实验研究提高原油采收率与弱碱碱/表面活性剂/聚合物

文摘

Na₂有限公司₃使用表面活性剂和聚合物形成碱/表面活性剂/聚合物(ASP)洪水系统。界面张力(IFT)和乳化大港石油和化学溶液进行了研究。实验结果表明,ASP系统可以形成超低界面张力与原油乳化阶段。乳状液的稳定性增强了Na₂有限公司₃、表面活性剂和生成的soap在油/水接触。六个核心洪水的影响进行的实验是为了调查Na₂有限公司₃浓度对石油复苏。结果表明可以获得最大采油0.3 wt %表面活性剂,0.6 wt % Na₂有限公司₃和2000 mg / L聚合物。在异构水库,三元复合驱油不能提高原油采收率降低界面张力,直到达到临界粘度,这表明扩大波及体积的前提是提高原油采收率的降低界面张力。减少或消除碱从ASP系统实现高粘度会降低采油赤纬的驱油效率。弱碱ASP碱可以确保整个系统有足够的粘度可以中、低渗层,提高原油采收率,即使IFT只达到10⁻²mN / m。

1。介绍

兰特发现碱/表面活性剂/聚合物能有效地提高原油采收率(1]。这是最早研究三元复合驱。三元复合驱后,据报道和世界各地的广泛应用2- - - - - -4]。在大庆油田现场试验进行了三元复合驱采油注水高出20% (5]。三元复合驱提高原油采收率的被认为是一种有效的方法降低界面张力和机动性配给的油和水6,7]。在一个特定的ASP系统,碱与酸反应油然后生成soap将降低界面张力8- - - - - -10]。表面活性剂也降低了超低界面张力(10⁻³mN / m)为了提高残油的流动。聚合物增加水相表观粘度降低油和水的流度比,最后扩大波及体积(11]。

itf的油和水不能达到超低仅仅依靠碱,所以它是非常必要的系统中添加表面活性剂。碱在ASP系统扮演以下角色:(1)石油的碱与酸反应生成天然表面活性剂;然后添加的表面活性剂配合表面活性剂可以显著减少水和油的界面张力,(2)碱使PH值高的解决方案将降低表面活性剂的吸附,从而降低了组合的成本洪水、(3)碱作为牺牲剂保护添加表面活性剂的反应与两个或三个化学键的形成、金属离子和碱(4)使油乳化经常在三元复合驱,和残余油分散油滴(12]。乳化油滴生成,原油采收率越高。约翰逊和盛13,14]曾经总结了碱的角色在采油(采油)分为四个机制,乳化携带,乳液捕获,润湿性反转,乳液聚结。盛(14)也被认为是三次采油的乳化是最重要的机制。一旦残余油接触碱在不同条件下,不同类型的乳剂形成(15];例如,O / W型乳状液的粘度较低使得流过岩石喉咙变得更加容易,从而提高驱油效率;W / O型乳状液具有较高的粘度,使它更容易阻止水通道,使驱替液的一部分规避未扫过的区域,因此扩大波及体积。换句话说,乳状液的形成有利于经济复苏的残油(16]。裴et al。17,18和盾等。18]研究了碱通过微观模型驱油机理,暗示碱渗透入油相形成乳液对三次采油很重要。

由于缺乏表面活性剂具有良好的性能,提高界面的方法活动也主要依赖增加碱性,但增加了碱可能减少ASP体系的表观粘度,使矿物岩石规模,因此,导致降低界面张力之间的不兼容性和表观粘度增加19]。因为界面张力和粘度相互限制,应该有一个最佳的浓度获得最大的原油采收率的基础。当前的ASP系统主要包含强大的碱金属含量高,导致地层粘土的分散和迁移,地层渗透率的降低,施工过程的复杂性,在地层和井筒和扩展20.- - - - - -22]。强碱性能很大程度上减少聚合物的粘弹性,从而降低采油。强碱性也会引起不满意的流动性和导致粘性指法这将大大减少体积。这些缺点在强碱三元复合驱油严重限制了发展。取代了强碱性和弱碱性(Na₂有限公司₃)提出了克服强碱性的副作用。研究弱碱ASP系统初步试验和工业应用中受益。

在这篇文章中,强碱性取代了Na₂有限公司₃。我们想要确定Na的影响₂有限公司₃界面张力和探索Na的影响₂有限公司₃ASP流变特性和石油乳化。一系列核心洪水实验进行评估的三次采油能力Na₂有限公司₃/表面活性剂/聚合物体系。

