超低界面张力强乳化复合型表面活性剂的研究

2022-09-11

目前油田开采进入中后期, 综合含水高, 油藏环境复杂, 三次采油已经成为中国陆上及海上油田提高采收率和提高单井产量的主体技术, 化学驱也成为三次采油提高采收率的主要技术手段, 其中聚合物驱日渐成熟, 三元复合驱和二元复合驱经过矿场试验的应用也在不断发展, 且动用地质储量7000多万吨[1-2、4]。随着二、三元复合驱的发展, 其对表面活性剂的要求也越来越高, 表面活性剂经过多年的发展也取得了一定的进展, 目前三次采油用表面活性剂能使油水界面张力降低至10-3m N/m, 有的甚至达到10-4m N/m, 但油水界面张力达到10-4m N/m后, 乳化性能则较差, 如果进一步提高乳化性能, 可实现采收率的大幅度提高[3]。应积极研制新的表面活性剂以适应油田三次采油日益发展的需求。

本文主要采用阴离子、非离子复合的方式形成一种既能达到超低油水界面张力, 又具有强乳化性能的新型表面活性剂, 以实现采收率的大幅度提高。

1 实验

1.1 实验试剂及材料

石油磺酸盐阴离子表面活性剂DM-01, 工业品;非离子表面活性剂NQ-03, 工业品;助剂SZJ-01, 工业品;聚合物为部分水解聚丙烯酰胺HTPW-112 (天津) , 水解度25.6%, 分子量为2500万;配制水为大港油田港西三区现场产出污水;实验用原油为大港油田港西三区西6-8-2井原油;实验温度:53℃。

1.2 实验仪器

TX-500C界面张力测定仪, 德国;电热鼓风干燥箱, 重庆四达实验仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 表面活性剂的复合

将石油磺酸盐与非离子表面活性剂以不同比例进行复配, 外加少量助剂形成新的表面活性剂, 命名为DCS系列表面活性剂。

1.3.2 复合表面活性剂性能的测定

1.3.2. 1 界面张力测定

港西三区污水配制不同浓度的表面活性剂溶液, 然后用TX-500C界面张力测定仪在53℃条件下测定表面活性剂与西6-8-2井原油界面张力。

1.3.2. 2 乳化性能测定

港西三区污水配制不同浓度的表面活性剂溶液, 将表面活性剂溶液与西6-8-2井原油以体积比为3:1加入具塞量筒中, 然后放置于53℃恒温箱中老化1h后用手来回震荡100次, 静置考察不同时间其乳化增溶率。

增溶率%= (乳化后原油体积-初始原油体积) /初始原油体积*100%

1.3.2. 3 驱油性能

实验用人造非均质岩心, 分别进行极限水驱以及聚/表二元驱, 实验步骤如下:

(1) 极限水驱:水驱5 PV至含水98%以上;

(2) 聚/表二元驱:首先水驱2PV, 而后进行0.65PV的二元驱 (聚合物浓度为2000mg/L, 表面活性剂浓度为0.4%) ;后续水驱至5 PV。

实验准备:

(1) 测定岩心的气相渗透率;

(2) 将岩心抽空2小时后, 饱和过滤好的污水测量孔隙度和水相渗透率;

(3) 将饱和好注入污水的模型放置在53℃恒温箱内恒温12小时以上;

(4) 模型饱和油, 至模型出口不出水为止, 计算原始含油饱和度;

(5) 油田污水配制浓度为2000 mg/L的聚合物HTPW-112溶液, 将聚合物溶液用0.1 mm不锈钢网过滤后, 灌入不锈钢容器;

(6) 通过恒流泵以5 m/d的速度进行驱替。

2 结果与讨论

2.1 非离子表面活性剂含量对油水界面张力的影响

实验表明石油磺酸盐阴离子表面活性剂复配非离子表面活性剂后降低界面张力能力提高, 阴离子与非离子的配比在5:1-4:1之间时效果最佳, 其中DCS-201、DCS-217在浓度为0.1%-0.6%范围内界面张力达到10-4m N/m数量级。

阴离子/非离子复配体系的降低油水界面张力能力高于单一组分, 主要是由于非离子表面活性剂中大部分含有聚氧乙烯链, 而聚氧乙烯链中的氧原子与水溶液中氢离子结合使非离子表面活性剂带一定正电性, 所以其与带负电的阴离子表面活性剂相互吸引, 两种表面活性离子在油水界面上的吸附相互促进, 表面活性离子之间不但没有一般表面活性剂那样的电斥力, 反而存在静电引力, 因而亲油基的排列更加紧密, 从而表现出优良的降低界面张力的能力。

2.2 非离子表面活性剂含量对乳化性能的影响

结果表明石油磺酸盐阴离子表面活性剂复配非离子表面活性剂后乳化性能提高, 并且阴离子与非离子的配比在5:1时效果最佳, 0.4%的表活剂浓度乳化增溶率达到90%。表活剂浓度从0.1%增加到0.6%, 乳化增溶率提高, 这是由于表活剂的浓度在溶液内部到油水界面形成浓度差, 体相中表活剂的浓度越大, 分布到油水界面的表活剂浓度越大, 乳化能力增强。