紀(jì)冰

摘 要:本文在前人工作的基礎(chǔ)上,建立了一系列對(duì)聚合物性能的評(píng)價(jià)方法,主要對(duì)聚合物摩爾濃度、耐鹽性能、抗鈣性能、耐溫性能、耐油性能的影響、在以上的基礎(chǔ)上又研究了聚合物泡沫的流變性能、泡沫尺寸分布以及配制泡沫鉆井液等,并考察了表面活性劑結(jié)構(gòu)類型、表面活性劑濃度、表面活性劑復(fù)配、聚合物的加入等因素對(duì)泡沫表觀性能的影響,探討泡沫的表觀性能、微觀機(jī)制和實(shí)際應(yīng)用三者之間的內(nèi)在聯(lián)系。本文研究表明,起泡能力和表面張力往往不呈線形對(duì)應(yīng)關(guān)系,引入能量的方式和大小對(duì)泡沫的形成有重要的影響,在引入能量相等的條件下,對(duì)比生成泡沫量的多少,以考察起泡能力才能給出對(duì)實(shí)際應(yīng)用有指導(dǎo)意義的結(jié)論。

關(guān)鍵詞:聚合物發(fā)泡劑驅(qū)油耐鹽抗氧化

中圖分類號(hào):TE3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)05(b)-0067-01

1文獻(xiàn)綜述

發(fā)泡劑在油田鉆井領(lǐng)域的作用。隨著世界能源需求的增加,對(duì)石油的開采量及開采效率的要求越來越高,常規(guī)的采油方法(一次和二次)一般僅能采出原油地質(zhì)儲(chǔ)量的1/3,約有2/3的原油仍滯留在油層中[1],三次采油技術(shù)是一種有效的提高采收率方法。三次采油技術(shù)可歸納為四種不同的類型:混相驅(qū)、熱采、微生物驅(qū)、化學(xué)驅(qū)。雖然國(guó)外熱采和氣驅(qū)采油已進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用,并取得了很好的效果。1996年遼河錦45塊N2泡沫輔助熱水驅(qū)油提高采收率8%～10%,投入產(chǎn)出比1∶3.5;1999年勝利油田單家寺2塊超稠油N2泡沫輔助蒸汽吞吐采油,單井3個(gè)月增產(chǎn)原油3000多噸;大慶油田北二東烴氣泡沫復(fù)合驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn),1990年1月開始,時(shí)經(jīng)6年,在驅(qū)油效果方面不僅明顯高于水驅(qū),也優(yōu)于三元符合驅(qū),預(yù)計(jì)最終可以提高采收率25%泡沫驅(qū)油既能顯著地提高波及效率,又可提高驅(qū)油效率,在一般情況下可以提高采收率10%～25%[2],因此它是一種比較有發(fā)展前途的三次采油方法。

2實(shí)驗(yàn)部分

2.1 表面活性劑的篩選

起泡劑為表面活性劑,包括陰離子起泡劑、陽離子起泡劑、非離子起泡劑、兩性離子起泡劑、聚合物起泡劑和復(fù)合型起泡劑等。一般常用陰離子型起泡劑,如十二烷基苯磺酸鈉(sDBs)、十二烷基硫酸鈉(SDS)等。但在廣度上和深度上都顯薄弱,難以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。為此,需進(jìn)一步研究鹽濃度、溫度、壓力、原油的存在和表面活性劑的結(jié)構(gòu)對(duì)泡沫性能的影響。

2.2 表面活性劑的優(yōu)選

表面活性劑用量:為確定起泡劑的最佳加量,在蒸餾水中進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明,起泡劑在加量較少時(shí)具備較好的發(fā)泡能力,且隨起泡劑加量的增加,發(fā)泡體積也不斷增加。因此我們要首先確立起泡劑在某個(gè)加量時(shí)的發(fā)泡體積最大,泄液半衰期最長(zhǎng),穩(wěn)定性最好。

2.3 試驗(yàn)方法

Waring Blender法是一種極為方便的評(píng)價(jià)泡沫性能的方法。它所用的藥品少,試驗(yàn)周期短,使用條件不受限制,可作為標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)方法之一。實(shí)驗(yàn)所用儀器是高速攪拌器,試驗(yàn)時(shí),在量杯中加入200mL一定濃度的起泡劑溶液,高速(3000r/min)攪拌60s后,關(guān)閉開關(guān),迅速將泡沫倒入帶封口的1000mL量筒中,讀取泡沫體積,表示泡沫的起泡能力;然后記錄從泡沫中析出100mL液體所需的時(shí)間,稱為泡沫的半衰期,主要采用該法進(jìn)行評(píng)價(jià)。本實(shí)驗(yàn)采用的表面活性劑為:十二烷基磺酸鈉(SDS)、十二烷基苯磺酸鈉(DBS)、AOS、油酸鈉(sodiu)、聚乙二酸辛基苯基醚(trton X-100)。

