聚合物驅(qū)原油乳狀液的穩(wěn)定性與破乳機(jī)理研究.pdf

1、聚合物驅(qū)作為一種比較成熟的三次采油技術(shù),已經(jīng)在各大油田得到廣泛應(yīng)用。目前聚合物驅(qū)所使用的聚合物主要為部分水解聚丙烯酰胺(HPAM),可以顯著的提高原油的采出率。HPAM使原油采出液水相粘度增大,油水乳化程度和強(qiáng)度都提高,從而導(dǎo)致油水沉降分離困難。目前對含聚采出液中活性組分的組成、結(jié)構(gòu)、以及采出液的穩(wěn)定性影響因素和處理對策缺乏系統(tǒng)深入認(rèn)識。
　　 本文系統(tǒng)研究了孤島油田原油及其組分的界面性質(zhì),并且探討了這些性質(zhì)與原油乳狀液穩(wěn)定性及

2、破乳性能的關(guān)系,在此基礎(chǔ)上。篩選出針對孤島油田含聚采出液的最佳破乳劑配方,并在現(xiàn)場試驗(yàn)中取得成功。采用色譜柱法將原油分成瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、飽和分和芳香分四組分;采用離子交換法將孤島原油按化學(xué)官能團(tuán)分離為酸性分、堿性分、兩性分和中性分,測定了原油及各組分的元素含量,相對分子質(zhì)量、紅外光譜。并系統(tǒng)研究了HPAM、泥沙、破乳劑等對原油及其組分油水界面膜的穩(wěn)定性、擴(kuò)張粘彈性質(zhì)和表面膜的膜壓-面積等溫曲線的影響。研究結(jié)果表明,孤島原油為重質(zhì)原油,膠質(zhì)

3、、瀝青質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,膠質(zhì)、瀝青質(zhì)中重組分的百分含量和雜原子含量均較高。孤島原油中酸堿四組分的含量大小順序?yàn)?中性分>酸性分>兩性分>堿性分;相對分子量大小順序?yàn)?兩性分>酸性分>堿性分>中性分,兩性分為原油中的重組分,結(jié)構(gòu)和組成相對復(fù)雜。H/C大小順序?yàn)?中性分>堿性分>酸性分>兩性分,酸性分的酸值最高,兩性分次之,堿性分較小,中性分的酸值最小,原油及酸堿四組分的IR光譜分析可知,含有S、N、O等雜原子的極性官能團(tuán)主要集中在兩性分、酸性分

4、和堿性分中。HPAM的濃度和分子量對原油及其組分模擬乳狀液穩(wěn)定性及破乳過程影響較大。原油及其組分的模擬乳狀液穩(wěn)定性依次為:瀝青質(zhì)>原油>膠質(zhì)>油分。瀝青質(zhì)的活性最強(qiáng),是影響原油乳狀液穩(wěn)定性最主要的組分;模擬體系加入HPAM后,對原油及三組分模擬油乳狀液的穩(wěn)定性及破乳影響各不相同,同時(shí)會(huì)導(dǎo)致生成中間相和脫出水水質(zhì)變差。
　　 本研究通過觀察乳狀液微觀形態(tài)發(fā)現(xiàn),液滴粒徑越小,液滴厚度越厚乳狀液越穩(wěn)定;瀝青質(zhì)穩(wěn)定乳狀液能力最強(qiáng);加入泥

5、沙能增加乳狀液穩(wěn)定性;將泥沙改性能有效降低乳狀液的穩(wěn)定性。泥沙的存在,使得表面膜的膜壓升高、拐點(diǎn)前移。泥沙對原油界面膜擴(kuò)展粘彈性有顯著影響,隨著泥沙濃度的增加,擴(kuò)張模量增加,相角增加,擴(kuò)張彈性增加,擴(kuò)張粘度增加。原油及其組分的π-A/A0等溫曲線各不相同。原油及其極性組分表面膜終壓順序是:瀝青質(zhì)>原油>膠質(zhì)>飽和分>芳香分,瀝青質(zhì)終壓遠(yuǎn)高于其它組分的。原油及其酸堿組分表面膜終壓的順序是:兩性分>酸性分>堿性分>原油>中性分,其中兩性分膜

