大慶油田采油六廠

三元復(fù)合驅(qū)油體系中強堿與原油之間作用的實驗

史慶彬

大慶油田采油六廠

喇嘛甸油田三元復(fù)合驅(qū)現(xiàn)場取樣檢測發(fā)現(xiàn)，部分采出井和中間井采出液檢測不到表面活性劑卻能達(dá)到超低界面張力，但在注入的三元體系采出液中，若無表面活性劑則無法達(dá)到超低界面張力，說明強堿和原油之間能夠相互作用生成類似表面活性劑的物質(zhì)。因此，對三元體系中的強堿和原油之間的作用進(jìn)行了室內(nèi)實驗研究。通過研究強堿溶液與原油反應(yīng)前后乳狀液穩(wěn)定性、乳化油組分、界面張力和原油物性的變化，分析了強堿與原油的作用效果。試驗結(jié)果表明，強堿有助于原油形成比較穩(wěn)定的乳狀液，并生成了某種活性物質(zhì)，降低了油水之間的界面張力；強堿與原油反應(yīng)后，原油的重組分降低，輕組分增加，原油黏度降低，在礦場試驗中起到了一定的驅(qū)油作用。

三元復(fù)合驅(qū)；強堿；界面張力；乳狀液；實驗

三元復(fù)合體系由聚合物、堿和表面活性劑組成，具有擴大波及體積和提高驅(qū)油效率的雙重作用。但采出液中表面活性劑和強堿濃度差異非常大，采出液中堿濃度很高，卻很少見到表面活性劑。由中間井取樣檢測發(fā)現(xiàn)，27個樣品中僅有10個樣品見到表面活性劑，且采出濃度僅為注入濃度的8%，而堿濃度卻非常高，說明表面活性劑主要消耗在注入井與中間井之間的區(qū)域。但大部分采出井和中間井的采出液卻能夠達(dá)到超低界面張力，說明強堿在其中發(fā)揮了一定的作用。為此，對強堿和原油之間的作用進(jìn)行了實驗研究。

1 強堿有助于原油形成穩(wěn)定的乳狀液

采用蒸餾水分別配制了強堿溶液、堿/表活劑二元體系和聚合物/堿/表活劑三元體系，并分別與原油按質(zhì)量比1∶1混合，記錄乳化油的含水率變化情況。

實驗結(jié)果表明：三種體系與原油作用后，隨著時間的延長，含水率均有所下降，但強堿溶液要好于其他兩種體系，60天內(nèi)含水率降低了3.5%，說明堿單獨存在時與原油作用后形成的乳狀液更加穩(wěn)定。三種體系在不同時間的原油含水率變化見表1。

表1 不同時間原油含水率變化

堿與原油作用后，分別放置不同的天數(shù)，檢測表活劑含量和界面張力變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，表活劑含量始終未檢測到，而界面張力隨著反應(yīng)時間的延長逐漸降低，說明堿和原油作用產(chǎn)生了一定的活性物質(zhì)，但不是試驗中應(yīng)用的烷基苯磺酸鹽。強堿與原油作用不同時間界面張力變化見表2。

表2 強堿與原油作用不同時間界面張力變化

分析認(rèn)為，強堿與原油作用7天，界面張力大幅度降低。這是由于在原油中存在較短支鏈的快反應(yīng)酸，強堿在很短的時間內(nèi)就可以和快反應(yīng)酸反應(yīng)生成一部分表面活性物質(zhì)，降低了界面張力[1]；在模擬地下溫度、流動狀態(tài)下混合60天，中層液界面張力可以達(dá)到10-2mN/m，而下層液界面張力可以達(dá)到10-3mN/m。這是因為大慶原油飽和組分中存在著與堿發(fā)生慢反應(yīng)的酯類，當(dāng)堿液與原油經(jīng)過較長時間的反應(yīng)，一些反應(yīng)較慢的高碳數(shù)的正構(gòu)烷基羧酸、支鏈較多的大分子酸及酯類化合物轉(zhuǎn)化為親油性較強的鈉皂，使界面張力達(dá)到超低。

強堿與石油酸反應(yīng)生成的表面活性劑主要分配到油相并吸附到巖石表面上，使巖石表面從水濕轉(zhuǎn)變?yōu)橛蜐瘢沁B續(xù)的剩余油可在其上形成連續(xù)的油相，為原油流動提供通道。與此同時，由堿驅(qū)生成的表面活性劑的親油性和它產(chǎn)生的低界面張力，導(dǎo)致油包水乳狀液的形成，乳狀液中的水珠堵塞流通孔道，使注入壓力提高。高注入壓力迫使油從乳化水珠與巖石表面之間的連續(xù)相這條通道排泄出去，留下高含水率的乳狀液，以達(dá)到提高原油采收率的目的[2]。

2 強堿可改善原油的性質(zhì)

2.1 降低含蠟、含膠量

原油與堿反應(yīng)能夠形成穩(wěn)定的乳狀液，并且還生成了某些活性物質(zhì)，降低了油水界面張力。同時，原油的組分也發(fā)生了一些變化，為此對與強堿作用后的原油進(jìn)行了組分分析。分析結(jié)果表明，原油與兩種濃度的堿溶液作用后，含蠟量和含膠量均大幅度降低（見表3）。隨著時間的延長，含膠、含蠟量先是迅速降低，然后有少量反彈。

表3 原油+強堿測定含蠟、含膠量

2.2 降低原油黏度

強堿與原油中的弱酸和有機酸反應(yīng)降低了部分重碳組分，從而使原油的黏度降低（見表4）。由表4可見，隨著時間的延長，黏度呈迅速下降再緩慢反彈的趨勢。分析認(rèn)為，先是快速反應(yīng)降解，隨著快速反應(yīng)酸的減少，再有少量可逆反應(yīng)的作用效果；含堿1.2%的反應(yīng)液相對含堿0.6%的反應(yīng)液其黏度下降的幅度快一點。

表4 原油+強堿測定黏度

2.3 減少重?zé)N組分，增加輕烴組分

為了從整體上能夠看到原油組分在加堿前后的變化，利用原油氣象色譜GC-17A進(jìn)行原油組分對比。表5為井口原油的本底油樣和原油+1.2%堿作用7天之后的氣象色譜烴量變化對比。

表5 氣象色譜烴量變化對比

由表5可見，本底原油在碳17之前的含碳量為32.93%，而碳17～碳39的含碳量為67.07%；原油+ 1.2%堿作用7天之后碳17之前的含碳量為43.13，而碳17～碳39的含碳量為56.87%。

氣象色譜的數(shù)據(jù)有效地證明了堿可以和原油反應(yīng)，并且能夠減少原油中的重?zé)N組分，增加輕烴組分，即提高原油的降黏作用，改善驅(qū)油效果。

3 結(jié)論

（1）強堿與原油作用后形成比較穩(wěn)定的乳狀液，有助于提高原油采收率。

（2）強堿與原油作用后，輕烴組分增加，原油黏度降低，有利于改善驅(qū)油效果。

[1]郭繼香，李明遠(yuǎn)，林海欽，等．大慶原油與堿作用機理研究[J]．石油學(xué)報，2007，23（4）：20-24.

[2]孫景倫．復(fù)合驅(qū)油體系中堿與原油的相互作用研究[D]．濟(jì)南：山東大學(xué)，2008.

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.11.036

史慶彬：工程師，2006年畢業(yè)于長江大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，從事室內(nèi)化驗研究工作。

2015-03-31

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