聚驱与二元复合驱采出液乳化稳定性评价及对比

单莉娜，魏立新

（东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆163318）

聚驱与二元复合驱采出液乳化稳定性评价及对比

单莉娜1，魏立新2

（东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆163318）

为比较聚驱与二元复合驱采出液的乳化稳定性，以便分析采出液中的复杂成分及进行下一步的分离破乳等处理，可以对实验室内模拟制备的聚驱和二元复合驱的采出液进行稳定性评价，依据正交实验原理，设计并进行实验，对实验结果进行分析，得到各配制条件对乳状液稳定性的影响程度，并对比聚驱与二元复合驱采出液的乳化稳定性。

聚驱；二元复合驱；对比；正交实验；乳化稳定性

目前，三次采油主要有聚合物驱，聚/表二元复合驱及碱剂/表面活性剂/聚合物驱（ASP）3种驱油方式，但由于三元复合驱中碱对地层的伤害较大，致使三元复合驱的应用受到限制，聚驱与二元复合驱的应用越来越广泛。同时，采出液的成分变得更加复杂，对采出液的处理也直接影响了化学驱技术的发展[1-3]，因此，室内模拟制备聚驱与二元复合驱的采出液并进行乳化稳定性[4，5]评价及对比，对化学驱技术的发展具有一定的意义。

1 乳化稳定性

1.1 乳化稳定性理论

乳状液的不稳定形式主要有以下4种：絮凝、聚并、分层和相分离，见图1。

1.2 用流变性表征乳状液的稳定性

乳状液的稳定性与很多因素有关[6,7]，其中包括界面张力、界面膜、乳状液的粒径分布、电负性和流变性等，本文选择将流变性作为分析乳状液稳定性的指标，对模拟制备的乳状液进行稳定性评价。

图1 乳液状的不稳定形式Fig.1Unstable form of emulsion

2 设计并进行流变实验

2.1 正交实验方案设计

利用SPSS软件正交实验设计模块对验方案进行设计，得到聚合物驱及二元复合驱采出液稳定性评价正交实验方案见表1、2。

表1 聚驱正交实验方案及实验结果Tab.1 Orthogonal experimental scheme and experimental results of polymer flooding

表2 二元复合驱正交实验方案及实验结果Tab.2 Orthogonal experimental scheme and experimental results of binary compound flooding

将流变实验得到的结果——不同实验方案下，剪切率与粘度的关系根据流变方程的形式进行拟合，得到各组实验的粘稠系数K，并将粘稠系数K的值作为分析各组实验方案乳化稳定性强弱的指标。

2.2 流变实验结果分析

2.2.1 聚驱流变实验结果分析选择聚驱实验中的部分实验（前8组），将流变曲线进行对比，绘制见图2。

可以初步得到乳状液粘度的变化主要由含聚浓度影响的结论，即含聚浓度越高，乳状液抗剪切能力越强，稳定性越强。

利用SPSS进一步定量分析配制条件对制备的乳状液稳定性的影响程度及各影响因素对乳状液稳定性的影响规律。

表3 聚驱乳状液流变性的影响因素主体间效应的检验Tab.3 Test of the effect of the main factors on the influence factors of rheological property of polymer flooding emulsion

根据SPSS方差分析输出的结果可以看出，含水率、温度、含聚浓度3个因素的显著性指数为0.013，0.043，0.008，均小于显著性水平0.05，具有统计学意义，即各因素均对实验结果存在显著性影响，其中影响程度为含聚浓度＞含水率＞温度。

表4 含水率对聚驱乳状液流变性的影响Tab.4 Effect of water content on the rheological properties of polymer flooding emulsion

表5 温度对聚驱乳状液流变性的影响Tab.5 Effect of temperature on the rheological properties of polymer flooding emulsion

表6 聚合物浓度对聚驱乳状液流变性的影响Tab.6 Effect of polymer concentration on the rheological properties of polymer flooding emulsion

由表3～6可以得出，（1）含水率越小，粘稠系数越大，抗剪切能力越强，乳状液稳定性越强；（2）低于某一温度时，粘稠系数随着温度的增加而增大，高于该温度时，粘稠系数随着温度的升高而较小，本次聚驱实验中为40℃时粘稠系数最大，乳状液稳定性越强；（3）含聚浓度越大，粘稠系数越大，抗剪切能力越强，乳状液稳定性越强。

2.2.2 二元复合驱流变实验结果分析通过对二元复合驱的流变曲线进行对比，同样可以初步得到乳状液粘度的变化主要由含聚浓度影响的结论。进一步进行定量分析。

表7 二元复合驱乳状液流变性的影响因素主体效应的检验Tab.7 Test of the effect of the main factors on the influence factors of rheological property of sp flooding emulsion

