量,為破乳劑的篩選和評價提供了依據(jù)。

        2)陽離子型銨鹽反相破乳劑對雙河油田三元復(fù)合驅(qū)采出液的除油效果明顯,與MgCl2復(fù)配后進一步提高除油效果,破乳3 h,除油率達92.5%。

        [1]趙覓,吳迪,李博,等.石油磺酸鹽弱堿體系采出液分離及影響因素[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2015,34(2):126-129.

        [2]程杰成,吳軍政,胡俊卿.三元復(fù)合驅(qū)提高原油采收率關(guān)鍵理論與技術(shù)[J].石油學(xué)報,2014,35(2):310-318.

        [3]嚴(yán)思明,王杰,唐豹,等.提高采收率的三元復(fù)合驅(qū)原油破乳研究[J].鉆采工藝,2011,34(3):81-84,117.

        [4]王俊,宋程,李翠勤,等.三元組分對弱堿三元復(fù)合驅(qū)模擬乳狀液乳化穩(wěn)定性的影響[J].中國石油大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2016,40(1):146-154.

        [5]陳宏,謝姝,林莉莉,等.二元驅(qū)采出水乳化穩(wěn)定性的影響因素研究[J].油田化學(xué),2015,32(3):396-400.

        [6]王素芳,林蓓,馬英,等.聚季銨鹽反相破乳劑的合成及性能評價[J].工業(yè)水處理,2008,28(6):56-58.

        [7]王剛,徐闖,徐鵬,等.二元復(fù)合驅(qū)反相破乳劑研制及效果評價[J].工業(yè)水處理,2013,33(8):68-70.

        [8]劉思峰,黨耀國.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用[M].第5版.北京:科學(xué)出版社,2010:62-90.

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