2。实验

2.1。实验材料

原油和地层水从大港油田;高速离心机用于消除地层水和原油的沉积物。大港原油的物理性质如表所示1。地层水的组成如表所示2。

物理位移模型实验中使用一个二维人造核心与纵向非均质性和积极的节奏,和它的尺寸是30厘米×4.5厘米×4.5厘米(图1)。模型是巩固了石英砂和环氧树脂,它包含高、中、低渗层,渗透率2000医学博士,医学博士900年和300年医学博士,分别以模拟大港油田的主要油气层。

在实验中使用的碱是Na₂有限公司₃与240 ~ 340年,表面活性剂mersolates磺化段。和使用的聚合物是HPAM分子的重量 。

2.2。实验内容

2.2.1。界面张力测量

界面张力是衡量TX500在1000 r / min后120分钟53°C。钠的影响₂有限公司₃浓度和表面活性剂浓度对界面张力研究实验。

2.2.2。乳化试验

原油乳状液是由化学和搅拌的速度1500 r / min 1分钟53°C。油和水的体积比是3:7。乳液的微观形态由蔡司立体观察发现。V20显微镜。在乳状液稳定性实验中,把乳液玻璃管;油和水将彼此分开,因为密度差。水分离比例的比值定义为分离水体积和原来的体积分离后2小时是用来评估乳液的稳定性;稳定常数的倒数Turbiscan实验室专家(Formulaction Inc .)是用来评估乳液的稳定性在水库的温度。TSI越大⁻¹是,乳状液越稳定。

2.2.3。流变学实验

与不同的Na ASP的流变特性的解决方案₂有限公司₃rs - 150 h浓度是衡量哈克流变仪。ASP损耗模量测量的实验。进行的实验是在一个恒定的温度53°C。

2.2.4。核心洪水实验

进行了一系列的核心实验来确定Na的影响₂有限公司₃对石油复苏。流程图如图2。

核心持有人是30厘米长,1 - 2 MPa的核心与外部压力超过了进口压力。其它设备包括一个高压容器,自动计量柱塞泵,恒温箱,压力采集系统和恒流泵。压力由压力采集系统记录和输出液体收集计算经济复苏。

实验步骤如下:

(1)测量干重、长度和直径的核心;渗透性是衡量的N次方₂。

(2)真空核心,用盐水饱和水,称湿重,计算孔隙度。然后,油浸透的核心,计算原始含油饱和度。保持核心老化24小时实验温度。

(3)2 PV淡水注入0.8 PV ASP解决方案后,然后另一个2 PV淡水的注入。上述所有实验的注入量0.3毫升/分钟。测量液体体积和注射压力产生,并计算采油。输出石油测量;水和压力记录到输出的含水液体是98%。

3所示。结果与讨论

3.1。IFT ASP解决方案的行为和石油

界面张力是一个重要的参数来评估洪涝灾害系统的属性。IFT通常需要被减少到10⁻³mN / m在均质核心,以提高原油采收率。一系列的实验进行评价的能力Na₂有限公司₃/表面活性剂/聚合物降低界面张力。由于聚合物几乎没有对界面张力的影响,以下实验主要研究Na的影响₂有限公司₃与浓度的聚合物和表面活性剂界面张力是2000 mg / L。

图3显示石油和surfactant-polymer解决方案的界面张力随表面活性剂浓度在0.05 ~ 0.5 wt %的范围。它表明IFT大幅减少从8.4 mN / m 0.82 mN / m当表面活性剂浓度增加从0.05 wt % 0.3 wt %因为吸收了表面活性剂分子在油水界面增加随着表面活性剂浓度的增加。表面活性剂的浓度为0.3 wt %时,表面活性剂分子的吸收饱和油水接触表面;因此界面张力达到最小值0.82 mN / m。界面张力与表面活性剂浓度的提高会增加缓慢。结果表明,很难达到仅仅依靠超低界面张力的表面活性剂。考虑到界面张力和经济因素,以下实验中使用的表面活性剂的浓度为0.3 wt %。

摘要为了研究Na的影响₂有限公司₃浓度降低界面张力,几个实验(如图4)进行测量的IFT Na₂有限公司₃聚合物溶液和石油。结果表明,在某些表面活性剂浓度、界面张力将减少从16.5 mN / m 1.13 mN / m如果Na₂有限公司₃浓度从0.05 wt %增加到1.2 wt %。由于钠的水解₂有限公司₃哦——,哦——将产生与原油中的石油酸HA反应生成油肥皂,和NaA作为表面活性剂。浓度的⁻增加钠的浓度₂有限公司₃增加。因此,界面张力将减少,因为安排的⁻的接口。然而IFT不会减少任何更多当HA的浓度达到临界浓度为1.2 wt %因为HA的浓度是有限的原油。图3说明了表面活性剂对界面张力的影响远远大于Na₂有限公司₃,这意味着影响界面张力的表面活性剂是主要因素。