根据SPSS方差分析输出的结果可以看出，含水率，温度，含聚浓度和表活剂浓度四个因素均对乳状液稳定性存在显著性影响，其中影响程度为含聚浓度＞含水率＞表活剂浓度＞温度。聚合物对乳状液稳定性的影响大于表面活性剂[6]。由表2～4可以得到结论：二元复合驱采出液配制条件：含水率、温度、含聚浓度，对乳状液流变性的影响规律与聚驱规律，同时表活剂浓度的增加也有利于提高乳状液稳定性[7]，但其作用效果不如聚合物对乳状液稳定性的影响大。

表8 含水率对二元复合驱乳状液流变性的影响Tab.8 Effect of water content on the rheological properties of sp flooding emulsion

表9 温度对聚驱乳状液流变性的影响Tab.9 Effect of temperature on the rheological properties of sp flooding emulsion

表10 聚合物浓度对聚驱乳状液流变性的影响Tab.1 0Effect of polymer concentration on the rheological properties of sp flooding emulsion

表11 表活剂浓度对聚驱乳状液流变性的影响Tab.11Effect of surfactant concentration on the rheological properties of sp flooding emulsion

2.2.3 聚驱与二元复合驱流变实验结果对比分析将聚驱与二元复合驱的实验结果进行对比，绘制部分流变实验结果如下。

图3 聚驱与二元复合驱第一组实验结果对比Fig.3 Comparison of the first set of experiments of polymer flooding and sp flooding

图4 聚驱与二元复合驱第一组实验结果对比Fig.4 Comparison of experimental results in the second group of polymer flooding and sp flooding

图5 聚驱与二元复合驱第一组实验结果对比Fig.5 Comparison of experimental results in the third group of polymer flooding and sp flooding

图6 聚驱与二元复合驱第一组实验结果对比Fig.6 Comparison of experimental results in the fourth group of polymer flooding and sp flooding

各组对比实验均为相同含水率，相同温度，相同含聚浓度，区别仅为是否添加表面活性剂。可以看出添加表面活性剂之后的二元复合驱乳状液更快进入稳定状态，同时也说明二元复合驱的效果在一定程度上优于聚合物驱。

3 结论

（1）通过对聚驱/二元复合驱的流变曲线进行对比，初步得到乳状液粘度的变化主要由含聚浓度影响的结论，即含聚浓度越高，乳状液抗剪切能力越强，稳定性越强。

（2）含水率、温度、含聚浓度、表活剂浓度均与乳化稳定性存在显著性影响，其中聚驱采出液配制条件的影响程度为含聚浓度＞含水率＞温度，二元复合驱配制条件的影响程度为含聚浓度＞含水率＞表活剂浓度＞温度。

（3）含水率越小，含聚浓度越大，表活剂浓度越大，乳状液稳定性越强。乳状液稳定性随温度的增加先增强后减弱。

（4）得到聚驱乳状液稳定性最强时配制条件的组合是：含水率60%，温度40℃，聚合物浓度800mg· L-1；得到二元复合驱乳状液稳定性最强配制条件的组合时：含水率60%，温度40℃，聚合物浓度800mg·L-1，表活剂浓度300mg·L-1。

［1］杨振宇，陈广宇.国内外复合驱技术研究现状及发展方向［J］.大庆石油地质与开发，2004,23（5）：94-96.

［2］郭万奎，程杰成，廖厂志，等.大庆油田三次采油技术研究现状及发展方向［J］.大庆石油地质与开发，2002,21（3）：1-6.

［3］李圣勇，李圣涛，陈馥.聚合物驱提高采收率发展现状与趋势［J］.化工时刊，2005,（8）：13-15.

［4］丁德盘，孙在春.原油乳状液的稳定与破乳［J］.油田化学，1998,15（1）：82-86.

［5］李静.驱油剂对原油乳状液稳定性影响规律的研究［D］.东营：中国石油大学,2008.

［6］高洪峰.河南油田二元复合驱采出液稳定机理与与处理方法研究［D］,大庆：东北石油大学,2011.

［7］郭东红，李森，袁建国.表面活性剂驱的驱油机理与应用［J］.精细石油化工进展，2002，3（7）：36-41.

Evaluation of emulsion stability of polymer flooding and compound displacement of two elements

SHAN Li-na1，WEI Li-xin2
（School of Petroleum Engineering，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China）

In order to compare the produced liquid emulsion stability of polymer flooding and SP flooding,and to analyze the complex composition in the produced liquid and the next step of the demulsification treatment, through the stability evaluation of the produced fluid of polymer flooding and SP composite flooding in laboratory simulation,on the basis of orthogonal the principle,design and conduct experiments,analyze each influence of preparation conditions on the emulsion stability of the experimental results,and compared with the produced liquid emulsion stability of polymer flooding and SP flooding.

polymer flooding;SP flooding;comparison;orthogonal test;emulsion stability

TE357

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170343

2016-12-01

单莉娜（1992-），女，黑龙江哈尔滨人，在读硕士研究生，研究方向：为油气集输与矿场加工。

导师简介：魏立新（1973-），男，教授，博士生导师，主要研究方向：油气储运工程优化与节能降耗技术。