油田生产中驱油聚合物的筛选

纪冰

摘 要:本文在前人工作的基础上,建立了一系列对聚合物性能的评价方法,主要对聚合物摩尔浓度、耐盐性能、抗钙性能、耐温性能、耐油性能的影响、在以上的基础上又研究了聚合物泡沫的流变性能、泡沫尺寸分布以及配制泡沫钻井液等,并考察了表面活性剂结构类型、表面活性剂浓度、表面活性剂复配、聚合物的加入等因素对泡沫表观性能的影响,探讨泡沫的表观性能、微观机制和实际应用三者之间的内在联系。本文研究表明,起泡能力和表面张力往往不呈线形对应关系,引入能量的方式和大小对泡沫的形成有重要的影响,在引入能量相等的条件下,对比生成泡沫量的多少,以考察起泡能力才能给出对实际应用有指导意义的结论。

关键词:聚合物发泡剂驱油耐盐抗氧化

中图分类号:TE3 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(b)-0067-01

1文献综述

发泡剂在油田钻井领域的作用。随着世界能源需求的增加,对石油的开采量及开采效率的要求越来越高,常规的采油方法(一次和二次)一般仅能采出原油地质储量的1/3,约有2/3的原油仍滞留在油层中[1],三次采油技术是一种有效的提高采收率方法。三次采油技术可归纳为四种不同的类型:混相驱、热采、微生物驱、化学驱。虽然国外热采和气驱采油已进入工业化应用,并取得了很好的效果。1996年辽河锦45块N2泡沫辅助热水驱油提高采收率8%～10%,投入产出比1∶3.5;1999年胜利油田单家寺2块超稠油N2泡沫辅助蒸汽吞吐采油,单井3个月增产原油3000多吨;大庆油田北二东烃气泡沫复合驱现场实验,1990年1月开始,时经6年,在驱油效果方面不仅明显高于水驱,也优于三元符合驱,预计最终可以提高采收率25%泡沫驱油既能显著地提高波及效率,又可提高驱油效率,在一般情况下可以提高采收率10%～25%[2],因此它是一种比较有发展前途的三次采油方法。

2实验部分

2.1 表面活性剂的筛选

起泡剂为表面活性剂,包括阴离子起泡剂、阳离子起泡剂、非离子起泡剂、两性离子起泡剂、聚合物起泡剂和复合型起泡剂等。一般常用阴离子型起泡剂,如十二烷基苯磺酸钠(sDBs)、十二烷基硫酸钠(SDS)等。但在广度上和深度上都显薄弱,难以满足实际应用的需要。为此,需进一步研究盐浓度、温度、压力、原油的存在和表面活性剂的结构对泡沫性能的影响。

2.2 表面活性剂的优选

表面活性剂用量:为确定起泡剂的最佳加量,在蒸馏水中进行试验。结果表明,起泡剂在加量较少时具备较好的发泡能力,且随起泡剂加量的增加,发泡体积也不断增加。因此我们要首先确立起泡剂在某个加量时的发泡体积最大,泄液半衰期最长,稳定性最好。

2.3 试验方法

Waring Blender法是一种极为方便的评价泡沫性能的方法。它所用的药品少,试验周期短,使用条件不受限制,可作为标准评价方法之一。实验所用仪器是高速搅拌器,试验时,在量杯中加入200mL一定浓度的起泡剂溶液,高速(3000r/min)搅拌60s后,关闭开关,迅速将泡沫倒入带封口的1000mL量筒中,读取泡沫体积,表示泡沫的起泡能力;然后记录从泡沫中析出100mL液体所需的时间,称为泡沫的半衰期,主要采用该法进行评价。本实验采用的表面活性剂为:十二烷基磺酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(DBS)、AOS、油酸钠(sodiu)、聚乙二酸辛基苯基醚(trton X-100)。

2.4 实验步骤

(1)鉴定部分:取胜利油田发泡剂0.1,0.2,0.3…2.0g溶解于200ml蒸馏水中,在高速搅拌器以1000r/min的速度搅拌60s,观察发泡体积和泄液半衰期,由此得到一个最佳的用量。在这个用量上加入不同浓度的氯化钠溶液,测试发泡剂的耐盐性。

(2)样品测试:取一定质量的各种发泡剂样品,用蒸馏水稀释到250g,取200g进行试验,同样得到一个最佳用量。

(3)耐盐试验:在室温下配制不同浓度的盐溶液,加入上述各发泡剂的最佳量,用蒸馏水稀释到250ml,取200ml进行搅拌,由此可得到哪些发泡剂有较好的耐盐性能,耐盐性能好的发泡剂留以在后面的复配试验中应用。

(4)抗钙试验:试验的大体同耐盐试验基本相似,逐渐增大钙离子浓度,直到发泡剂发泡体积小于2倍为止,筛选出较好抗性的发泡剂,然后复配。

(5)抗温试验:取一定加量的发泡剂,在水浴中升温搅拌,测量出发泡剂可抗的最高温度,之后再加盐继续试验,观察发泡情况。

(6)抗油试验:试验分两部分,分别为加油后起泡和起泡后加油,发泡剂体系也分为两部分,一部分加盐,另一部分不加盐。试验得出抗油的最大浓度。

3结论

在前期的试验中我们在标准状态下对发泡剂自身的发泡性能和泄液半衰期进行筛选评价,之后我们在各种恶劣的条件(如油、盐等)下对发泡剂的性能做进一步的筛选,找出各发泡剂在各种条件下的性能较好的,再加入适当的稳泡剂,最终进行复配,如(1)通过摩尔浓度对发泡剂发泡的影响试验找出一个用量时发泡体积最大,泄液半衰期最长,例如AOS的最佳用量为0.2,NP-10的最佳用量为1.0。(2)在抗盐试验中我们将在上面试验中得到的各发泡剂的最佳用量加入到盐体系中,我们发现聚乙二酸辛基苯基醚和NP-10的性能都很好,在很高的盐度时都能达到发泡体积2倍以上。(3)在抗钙试验中油酸钠和NP-10的性能较好,尤其是NP-10,在极高的钙离子浓度下依然可以保持很高的发泡体积和很长的泄液半衰期。(4)在抗温抗盐理论指导下,通过起泡剂、稳泡剂的筛选和复配得到了抗温最高为90℃的抗高温高盐泡沫体系。(5)在抗油试验中,我们把发泡剂分为两个体系,分别为加盐体系和不加盐体系,对这两体系进行试验,也分为加油后起泡和起泡后加油,主要是为了应付在油田钻井中发生的意外情况。(6)在80℃下,研究油对不含盐、矿化度为18.25×104mg/L和20.3×104mg/L的泡沫体系的性能影响。通过实验发现,加油后起泡和起泡后加油均能增加不含盐的泡沫体系的泡沫稳定性;高矿化度下,油的加入破坏了泡沫的复合结构,使体系不能产生稳定的泡沫,但是一旦泡沫的结构形成后,油的加入对泡沫的稳定性影响较小。

参考文献

[l] 刘方等.石油开采中表面活性剂驱的应用与展望.精细与专用化学品,2000,22:9～11.

[2] 廖广志,李立众,孔繁华,张思富.常规泡沫驱油技术.石油工业出版社,1999.