几个实验测量进行ASP和原油的界面张力研究Na之间的协同反应₂有限公司₃和表面活性剂,结果如图所示4。比较surfactant-polymer的界面张力和石油的IFT Na₂有限公司₃聚合物和石油,Na的界面张力₂有限公司₃/表面活性剂/聚合物和石油可以减少 mN / m。Na的协同反应₂有限公司₃和表面活性剂说明了Na₂有限公司₃能促进表面活性剂降低界面张力的能力。影响协同反应的主要因素是合作吸附在表面活性剂中,Na₂有限公司₃,生产肥皂分子。当钠₂有限公司₃合作与表面活性剂,表面活性剂分子和生成的soap可以同时吸收油水界面。此外,三个离子有不同的直径,和Na的直径⁺是最小的,所以更容易吸收大分子之间。表面活性剂分子会安排更有序、严格;因此,界面张力会显著降低。

3.2。流变特性

ASP解决方案的损耗模量有一定的表面活性剂和聚合物浓度测量实验。损耗模量仅略有降低,钠的浓度₂有限公司₃从0增加到0.6%,如图5,因为离子强度的增加。此外,低浓度的Na₂有限公司₃是一个有利于聚合物的水解。如果钠₂有限公司₃浓度在ASP解决方案大于0.6%,损耗模量会明显减少,因为电荷强度增加而增加的Na₂有限公司₃浓度在许多文章中,如上所述粘性损耗模量的反应。损耗模量曲线的趋势说明了ASP溶液的粘度的增加将减少Na₂有限公司₃浓度。钠的影响₂有限公司₃在损耗模量反映了ASP的粘度是动态变化的。假设分子链越膨胀,聚合物的粘度就越大,分子运动理论。在低钠₂有限公司₃浓度,聚丙烯酰胺分子链伸展状态是由于产生的斥力与电负性羧酸。增加的Na₂有限公司₃浓度、离子强度的增长。聚合物链的双电层被压缩,并屏蔽负电荷。电荷的屏蔽效应削弱了聚丙烯酰胺分子链之间的斥力,使聚丙烯酰胺分子链的水力半径减少,和分子链卷曲。最终,ASP解决方案的粘度会降低由于增加Na₂有限公司₃浓度。此外,破碎的聚丙烯酰胺分子链导致ASP解决方案的粘度降低在高Na₂有限公司₃浓度。

3.3。ASP的乳化行为解决方案和石油

乳化是一种很常见的现象在三元复合驱;它是提高原油采收率的重要机制23,24]。我们进行几个实验来评估化学剂乳化原油的效率。节中描述的方法是2.2。2。乳液是由原油和不同的化学解决方案。

乳液的稳定性和Na之间的关系₂有限公司₃浓度如图6。乳液是由ASP解决方案条件为0.3 wt %表面活性剂和2000 mg / L聚合物和原油。TSI⁻¹当钠的浓度增加₂有限公司₃从0.3 wt %增加到0.6 wt %,如图6,这表明了Na₂有限公司₃将加强乳状液的稳定性。界面张力曲线和TSI⁻¹曲线表现出类似的趋势,即Na₂有限公司₃使界面张力和水分离率显著下降。存在一个特定的现象在乳液的形成;界面张力越低就越容易形成乳液。但随着钠的浓度₂有限公司₃进一步增加,TSI⁻¹下降,而水分离率增加。根据中风理论,石油下降上升速度正比于水和油的液滴直径和密度差异但水相的粘度成反比。ASP溶液的粘度下降而Na₂有限公司₃浓度的增加直接导致石油的聚结速度下降为了增加粘度偏差的ASP解决方案,破坏乳状液的稳定性;此外,石油下降将周围的双电层被压缩,当质量分数高,减少了在油滴表面负电荷密度和界面粘度。这就是为什么高钠的质量分数₂有限公司₃将乳液稳定性降低。

图7是乳液的显微图由三种ASP解决方案和原油。这三个系统都形成O / W乳状液与原油乳液在图生产7 (c)远远大于数据吗7(一)和7 (b)。这表明图的界面张力低得多7 (c)这表明低界面张力在乳状液的形成中扮演重要的角色。这个结论与上述现象是一致的。

