三元复合稠油化学降粘的室内研究
化学剂对复合体系表观粘度影响研究
化学剂对复合体系表观粘度影响研究张尚武(中石化华北局盐池采油厂,宁夏盐池 751506) 摘 要:本文针对化学剂对三元复合驱体系的表观粘度的影响进行研究,通过实验验证了在三元复合体系中碱为相对分子质量非常低的无机盐,表面活性剂为平均当量只有200～550的低相对分子质量的化学剂。
它们本身对溶液粘度没有贡献。
但是,它们对含有聚合物的三元复合体系的粘度有影响。
无论加入的聚合物是部份水解聚丙烯酰胺HPA M 还是疏水缔合聚合物AP -P 4。
关键词:表观粘度;三元复合驱;驱油效率 中图分类号:T E357.46+3 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)16—0005—02 表面活性剂-碱-聚合物(ASP)三元复合驱油技术作为近些年发展起来的三次采油新技术,已从室内配方研究推广到了大规模的矿场试验及工业化应用阶段。
在三次采油方法中,由于地层的非均质性,要求注入的驱油体系必须具有一定的粘度,因此,通常加入一定量的聚合物,例如部份水解聚丙烯酰胺、疏水缔合聚合物以及其它可以增加溶液粘度的物质来改善驱油体系与原油的流度比。
因此,研究聚合物与碱和表面活性剂等化学剂之间的相互作用,对于矿场试验的流度设计具有十分重要的意义[1]。
1 实验准备实验仪器:体系粘度由Br ookfieldDV-III 型粘度计测定;实验在温度(45℃)下进行,聚合物:西南石油大学生产的水缔合聚合物AP -P 4、大庆生产的HPAM 部分水解聚丙烯胺聚合物,表面活性剂:大庆生产的CDS-1石油磺酸盐,碱:工业NaOH,实验用水为盐池采油厂采出水。
2 结果与讨论在绝大多数油层非均质变异系数的0.65—0.85的范围内,体系粘度对驱油效果的影响最大(如图1所示)。
因为,在注入许可的条件下,只有当体系粘度达到一定程度后,才能使具有驱油效率的碱/表面活性剂溶液进入到渗透率相对较低的层位和部位,而这部分层位和部位往往是水驱很难将这部分油驱出。
化学剂对三元复合驱体系性能影响的研究
化学剂对三元复合驱体系性能影响的研究李欣欣【摘要】三元复合体系粘度、与原油闻的界面张力以及乳化能力对驱油效果有直接的影响,并且已经成为评价三元复合驱体系性能的重要指标.本文主要研究了复合体系中各种化学剂对体系性能的影响规律,并对影响机理进行了初步的探讨.研究结果表明,NaOH与原油易生成W/O型乳状液,碱和表面活性剂浓度对平衡界面张力有很大的影响,且二者均存在最佳浓度范围.碱的加入可以使聚合物溶液的粘度大幅下降,表面活性剂却可以使溶液粘度小幅上升.矿化度的增加可以引起聚合物溶液粘度下降,2500万HPAM的三元复合体系受矿化度影响较小,而疏水缔合Ⅰ型三元复合体系的粘度随着NaCl浓度的增加而增加.【期刊名称】《内蒙古石油化工》【年(卷),期】2015(000)017【总页数】4页(P4-7)【关键词】三元复合驱;化学剂;粘度;界面张力;原油乳化【作者】李欣欣【作者单位】大庆油田勘探开发研究院,黑龙江大庆163712【正文语种】中文【中图分类】TE357.46+3三元复合驱（alkali－surfactant－polymer flooding，ASP）是20世纪80年代在二元复合驱基础上发展起来的新技术，该体系综合发挥了聚合物、碱和表面活性剂的协同效应，通过提高驱油效率和其在油层中的波及系数而大幅度提高原油采收率［1］，作为一种既经济又有效率的三次采油技术被各大油田广泛采用。
三元复合驱技术克服了聚合物驱只是扩大驱替液在油层中的波及体积，不能降低油层的最终残余油饱和度的缺点，其不仅能与原油形成超低界面张力，而且还具有较高的粘度，可大幅度提高原油采收率。