6、強(qiáng)度最大。隨著pH值增加,芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和原油的π-A/A0等溫線的表面膜膜壓增加;隨水相中HPAM濃度的增加,原油、酸性分、兩性分和中性分油水表面膜膜壓升高,堿性分的膜壓有所降低。隨水相中HPAM分子量的增大中性分的表面壓降低,原油、酸性分、堿性分和兩性分的表面壓在HPAM分子量為3.70×106 g·mol-1時(shí)最高,而在7.12×106 g·mol-1時(shí)最低。隨著水相中HPAM濃度的增加,原油及各組分的膜壓升高,HPAM分子

7、量越小,表面膜膜壓越高。PHPAM的分子量和濃度對原油及其酸堿四組分的擴(kuò)張模量、擴(kuò)張粘度、擴(kuò)張彈性有很大的影響。隨著PHPAM分子量的增大孤島原油以及酸堿四組分的油水界面膜擴(kuò)張模量、擴(kuò)張粘度、擴(kuò)張彈性均先增大后減小,其中HPAM的分子量為7.6×106 g·mol-1時(shí)形成的油水界面穩(wěn)定性最高,說明水相中的}tPAM分子量的大小對原油乳狀液油水界面的穩(wěn)定性影響較大。在實(shí)驗(yàn)采用的HPAM分子量范圍內(nèi),原油和兩性分的油水界面穩(wěn)定性最好,酸性

8、分、堿性分和中性分的界面穩(wěn)定性次之;隨著PHPAM濃度的增加,孤島原油及酸堿四組分油水界面膜的擴(kuò)張模量持續(xù)增加,說明濃度越高,油水界面的穩(wěn)定性越高,形成的乳狀液越穩(wěn)定,不易破壞。在實(shí)驗(yàn)所選用的濃度區(qū)間原油的擴(kuò)張模量最大,酸性分的擴(kuò)張模量最小。隨著擴(kuò)張頻率的增加孤五原油及酸堿四組分的HPAM油水界面膜擴(kuò)張模量、擴(kuò)張彈性、相角增大,擴(kuò)張粘度減小。在整個(gè)頻率區(qū)間,原油的擴(kuò)張模量遠(yuǎn)大于各組分,酸性分的擴(kuò)張模量最小,兩性分、中性分、堿性分的油水界

9、面膜的擴(kuò)張模量相當(dāng)。
　　 本文考察了四種不同結(jié)構(gòu)的破乳劑對原油及其酸堿四組分表面膜壓的影響。支鏈型破乳劑AE8025可以顯著減小原油及其酸堿組分的表面膜壓,并且隨著破乳劑濃度的增加,膜壓逐漸降低;AE8025對酸性分、堿性分和兩性分表面膜壓的降低程度要大于中性分的;破乳劑對原油及其酸堿四組分的表面膜壓降低程度與其結(jié)構(gòu)有關(guān),與直鏈型破乳劑相比,支鏈型破乳劑降低孤島原油及其酸堿組分的表面膜壓的能力更強(qiáng);當(dāng)濃度相同時(shí),破乳劑對堿性分

10、表面膜膜壓的影響遠(yuǎn)大于其它三種組分。不同結(jié)構(gòu)的破乳劑對原油及其極性組分的界面膜壓影響較大。隨著破乳劑濃度的增加,原油及其組分的膜壓都減小。不同破乳劑對原油及其不同組分的膜壓及破乳效果有不同影響。加入HPAM后,由于HPAM在油水界面的吸附而增加了界面膜的強(qiáng)度,使得破乳劑的破乳效果降低,但支鏈型的破乳劑的效果要好于直鏈型。研發(fā)了針對孤五聯(lián)含聚采出液處理的破乳劑SD-5,現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)取得了明顯的效果,外輸原油含水由實(shí)驗(yàn)前的1.22％將為0.70