驱油用表面活性剂AF性能评价及驱油效果研究.pdf

第 4 1卷第 6期 2 0 1 2年 6月 应用化工 Ap p l i e d C h e mi ca l I n d u s t r y Vo 1 41 No 6 J u n 2 0 1 2 驱油用表面活性剂 A F性能评价及驱油效果研究 王冰冰 胜利油田东胜集团股份公司 山东 东营2 5 7 0 0 0 摘要 评价了脂肪酸烷醇酰胺表面活性剂 A F的界面张力和乳化性能 利用岩心驱替实验对其提高采收率效果进 行了研究 结果表明 在模拟地层水的矿化度为5 1 1 9 6 3 m g L时 A F浓度为0 2 1 2 其界面张力均能达到 超低值 N a C 1 浓度为0 4 2 A F 有效浓度为 O 3 一 0 6 时 体系的界面张力均能达到 1 0 m N m数量级 A F具有较好的乳化原油的能力 在浓度为 0 5 时 形成的 O W乳状液的稳定性最强 液滴粒径最小 岩心驱替 实验表明 A F 表面活性剂可在水驱基础上提高原油采收率 2 0 以上 提高采收率效果明显 具有良好的应用前景 关键词 表面活性剂 界面张力 乳化 提 高采 收率 中图分类号 T Q 4 2 3 9 T E 3 5 7 4 6 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 3 2 0 6 2 0 1 2 0 6 0 9 7 1 0 4 S t u d y o n p r o p e r t ie s a n d d is p l a ce me n t e ffi cie n cy o f AF s u r f a ct a n t flo o d in g WANG Bin g b in g D o n g s h e n g G r o u p C o L t d o f S h e n S i O il fie l d D o n g y i n g 2 5 7 0 0 0 C h in a Ab s t r a ct I n t e r r a ci a l t e n s i o n I F T a n d e m u l s i f ica t i o n p r o p e r t y o f f a t t y a cid a l k a n o l a mid e s u r f a ct a n t A F we r e i n v e s t ig a t e d a n d o il d is p l a cin g e f f icie n cy o f A F wa s e v a l u a t e d b y co r e fl o o d in g e x p e r i me n t s T h e r e s u I t s s b o w e d t h a t AF co u l d ma in t a in I F T s o f 1 0 mN m a t t h e co n ce n t r a t io n o f 0 2 1 2 in f o r ma t io n w a t e r s a l i n i t y o f 5 1 1 9 6 3 mg L I t wa s i n d i ca t e d t h a t A F s u r f a ct a n t k e p t i t s u l t r a l o w I F T o f ma g n i t u d e 1 0 mN m w h e n Na C 1 0 4 2 矗 n d AF co n ce n t r a t i o n o f 0 3 0 6 AF s u r f a ct a n t h a d g o o d a b il i t y o f e mu l s i f y i n g cr u d e o il t h e s t a b il i t y o f o i l in wa t e r e mu l s i o n wa s t h e s t r o n g e s t a n d t h e d r o p l e t s iz e w a s min imu m a t the AF co n ce n t r a t io n o f 0 5 E x p e r ime n t s o f o il d is p l a ce me n t b y A F s u r f a ct a n t p r e s e n t e d t h a t AF co u l d e n h a n ce o i l r e co v e r y f a ct o r o n t h e b a s is o f wa t e r fl o o d i n g a n d t h e a v e r a g e o i l r e co v e r y i n cr e me n t w a s mo r e t h a n 2 0 Ke y wo r d s s u r f a ct a n t in t e r f a cia l t e n s io n e mu l s i f i ca t io n e n h a n ce d o i l r e co v e r y 表面活性剂是 目前应用 十分广 泛的驱油剂之 一 主要是利用表面活性剂能够降低油水界面张力 与原油发生乳化等性能来提高原油采收率 国内外 针对这方面的研究较多 引 近年来 应用于驱油的 表面活性剂种类繁多 如石油磺酸盐 烷基苯磺酸 盐 石油羧酸盐 天然羧酸盐等 但对于不同种类 的表面活性剂 针对某一特定原油 其与之匹配的表 面活性剂不同 即表面活性剂的界面张力 乳化等性 能也与原油的性质密切相关 引 因此 针对不 同类 型的表面活性剂进行与提高采收率机理相关的性能 