因此，其良好的驱油效果引起了国内外学者的广泛关注［2］。
评价三元复合驱体系性能的主要指标有：三元复合体系与原油间的界面张力、体系粘度以及原油与体系的乳化能力等［3］。
本文系统的研究了碱、盐、表面活性剂等化学剂对油水界面张力、三元复合驱体系粘度、原油乳化程度的影响，并对影响机理做了初步的探讨。
稠油的类乳化复合降粘作用机理
1 乳化降粘机理
表面活性剂水溶液与稠油形成的 OPW 乳状液 的粘度, 主要取决于分散介质( 即水外相) 的粘度, 内 相的体积分数也有相当大的影响。根据不同实验方 法得到的描述乳状液粘度的经验公式很多, 其中较 常用的有 3 个[1~ 4] 。
1. 1 Einstein 公式 当分散相( 油内相) 的体积分数 < 小于 0. 02 时,
1. 3 Richardson 公式
水包油乳状液的粘度也可用 Richardson 指数公 式来表示:
G= G0 exp ( k<)
( 3)
式中 k 称为 Richardson 常数。由于实验的条件性很 强, 不同研究者研究不同体系得出的 k 值有很大的 差别( 表 1) 。但无论 k 取何值, 式( 3) 均说明随着内 相体积分数的增加, 乳状液粘度呈指数增加趋势。
3 12
油田 化学
2002 年
1. 2 Hatschek 公式
对较浓的乳状液, Hatschek 公式比较合适:
G= G0P[ 1- ( h<) 1P3 ]
( 2)
式中 h 为一校正系数, 称为体积因素, 一般随内相浓 度的增加而降低, 对乳滴分布不均的 OPW 乳状液, h 多取 1. 3 左右。这说明 G 与 G0 成正比, 且随 < 变 化很大, 比如 <= 0. 1 时, GPG0 = 2; <= 0. 5 时, GPG0 = 7. 5; <= 0. 85 时, GPG0= 29. 5。< 愈大, GPG0 的增加幅 度愈大。
三元复合驱技术研究
三元复合驱技术研究摘要:三元复合驱是20世纪80年代中期提出的三次采油新方法。
它是由碱/表面活性剂/聚合物复配而成的三元复合驱油体系，既有较高的粘度，又能与原油形成超低界面张力，从而提高原油采收率。
关键词：三元复合驱；成垢；技术三元复合驱是20世纪80年代中期提出的三次采油新方法。
它是由碱/表面活性剂/聚合物复配而成的三元复合驱油体系，既有较高的粘度，又能与原油形成超低界面张力，从而提高原油采收率。
但是，在驱油体系注入地层的过程中，当碱性的化学剂注入地层后，受地层温度、压力、离子组成和注入体系的pH值等因素的影响，与地层岩石和地层水发生包括溶解、混合和离子交换在内的多种反应。
一方面，碱性三元液中的钠离子与粘土中的钙、镁离子发生置换，形成钙、镁的氢氧化物沉淀；另一方面，在地层岩石组分中有长石、伊利石、高岭石、蒙脱土等，碱也能与这些组分作用生成Si、Al等离子，进入地层水中，打破地下液体原有的离子平衡，随着地层条件的改变又形成新的矿物质沉淀，产生大量的硅铝酸盐垢。
这些由于碱的存在而引起的垢沉积，不仅造成卡泵现象，影响抽油机的正常生产及试验的顺利进行，而且还会堵塞油层孔隙，降低驱油剂的波及系数，并使油层受到伤害，影响最终采收率。
我国大庆油田已完成的5个三元复合驱先导性矿场试验,使用NaOH的为4个试验区,在这4个试验区中,除杏五区外,均不同程度地出现结垢现象,结垢发生在采出环节,包括油井近井地带、井筒举升设备和地面集输设备,以中心采出井最为严重,也最为典型。
因此，确定三元复合驱的成垢条件及界限，研究三元复合驱过程中垢的形成机理，找出对策，保证三元复合驱技术的成功有重要意义。
一、结垢状况分析为了确定三元复合驱垢样的晶型及组成，了解试验区的结垢情况，对试验区垢样进行分析。
（一）垢样分析取三元复合驱矿场试验区垢样，如采用大庆油田采油四厂杏二西三元复合驱扩大性矿场试验区垢样为例。