3.4。核心洪水实验

六个异质核心洪水进行实验研究的影响,Na₂有限公司₃在钠浓度₂有限公司₃/表面活性剂/聚合物驱系统对提高原油采收率。Na₂有限公司₃浓度为0 wt %, 0.3 wt %, 0.6 wt %, 0.9 wt %, 1.2 wt %,并分别1.5 wt %,。聚合物和表面活性剂浓度是2000 mg / L和0.3 wt %,分别。实验过程中所描述的部分2.2。4。注水后,0.8 PV段塞注入化学解决方案。采用三次采油评价Na的效果₂有限公司₃浓度对石油复苏。如图8,钠的浓度₂有限公司₃有很大的影响在三次采油;当钠的浓度₂有限公司₃从0增加到0.6 wt %, 10的界面张力降低⁰10 mN / m⁻²mN / m,对于增加迅速从18.74%到23.4%(如图8(一个))。结果表明,添加Na₂有限公司₃在surfactant-polymer解决方案可以显著提高复苏;它主要属性的协同效应降低界面张力Na₂有限公司₃和表面活性剂。

也纳₂有限公司₃几乎没有对聚合物粘度的影响在此浓度范围(57.45 mPa的聚合物粘度下降到50.36 mPa·年代,如图8 (b));换句话说,表面活性剂的吸收,Na₂有限公司₃,生产肥皂分子在油水界面可以降低界面张力很低的水平,使乳液容易形成。宏观和微观形态的产生液体在不同位移阶段在图9,注入化学剂形成O / w乳状液。它演示了额外的石油生产的一种O / W乳液在三元复合驱;乳化机理是在三元复合驱提高原油采收率的关键。然而,随着Na的增加₂有限公司₃浓度,从0.6 wt % 1.5 wt %, 10的界面张力降低⁻²10 mN / m⁻³mN / m,三次采油曲线显示了一个下载的趋势。这表明高浓度Na₂有限公司₃会降低ASP体系的粘度和结果在贫穷在异构储层驱油效率低粘度系统,虽然它可能产生超低界面张力。1.5 wt % Na₂有限公司₃系统作为一个例子,尽管超低界面张力(如图8),系统的粘度太低启动中等或低渗层,和石油复苏是最小的。0 ~ 0.3 wt % Na₂有限公司₃系统的高粘度,从而启动中、低渗层的高界面张力降低了采油层。在0.6 wt % Na₂有限公司₃系统,然而,随着适当的粘度和界面张力,采油更大。这意味着扩大波及系数的前提是在三元复合驱油界面张力的有效措施。所以减少或取消碱(Na₂有限公司₃浓度为0 - 0.3 wt %)系统中为了达到高粘度会降低最终驱油效率和减少经济复苏。粘度低碱的ASP足够大,因此,中、低渗层可以被有效地。即使IFT就达到10⁻²mN / m,可以提高原油采收率。为异构的形成,因此,不应添加过量的碱超低界面张力,但碱改善驱替效率是有利的。

4所示。结论

(1)表面活性剂在ASP影响界面张力的主要因素。Na₂有限公司₃与在石油和有机酸反应生成表面活性剂降低界面张力和10⁻³通过配合添加表面活性剂mN / m。Na₂有限公司₃有效地也使石油乳化和分散,因为碱的协同效应和表面活性剂乳液的稳定性增强。

(2)ASP的粘度下降明显与碱浓度的增加。扩大波及系数的前提是在三元复合驱油界面张力的有效措施。但减少或消除碱在ASP系统为了达到更高的粘度会导致较低的驱替效率,降低采油。

(3)ASP解决方案具有适当的粘度为0.6 wt % Na₂有限公司₃,中、低渗层扫;尽管IFT只达到10⁻²mN / m,提高原油采收率。所以粘度和界面张力的影响三元复合驱采油时被认为是应用于异构的水库。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关这篇文章的出版。