评价是十分必要的 另外 文献研究表明 许多表面 活性剂只有在加人碱后才能与原油形成较低的界面 张力 但考虑到碱带来 的结垢等不利影 响 仍 需开辟其它新的途径 从而找到一种与特定原油相 适应的表面活性剂体系 本文针对室内合成的脂肪 酸烷醇酰胺表面活性剂 A F 在表面活性剂驱提高采 收率机理的基础上 研究 A F与某油田脱气原油之 间的界面张力和乳化性能 并对其驱油效率进行评 价 1 实验部分 1 1 材料与仪器 脂肪酸烷醇酰胺表面活性剂 A F 自制 N a C 1 为 分析纯 脱气原油 粘度为 1 0 m P a S 左右 模拟某 油 田地 层 水 利 用 蒸 馏 水 配 制 矿 化 度 为 5 l 1 9 6 3 m g L 其离子组成见表 1 人造均质柱状 岩心 直径约为 2 5 cm 长度 1 0 cm 收稿 日期 2 0 1 2 0 4 0 5 修改稿 1 3 期 2 0 1 2 0 4 1 7 基金项目 山东省自 然科学基金资助项 目 Y 2 0 0 8 F 2 0 作者简介 王冰冰 1 9 8 3一 男 山东滨州人 胜利油田东胜集团股份公司助理工程师 硕士 主要从事提高采收率及机械 采油 节能降耗的研究 电话 1 3 7 8 0 7 8 8 8 7 2 E m a i l w a n g b i n g b i n g 1 9 8 3 1 2 6 co m 应用化工 第4 1 卷 表 1 模拟地层 水离子组成 Ta b l e 1 S imu l a t io n o f t h e f o r m a t io n wa t e r io n ic co mp o s it io n 成分 含量 mg L 3 2 1 8 6 1 1 1 5 71 5 6 1 5 2 0 5 2 4 7 5 0 5 8 7 7 8 6 4 8 2 5 1 1 9 6 3 T E X A S 一 5 0 0型旋滴界面张力仪 X S J 2型显微 镜 D HY 5 0 0型化学驱动态模拟装置 由 H X H 一 1 0 0 B 型平流泵 高压容器 岩心夹持器等组成 1 2 性能测试 1 2 1 界面张力测定使用模拟地层水配制不同 浓度的A F溶液 同时利用蒸馏水配制不同矿化度 的 A F溶液 应用旋滴界面张力仪在恒温 4 5 条件 下测定油水界面张力 界面张力可以通过以下公式 得到 1 0 5 6 1 5 垒 1 1 式中 油水界面张力 m N m p 油水密度差 g cm D 油滴宽度差值 cm 旋滴仪转速周期 s r 1 2 2 乳化性能评价将油和水按照 1 1的比例 进行混合 用机械搅拌器在转速为 3 0 0 r rai n的条 件下 搅拌 5 mi n 然后将其放入具塞量筒 中 放置 观察分水率随时间的变化 并利用显微镜拍摄乳状 液微观结构照片 1 3 物理模拟驱油实验 选用直径约为 2 5 cm 长度 1 0 cm的人造均质 柱状岩心 饱和原油 在 4 5 条件下 以 1 m L m in 的速度注入水 水驱至含水 9 8 以上后 注入浓度 分别为0 3 和0 5 的A F溶液 1 P V 然后进行后 续水驱至不出油 0 3 和 0 5 的 A F驱所用岩心 的孔隙度分别为 2 6 4 和 2 6 8 渗透率分别 为 3 5 9 m D和 3 4 2 mD 2 结果与讨论 2 1 表面活性剂 A F的界面活性 2 1 1 不同浓度 A F的界面张力 A F浓度对油水 界面张力的影响见图 1 由图 1 可知 随着活性剂浓度的增加 界面张力 先降低 然后增加 在 A F 浓度为0 5 时 界面张力 达到最低值 5 9 1 0 m N m 可产生超低界面张力 的 A F浓度范围约为 0 2 一1 2 由于合成的原 材料脂肪酸是 由具有不 同碳链结构组成 的混合物 故 A F 也是具有混合碳链结构的混合物 当A F 浓度 不断增加时 油水界面上吸附的 A F表面活性剂分 子不断增多 具有混合结构的 A F分子会在界面上 排列的更加紧密 导致界面张力降低 当界面上吸附 分子达到饱和时 界面张力降至最低值 当活性剂浓 度进一步增加 时 A F分子在溶液 中胶束 的数 目增 多 影响了油水界面上分子排列的紧密程度 导致界 面张力 出现增加的趋势 目 A F 浓度 图 1 A F浓度对界面张力的影响 F ig 1 T h e e ff e ct o f co n ce n t r a t io n of AF o n in t e ff a e ia l t e n s io n 2 1 2 N a C 1 对 A F溶液界 面张力的影响 A F浓 度为0 6 时 N a C 1 浓度对油水界面张力的影响见 图 2 0 O 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 N a c l 浓度y 图2 N a C 1 浓度对 A F溶液的界面张力的影响 F ig 2 T h e e f f e ct o f co n ce n t r a t io n o f Na C 1 o n i n t e r f a ci a l t e n s i o n 由图2 可知 随着盐浓度增加 界面张力逐渐降 低 在 N a C 1 浓度为 1 时 界面张力达到最低 1 1 0 ra N m 继续增加 N a C 1 浓度 界面张力又开始 增加 N a C 1 浓度为 0 3 一 2 5 范围内界面张力均 可达到超低值 出现以上结果的原因是由于对油 盐水与 A F体系中 盐浓度的变化可以改变 A F分子 在溶液中的形态 以及油水 的分布 从 而影响界面行 为 随着含盐量增加 表面活性剂分子逐渐从水相 向油相中转移 在某一盐浓度下 表面活性剂在水相 和油相中的浓度相等 分配系数达到 1 此时油水的 界面张力也达到最低值 图 3为 A F与 N a C 1 溶液 