三元复合驱油体系中强碱与原油之间作用的实验

2015-02-15

油气田地面工程 2015年11期

大庆油田采油六厂

史庆彬

大庆油田采油六厂

喇嘛甸油田三元复合驱现场取样检测发现，部分采出井和中间井采出液检测不到表面活性剂却能达到超低界面张力，但在注入的三元体系采出液中，若无表面活性剂则无法达到超低界面张力，说明强碱和原油之间能够相互作用生成类似表面活性剂的物质。因此，对三元体系中的强碱和原油之间的作用进行了室内实验研究。通过研究强碱溶液与原油反应前后乳状液稳定性、乳化油组分、界面张力和原油物性的变化，分析了强碱与原油的作用效果。试验结果表明，强碱有助于原油形成比较稳定的乳状液，并生成了某种活性物质，降低了油水之间的界面张力；强碱与原油反应后，原油的重组分降低，轻组分增加，原油黏度降低，在矿场试验中起到了一定的驱油作用。

三元复合驱；强碱；界面张力；乳状液；实验

三元复合体系由聚合物、碱和表面活性剂组成，具有扩大波及体积和提高驱油效率的双重作用。但采出液中表面活性剂和强碱浓度差异非常大，采出液中碱浓度很高，却很少见到表面活性剂。由中间井取样检测发现，27个样品中仅有10个样品见到表面活性剂，且采出浓度仅为注入浓度的8%，而碱浓度却非常高，说明表面活性剂主要消耗在注入井与中间井之间的区域。但大部分采出井和中间井的采出液却能够达到超低界面张力，说明强碱在其中发挥了一定的作用。为此，对强碱和原油之间的作用进行了实验研究。

1 强碱有助于原油形成稳定的乳状液

采用蒸馏水分别配制了强碱溶液、碱/表活剂二元体系和聚合物/碱/表活剂三元体系，并分别与原油按质量比1∶1混合，记录乳化油的含水率变化情况。

实验结果表明：三种体系与原油作用后，随着时间的延长，含水率均有所下降，但强碱溶液要好于其他两种体系，60天内含水率降低了3.5%，说明碱单独存在时与原油作用后形成的乳状液更加稳定。三种体系在不同时间的原油含水率变化见表1。

表1 不同时间原油含水率变化

碱与原油作用后，分别放置不同的天数，检测表活剂含量和界面张力变化。结果发现，表活剂含量始终未检测到，而界面张力随着反应时间的延长逐渐降低，说明碱和原油作用产生了一定的活性物质，但不是试验中应用的烷基苯磺酸盐。强碱与原油作用不同时间界面张力变化见表2。

表2 强碱与原油作用不同时间界面张力变化

分析认为，强碱与原油作用7天，界面张力大幅度降低。这是由于在原油中存在较短支链的快反应酸，强碱在很短的时间内就可以和快反应酸反应生成一部分表面活性物质，降低了界面张力[1]；在模拟地下温度、流动状态下混合60天，中层液界面张力可以达到10-2mN/m，而下层液界面张力可以达到10-3mN/m。这是因为大庆原油饱和组分中存在着与碱发生慢反应的酯类，当碱液与原油经过较长时间的反应，一些反应较慢的高碳数的正构烷基羧酸、支链较多的大分子酸及酯类化合物转化为亲油性较强的钠皂，使界面张力达到超低。

强碱与石油酸反应生成的表面活性剂主要分配到油相并吸附到岩石表面上，使岩石表面从水湿转变为油湿，非连续的剩余油可在其上形成连续的油相，为原油流动提供通道。与此同时，由碱驱生成的表面活性剂的亲油性和它产生的低界面张力，导致油包水乳状液的形成，乳状液中的水珠堵塞流通孔道，使注入压力提高。高注入压力迫使油从乳化水珠与岩石表面之间的连续相这条通道排泄出去，留下高含水率的乳状液，以达到提高原油采收率的目的[2]。