具体过程为：采用-射线衍射进行物相分析，确定矿物的晶型，用-光电子能谱确定元素组成，用化学分析法确定典型氧化物的含量。
三元复合驱油机理实验研究_徐子健
第44卷第1期 当 代 化 工 Vol. 44，No.1 2015年1月 Contemporary Chemical Industry January，2015收稿日期： 2014-06-20 作者简介：徐子健（1990-），男，河北廊坊人，硕士生，研究方向：油气田开发工程。
E-mail：guanyu9008@。
通讯作者：潘一（1976-），男，副教授，博士，研究方向：油气田开发工程。
E-mail：panyi_bj@。
三元复合驱油机理实验研究徐子健，王 斅，王 云，潘 一（ 辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001）摘 要： 三元复合驱提高采收率技术于上世纪80年代开始广泛应用，指碱剂、表面活性剂、聚合物按一定比例混合作为注入液注入地层。
相对于热水驱及一、二元三元复合驱，三元复合驱能更好的降低油水间的界面张力，扩大波及体积，因此具有更好的开采效果。
通过三维井网模型实验，与热水驱实验结果进行对比，分析了宏观和微观角度下的三元复合驱提高采收率机理。
关 键 词：三元复合驱油；物理模拟；采收率；机理分析中图分类号：TE 357 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）01-0024-03Experimental Study on the Mechanism of ASP FloodingXV Zi-jian ，WANG Xiao ，WANG Yun ，P AN Yi（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China ）Abstract : ASP flooding enhanced oil recovery technique is to inject the mixture of alkali, surfactant and polymer into the formation; it has been widely used since 1980s. Among all kinds of flooding techniques, ASP flooding can best reduce the interfacial tension between oil and water, and expand swept volume, so it has the best exploitation effect. In this paper, based on three-dimensional network model experiments, compared with hot water flooding experimental results, EOR mechanism of ASP flooding technique was analyzed from the macro and micro perspectives. Key words : ASP flooding ；Physical simulation ；Recovery ratio ；Mechanism analysis三元复合驱是一种进一步提高水驱油藏采收率的重要方法[1]。
中原内蒙矿区稠油-超稠油油藏乳化降粘室内实验研究