嚣 一 K 9 7 4 应用化工 第 4 1卷 2 3 A F驱油效果评价 图6 为A F 浓度分别为0 3 和0 5 的采收率 随注人体积的变化 曲线 其 中水驱 至含水率 超过 9 8 后 进行 表面活性剂驱 此 时水驱 的采收率为 5 0 左右 分别注入 0 3 和 0 5 的 A F体 系后 其提高原油采收率值分别为2 0 5 和2 4 5 包括 后续水驱提高值 同时 观察采 出液也发现 了明显 的乳化现象 说明界面张力越低乳化效果越好的表 面活性剂体系 其提高驱油效率的能力也越强 旃 樱 AF 注入 量 P V 图 6 表面活性剂 A F驱采收率随注人体积的变化曲线 F i g 6 C o r r e l a t io n C H I V e o f AF a d r i v e r e co v e r y a n di n j e ct e d v o l u n l e 3 结论 对 于矿化度为 5 1 1 9 6 3 mg L的地层水 表面 活性剂 A F浓度为 0 2 一1 2 时 界面张力可达 到 1 0 m N m 数量级 N a C 1 浓 度为 0 4 一2 A F有效浓度为0 3 一 0 6 时 体系的界面张力 均能达到超低值 A F 具有较好的乳化能力 在浓度 为0 5 时 乳状液的稳定性最强 液滴粒径最小 岩心驱替实验表明 A F浓度为0 5 时 其在水驱 基础上可提高原油采收率2 4 5 A F表面活性剂 具有较强的提高采收率能力 参考文献 1 K r y s t y n a P r o ch a s k a K a t a r z y n a S t a s z a k A d s o r p t i o n a t t h e l iqu id l iqu id in t e rfa ce in mix e d s y s t e ms wit h h y d r o p ho b ic e x t r a ct a n t s a n d mo d ifi e r s 1 S t u d y o f e q u il ib ri u m in t e r f a cial t e n s io n a t t h e h y d r o ca r b o n wa t e r in t e rfa ce in b in a r y m ix e d s y s t e m s J J o u r n a l o f C o l l o i d a n d I n t e rf a ce S ci e n ce 2 0 05 2 8 5 1 8 2 C h e n H o n g Ha n L i j u a n L u o P in g y a e t a 1 T h e u h r alo w in t e r f a cia l t e n s io n s b e t we e n cr u d e o il s a n d g e min i s u rfa c t a n t s o l u t io n g J J o u r n a l o f C o ll o id a n d I n t e rf a ce S ci e n ce 2 0 0 5 2 8 5 8 7 2 8 7 4 3 郭东红 辛浩J i 崔晓东 等 O C S驱油剂用作不同断 块油田表面活性剂驱的可行性研究 J 精细石油化 工进展 2 0 0 5 6 5 1 3 4 王凤清 王玉斗 吴应湘 等 驱油用石油磺酸盐的合 成与性能评价 J 中国石油大学学报 自然科学版 2 0 0 8 3 2 2 1 3 8 1 4 1 5 沈晓峰 李露 驱油重烷基苯磺酸盐中和复配新工艺 J 油气田地面工程 2 0 1 1 3 0 6 1 4 1 5 6 张鹏龙 石油羧酸盐与重烷基苯磺酸盐复配体系性能 研究 J 精细与专用化学品 2 0 1 1 1 9 3 3 2 3 4 7 江建林 陈秋芬 陈锋 等 天然羧酸盐驱油剂 Z Y 5在 高温高盐高钙镁条件下的界面活性与岩心驱油能力 J 油田化学 2 0 0 1 1 8 2 1 7 3 1 7 6 8 彭勃 李明远 赵锁奇 等 原油减压渣油馏分的油 水 界面性质 I 伊朗重质减渣馏分的油一 水界面张力 J 石油学报 2 0 0 3 1 9 4 6 4 6 9 9 K a n g Wa n l i J i n g G u o l i n Z h a n g H o n g y a n e t a 1 I n fl u e n ce o f d e mu l s o f i e r o n i n t e r r a cia l fi l m b e t we e n o i l a n d wa t e r J C o l l o id s a n d S u rf a ct a n t A P h y s ico ch e m E n g A s p e e t s 2 0 0 6 2 7 2 2 7 3 1 1 0 郭万奎 杨震宇 伍晓林 等 用于三次采油的新型弱 碱表面活性剂 J 石油学报 2 0 0 6 2 7 5 7 5 7 8 1 1 Z h a o Z h o n g k u i B i C h e n g u a n g L i Z o n g s h i e t a1 I n t e rf a cia l t e n s io n b e t w e e n cr u d e o il a n d d e e y l me t h y l n a p h t h a l e n e s u l f o n a t e s u r f a ct a n t al k a l i f r e e fl o o d i n g s y s t e m s J C o ll o id s a n d S u rf a ce s A