确认

作者想表达他们的感谢金融支持来自中国的国家自然科学基金(51604243),研究启动资金从浙江海洋大学,石油化工和能源工程学院浙江海洋大学同意发表这篇论文。

引用

1. w·p·兰德一些问题的实验研究的恢复原油从松散砂通过碱性洪水威斯康星——麦迪逊大学的1929年。
2. w·德民z振华,c . Jiecheng y Jingchun, g . Shutang和l .林”的试点测试碱/表面活性剂/聚合物驱在大庆油田,”SPE油藏工程,12卷,不。4、229 - 232年,1997页。视图:谷歌学术搜索
3. l .科星j . Xueqi h .歌曲,w . Bing,“实验室研究粘弹性表面活性剂溶液的驱油效率提高石油复苏,”能源和燃料,30卷,不。6、2016。视图:谷歌学术搜索
4. 美国高,h·李,李和h,“实验室调查结合alkaline-surfactant-polymer大庆采油中,“SPE油藏工程,10卷,不。03年,194 - 197年,1995页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. j . j .盛“全面审查alkaline-surfactant-polymer (ASP)洪水、”亚太化学工程杂志》上,9卷,不。4、471 - 489年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. h . Nasr-El-Din b·霍金斯和k .绿色“碱性的粘度行为,表面活性剂,聚丙烯酰胺的解决方案用于采油,”SPE国际研讨会油田化学学报》上,1991年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. h . Da旷,y Cheng-Zhi、z . Zheng-Qing l . Zhu-Hong c .你我,“最近开发的采油在中国,”石油科学与工程杂志》上,22卷,不。1 - 3、181 - 188年,1999页。视图:谷歌学术搜索
8. a . Samanta k Ojha, a . Mandal“酸性原油和碱之间的相互作用及其对提高石油复苏的影响,“能源和燃料,25卷,不。4、1642 - 1649年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. 诉Hornof y Touhami, g·h·尼尔,“酸性油和表面活性剂之间的相互作用机制,增强碱性的解决方案,“胶体与界面科学》杂志上卷,177年,第455 - 446页,1996年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. j . Chatterjee和d·t·一”的动力学模型动态界面张力变化在酸性油/碱/表面活性剂体系,“化学工程科学,53卷,不。15日,第2725 - 2711页,1998年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. m . Nedjhioui n . Moulai-Mostefa a Morsli, a . Bensmaili“聚合物/表面活性剂/石油/碱的物理化学性质,“海水淡化,卷185,不。1 - 3、543 - 550年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. j .通用a·冯·g·Zhang et al .,“影响因素的研究碱性重油水库的洪水,”能源和燃料,26卷,不。5,2875 - 2882年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. c·约翰逊,“苛性和乳化方法,状态”《石油技术,28卷,不。01,85 - 92年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. j .盛现代化学采油:理论和实践,2011年海湾专业。视图:出版商的网站
15. j . Zhang d·陈,d .严重质原油的管道水乳剂,1991年石油工程师学会。视图:出版商的网站
16. s . n . Ashrafizadeh e . Motaee诉Hoshyargar,“重质原油的乳化在水中的天然表面活性剂,”石油科学与工程》杂志上卷,86 - 87。3、137 - 143年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. h .贝聿铭g . Zhang j . Ge l·金和刘x”分析碱驱的微观位移机制提高重油复苏,”能源和燃料,25卷,不。10日,4423 - 4429年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. m .董问:刘、李,“位移机制提高重油复苏的碱性微模型洪水,”颗粒,10卷,不。3、298 - 305年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. j .侯、刘z和h .夏粘弹性的ASP解决方案是一个更重要的因素提高比超低界面张力在三元复合驱驱油效率,2001年石油工程师学会。
20. 江h . f . Chen, x呗,w .郑”评价偏硼酸钠的性能作为一个小说在碱/表面活性剂/聚合物驱、碱”工业和工程化学杂志》上,19卷,不。2、450 - 457年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
21. m . Bataweel和h . Nasr-El-Din最小化尺度降水由碱金属碳酸盐岩心,”媒介Aevum,卷80,不。2、301 - 324年,2011页。视图:谷歌学术搜索
22. g .京唐,李x和y丐帮,t . Yu”的扩展条件ASP驱油田大庆油田第四工厂”石油勘探和生产技术杂志》上,3卷,不。3、175 - 178年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
23. j .郭问:刘,m . Li z, a和a·克里斯蒂“碱的作用对原油/水界面属性和原油乳状液的稳定性,”胶体和表面物理化学和工程方面,卷273,不。1 - 3、213 - 219年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
24. v . k .邦萨尔r . McCallough k . s . Chan和d·o·沙阿,“碱浓度对界面电荷的影响,界面张力和液滴大小:一个简单的测试为原油最佳碱浓度,”加拿大的石油技术杂志》上,17卷,不。1,第72 - 69页,1978。视图:谷歌学术搜索

版权

版权©2017丹丹阴等。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。