表明：表面活性剂对普通稠油Ｍ８—３和ＪＺＰｌ拉丝时 的油滴表面圆滑．界面张力测得较小。特稠油Ｊ１２和 超稠油Ｘ１４—１４０８拉伸时油滴拉丝形状不规则，周 边不齐，测得的界面张力也比普通稠油大。 ４乳化剂的复配研究 表面活性剂复配可以很好地改善单一表面活性 剂的性能，有利于稠油乳化和形成的乳状液稳定，通 常某一种特定的降粘剂只适合于某一种稠油。乳化 是一个油一水界面能增大的过程，涉及界面能的变
ｂａｌａｎｃｅ）即亲水
测定界面张力。由实验可知，在一定范围内，随温度
亲油平衡。乳化剂的ＨＬＢ值是乳化剂分子亲油亲水 性的一种相对强度的数值量度。ＨＬＢ值低，表示分
子的亲油性强，是形成ｗ／ｏ型乳状液的乳化剂； ＨＬＢ值越大坝Ⅱ亲水性越强，是越易形成ｏ／ｗ型乳
的升高，界面张力值波浪形变化。
３．３粘度的影响 原油Ｍ８—３、Ｊ２Ｐ１、Ｊ１２、Ｘ１４—１４０８分别加入表 面活性剂Ｓ１，浓度为ｌ％，矿化度为２５００ｍｇ／Ｌ。在
和表面活性剂混表＋Ｔ４溶液，浓度分别为０．５％、 １％、２％、３％；完全溶解后在４０℃下分别用Ｊ２Ｐ１和 Ｍ８～３原油测定溶液油水界面张力值。
性剂是实现稠油乳化降粘的关键。采用非离子、阴离 子、阴非离子、两性离子等４种类型的表面活性剂， 表活剂浓度与矿化度浓度：５０００ｍｇ／Ｌ，原油：Ｍ８—
３，吉２一平ｌ、锡１４—１４０８，开展初步乳化实验，单一 组分的表活剂溶液常温观察可乳化但不稳定，难以 形成稳定的水包油型乳状液，需要复配２—３种表活 剂以形成混合体系。非离子、阴离子、阴非离子三种 类型的表面活性剂乳化效果较好。 ２表面活性剂ＨＬＢ值的测定
水动态界面张力综合研究。 ５乳化降粘剂的评价研究
５．１
验，水相中乳化剂浓度为０．５％，３０＂Ｃ时，原油粘度由 １５３０００ｍＰａ・Ｓ降至１８ｍＰａ・Ｓ左右。Ｘ１４—１４０８井
稠油降粘技术研发及应用
稠油降粘技术研发及应用稠油是指粘度较高的原油，在开采和输送过程中常常会出现降粘的需求。
稠油降粘技术的研发及应用对于提高油田开采效率、降低成本、延长井寿具有重要意义。
本文将从稠油降粘技术的研发背景、主要方法及其在工业领域的应用等方面进行介绍。
稠油降粘技术的研发背景随着全球能源需求的不断增长，传统石油资源逐渐减少，油田产量的稳定提高成为各国的共同目标。
然而，稠油的开采和输送过程面临着粘度高、流动性差等问题，降低了开采效率和输送能力，增加了生产成本。
因此，稠油降粘技术的研发成为了当前石油工业领域的研究热点之一。
稠油降粘技术主要方法稠油降粘技术主要包括物理方法、化学方法和热力学方法三种方法。
物理方法是通过机械能、超声波等手段对稠油进行物理作用，改变其粘度。
常用的物理方法包括剪切、振荡、高压处理等。
剪切是通过搅拌、搅拌、搅拌等手段将稠油进行物理剪切，使其粘度降低。
振荡是通过振动装置对稠油进行振动，改变其分子结构，降低粘度。
高压处理是通过对稠油施加高压力，增加其流动性。
化学方法是通过添加特定的化学物质，改变稠油分子结构，降低粘度。
常用的化学方法包括添加表面活性剂、添加溶剂、添加改性剂等。
表面活性剂的添加可以改善稠油和水的亲和性，使其形成胶状液体，降低粘度。
溶剂的添加可以改变稠油的分子结构，使其变得更加流动。
改性剂的添加可以通过改变稠油分子链的结构和长度，降低粘度。
热力学方法是通过对稠油进行加热处理，改变其粘度。
热力学方法主要包括低温处理和高温处理两种。
低温处理是通过将稠油降至低温，使其粘度降低。
高温处理是通过对稠油进行加热，使其分子运动加快，粘度降低。
稠油降粘技术在工业领域的应用稠油降粘技术在工业领域的应用主要体现在油田开采和输油管道输送方面。
在油田开采方面，稠油降粘技术可以提高开采效率，降低生产成本。
降低原油粘度后，可以提高油井的产量，延长油井寿命。
此外，稠油降粘技术还可以解决开采过程中产生的沉积、堵塞等问题，保证油井的正常生产。
邳艳英--AMPS_AA_MA三元共聚物的合成及降粘性能