2.4 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)鑒定部分:取勝利油田發(fā)泡劑0.1,0.2,0.3…2.0g溶解于200ml蒸餾水中,在高速攪拌器以1000r/min的速度攪拌60s,觀察發(fā)泡體積和泄液半衰期,由此得到一個(gè)最佳的用量。在這個(gè)用量上加入不同濃度的氯化鈉溶液,測(cè)試發(fā)泡劑的耐鹽性。

(2)樣品測(cè)試:取一定質(zhì)量的各種發(fā)泡劑樣品,用蒸餾水稀釋到250g,取200g進(jìn)行試驗(yàn),同樣得到一個(gè)最佳用量。

(3)耐鹽試驗(yàn):在室溫下配制不同濃度的鹽溶液,加入上述各發(fā)泡劑的最佳量,用蒸餾水稀釋到250ml,取200ml進(jìn)行攪拌,由此可得到哪些發(fā)泡劑有較好的耐鹽性能,耐鹽性能好的發(fā)泡劑留以在后面的復(fù)配試驗(yàn)中應(yīng)用。

(4)抗鈣試驗(yàn):試驗(yàn)的大體同耐鹽試驗(yàn)基本相似,逐漸增大鈣離子濃度,直到發(fā)泡劑發(fā)泡體積小于2倍為止,篩選出較好抗性的發(fā)泡劑,然后復(fù)配。

(5)抗溫試驗(yàn):取一定加量的發(fā)泡劑,在水浴中升溫?cái)嚢?測(cè)量出發(fā)泡劑可抗的最高溫度,之后再加鹽繼續(xù)試驗(yàn),觀察發(fā)泡情況。

(6)抗油試驗(yàn):試驗(yàn)分兩部分,分別為加油后起泡和起泡后加油,發(fā)泡劑體系也分為兩部分,一部分加鹽,另一部分不加鹽。試驗(yàn)得出抗油的最大濃度。

3結(jié)論

在前期的試驗(yàn)中我們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下對(duì)發(fā)泡劑自身的發(fā)泡性能和泄液半衰期進(jìn)行篩選評(píng)價(jià),之后我們?cè)诟鞣N惡劣的條件(如油、鹽等)下對(duì)發(fā)泡劑的性能做進(jìn)一步的篩選,找出各發(fā)泡劑在各種條件下的性能較好的,再加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)泡劑,最終進(jìn)行復(fù)配,如(1)通過摩爾濃度對(duì)發(fā)泡劑發(fā)泡的影響試驗(yàn)找出一個(gè)用量時(shí)發(fā)泡體積最大,泄液半衰期最長(zhǎng),例如AOS的最佳用量為0.2,NP-10的最佳用量為1.0。(2)在抗鹽試驗(yàn)中我們將在上面試驗(yàn)中得到的各發(fā)泡劑的最佳用量加入到鹽體系中,我們發(fā)現(xiàn)聚乙二酸辛基苯基醚和NP-10的性能都很好,在很高的鹽度時(shí)都能達(dá)到發(fā)泡體積2倍以上。(3)在抗鈣試驗(yàn)中油酸鈉和NP-10的性能較好,尤其是NP-10,在極高的鈣離子濃度下依然可以保持很高的發(fā)泡體積和很長(zhǎng)的泄液半衰期。(4)在抗溫抗鹽理論指導(dǎo)下,通過起泡劑、穩(wěn)泡劑的篩選和復(fù)配得到了抗溫最高為90℃的抗高溫高鹽泡沫體系。(5)在抗油試驗(yàn)中,我們把發(fā)泡劑分為兩個(gè)體系,分別為加鹽體系和不加鹽體系,對(duì)這兩體系進(jìn)行試驗(yàn),也分為加油后起泡和起泡后加油,主要是為了應(yīng)付在油田鉆井中發(fā)生的意外情況。(6)在80℃下,研究油對(duì)不含鹽、礦化度為18.25×104mg/L和20.3×104mg/L的泡沫體系的性能影響。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),加油后起泡和起泡后加油均能增加不含鹽的泡沫體系的泡沫穩(wěn)定性;高礦化度下,油的加入破壞了泡沫的復(fù)合結(jié)構(gòu),使體系不能產(chǎn)生穩(wěn)定的泡沫,但是一旦泡沫的結(jié)構(gòu)形成后,油的加入對(duì)泡沫的穩(wěn)定性影響較小。

參考文獻(xiàn)

[l] 劉方等.石油開采中表面活性劑驅(qū)的應(yīng)用與展望.精細(xì)與專用化學(xué)品,2000,22:9～11.

[2] 廖廣志,李立眾,孔繁華,張思富.常規(guī)泡沫驅(qū)油技術(shù).石油工業(yè)出版社,1999.