1 C lem en ts W R. SPE 13614 2 邳艳英等 . 油田化学. 1996, 13 (2) : 1722174, 177
考
文
献
PR EPA RA T I ON AND PRO PER T IES O F AM PS AA M A T ER POL YM ER S A S V ISCO S IT Y R EDU CER FO R DR I LL I N G FLU I DS
Γa
(m Pa s) 10. 5 8. 5 35 52
Γ p
(m Pa s) 9. 0 7. 0 5. 0 8. 0
Σ0
( Pa ) 1. 5 1. 5 30 44
Η 1 Η 10
( Pa Pa ) 0. 5 6. 0 2. 0 5. 0 20 24 30 32
2. 5 在强碱性泥浆中的性能
经 0. 5% 共聚物样品处理的 pH = 12. 32 的强碱性泥浆的室温流变性能列于表 6。M A
Γa
(m Pa s) 11. 0 13. 0 11. 0 12. 0 22. 0
Γ p
(m Pa s) 9. 0 11. 0 9. 0 8. 0 7. 0
Σ0
( Pa ) 2. 0 2. 0 2. 0 4. 0
Η 1 Η 10
( Pa Pa ) 1. 0 7. 5 1. 0 5. 5 0. 5 2. 0 6. 0 14. 0
1 实验部分
1. 1 三元共聚物合成 AM PS AA M A 三元共聚物按文献 [ 2 ] 方法和条件合成。 所用 AM PS 为本院工业产品, AA 和 M A 为化学纯试剂。 测定性能使用的共聚物样品的主要结构参数 ( 投料摩尔比, 分子量 M W ) , 分子量分布 PD ) 列于表 1。
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为２ 一 ％时， ％ ５ 该乳状液在２ ４ｈ — 内能保持一定
的稳 定性 。
２ 实验 部分 ２ １ 试剂 与仪器 ．
油化学降粘技术成本较低 ， 由于受开发技术、 但 油 气层保护及稠油后续处理等方面的限制， 没有得 到推广应用。笔者利用地层条件 ， 将磺化剂和氧 化剂 以乳状 液形 式 注 入地 层 稠 油 中 ， 化 剂 与稠 磺
油 中含活性 苯环 的大分 子 反 应 ， 在苯 环 上 引 入磺
试剂： 新疆 某油井 稠油 ， 度 为１１３８ｇｍ 密 ．０ ／ Ｌ （０℃） 粘 度 ８９３ｍ ａｓ ５ ２ ， ６ Ｐ ・（Ｏ℃ ） 胶 质 和 沥 青 ，
酸基。磺酸基是强亲水基 ， 从而改善稠油的流动 性。氧化剂能使胶质、 沥青质分子中的长碳链 断
钾对 稠 油 粘 度 影 响 较 小 ， Ｈ ０ 在 井 底 温 度 下 而 ： 会 产生 气体 ， 成 微 泡 沫 乳状 液 。过 氧化 苯 甲酰 形 和Ｙ Ｊ Ｈ 一１具 有 强 氧 化 性 ， 能使 大分 子 长 碳 链 断
用 Ｓ Ｐ０７ Ｙ ３０ Ｂ一Ⅱ型 石 油 和合 成 液 抗 乳化 性
２１ ０ ０年 ７月
陈大钧等． 三元复合稠油化学降粘 的室 内研究
１ ５
轴上 ， 通恒 温 水浴３ ｎ 打开 测 试开 关 ， 指针 ０ｍｉ后 待 稳定 后读 取读 数 。
２ ２ ２ 乳 状 液稳定 性 测定 ．．
从 图 ２可 以看 出 ， Ｍ Ｏ ， Ｋ ｎ 过硫 酸 铵和 过硫 酸
量均为４５ ， ．％ 表面活性剂加量为０５ ， ．％ 碱加量Ｏ２ ．％。在此条件下 ， 体系的降粘率为２％ 一 ６ ２ ３％。 关键词 稠油 磺化 氧化 乳化 碱 降粘率
国 内稠 油开 采主要采 用蒸 汽吞 吐 、 蒸汽 驱 、 火 驱等 热采技术 ， 以聚合 物驱 、 面 活性 剂驱 或多 辅 表 相 复合 驱 ¨ 。热 采 技 术 的应 用 使 油 井 的动 用 程 】
入 地层 ， 产生腐 蚀井 筒 、 害地层及 反应不 均匀 会 伤
等问题 ， 因此将磺化剂、 氧化剂和碱加入水包油乳
状 液 中 注人 地 层 。在 温 度 为８ ０—１０℃ 、 含 量 ２ 盐
度提高， 生产周期延长， 采收率达２ ％以上 ， ０ 但热
采过程 消耗 大 量 的石 油 与 天然 气 ， 成本 较 高 。稠
摘
要
研究 了磺化、 氧化稠油化学降粘方法 。根据稠油降粘剂评价标准 ， 确定实验条 件为 ： 反
应温度 ７ ０℃ ， 反应时 间 １５ｈ 测试 温度 ５ ． ， ０℃ ， 测试仪器 Ｎ Ｊ ７ Ｄ 一 ９型旋 转粘度计。考察 了磺化剂加
量、 氧化剂加量、 表面活性剂加量及碱加量对稠油粘度 的影 响。确定最佳配方为 ： 磺化剂 、 氧化 剂加
若磺化剂、 氧化剂和碱直接以水溶液形式 注
收稿 日期 ：００— ４— ７ ２１ ０ ２ 。 作者简介 ： 陈大钧 ， 教授 ， 博士生导师 ， 应用化学 国家级特 色 专业和省级重 点学科 建设 负责人 ， 主要从 事复杂 油气井 完 井、 固井、 油气井增产措施 的化学 工作液 、 料、 材 化学助剂 和 施工工艺技术的研究开发 。
生成盐 。
２ ２ １ 粘 度测定 ．．
用 Ｎ Ｊ一７ Ｄ ９型旋 转粘 度计 测 定稠 油 的粘 度 。将待测样品倒人测试容器 至口端， Ｊ 插入转 筒， 将待测容器放在托架上 ， 将转筒悬挂于仪器连
（） ３ 向地 层 中注人 碱 ， 和稠 油 中 的石 油酸 ， 中 生成表 面 活性物 质 。
石
１ ４
油
化
工
进
展
ＡＤＶ Ａ ＡＮＣ Ｓ Ｉ １Ｉ Ｅ Ｐ Ｔ ＯＣＨＥＭＩ ＡＬ Ｅ Ｎ ７Ｎ Ｅ Ｒ Ｃ Ｓ
第 ｌ 卷第 ７期 ｌ
三 元 复 合 稠 油 化 学 降 粘 的 室 内研 究
陈大钧 邓英江 张 颖 郭东旭 徐 浩然
（ 西南石油大学化学化 工学 院， 成都 ６ ００ ） １５０
质含量为５ ．６ ； ４５ ％ 含有苯环的磺酸盐 Ｈ Ｊ Ｉ常 Ｈ— ，
温下溶 于有 机 溶 剂 和 水 ， Ｊ ＨＨ 一１中 的磺 酸 基 团
裂， 同时还能氧化苯环上的侧链成酸 ， 提高稠油的
活性。在乳状液 中加入碱 ， 与稠油中的石油酸及 氧化 产物 酸反应 ， 生成表 面活性 物质 ， 可进 一步提
能试验器测定乳状液的稳定性。将一定体积比的 油水 、 表面活性剂和盐加人 １０ｍ 量筒 中， ０ Ｌ 将量 筒置 于 测 试 仪 器 恒 温 水 浴 中， 试 仪 器 搅 拌 测
５ｍｉ， 隔 ３ ｎ 录 乳 状 液 体 积 ， 后 停 止 ｎ每 ０ｍｉ记 ４ｈ
高稠 油 的活性 。 １ 技术 思路
能够在７ 一 ０℃下与含有活性苯环的大分子发 Ｏ ８ 生取反应 ， 在大分子的苯环上引入磺酸基团； 含
有一 Ｏ Ｏ 基 团的有 机强 氧化 剂 Ｙ Ｊ一１ 溶 于 — 一 Ｈ ， 有 机溶剂 和水 ， 能氧化 有机长碳 链 。
仪器 ：Ｙ ３０ Ｂ—ｌ型石 油 和合 成液 抗乳 化 Ｓ Ｐ ０７ Ｉ
性能试验器 ， 上海神开石油化工设备有 限公司石
油仪器厂 ； Ｄ 一 ９型旋转粘 度计 ， ＮＪ ７ 上海 昌吉地 质 仪 器有 限公 司 ； 电热恒 温水浴锅 ， 北京 大学科 学仪
器厂。
稠油中的胶质和沥青质是影响其粘度的主要 因素 ， 改善胶质、 沥青质 的基 团和微观结构 ， 可达 到 降低 粘度 的 目的 ， 采取 的措施 具体 如下 ：
（） １ 在井 ｆ７ ￣ ０—１０℃温度下 ， ｉ ２ 向稠 油 中注入
２ ２ 实验 方法 ．
磺化液 ， 在胶质和沥青质分子 中的苯环上引人磺 酸基团。磺酸基 团是强水化基团， 可改善大分子 的水溶性 ， 降低粘度。 （） ２ 向井筒中打入氧化剂 ， 使胶质、 沥青质分
子 中的长碳链 断 裂 ， 并氧 化芳环 侧链成 酸 ， 加入碱