三元驱油体系中界面黏弹性的影响因素

三元驱油体系中界面黏弹性的影响因素

根据毛管数理论，吕平。1验仪器与模型(1)实验药品。聚合物:大庆炼化公司生产,相对分子质量1600×10(2)实验仪器包括TX500C界面张力仪,Tracker全自动液滴表面张力仪,微观可视化驱油系统,哈克RS-150流变仪,岩心驱油系统。(3)实验岩心为玻璃刻蚀的仿真模型(4cm×4cm),贝雷岩心。(4)实验温度为45℃(大庆油田地层温度)。2界面模量及黏度根据实验要求选取合适的三元复合体系,表1给出了三元复合体系的组成及界面张力稳定值。其中表面活性剂分别为重烷基苯磺酸盐和石油磺酸盐,聚合物质量浓度分别为1500和1680mg/L。使用TX500C界面张力仪测定表1中三元复合体系的油水界面张力,结果见图1(a)。通过改变表面活性剂和碱的含量和类型,使三元复合体系的界面张力分布在10利用Tracker全自动液滴表面张力仪测定油水界面模量。图1(b)给出了4个三元复合体系的界面模量曲线。界面黏弹性反映的是界面膜阻滞和恢复变形的能力碱能够协同表面活性剂降低界面张力、与原油反应生成表面活性物质和溶蚀界面膜,这是其降低界面张力的原因油水界面性质方面,6个三元复合体系具有以下特点(使用高、中、低表示相对大小):体系1界面张力高,界面模量适中;体系2、3界面张力和界面模量都适中;体系5界面张力低而界面模量高,体系4、6的界面张力低,界面模量也低。体系1、2、3可以构成界面张力不同而黏弹性相同的对比实验;体系4、5、6可以构成界面张力相同而界面黏弹性不同的对比实验。以上给出的6个三元复合体系在界面张力和界面黏弹性方面满足实验要求。三元复合体系的黏度和黏弹性是体系的重要性质,提高体系的黏度可以扩大驱替相的波及效率从而提高采收率。使用哈克RS-150流变仪测定三元复合体系的黏度和黏弹性(图2)。表1中6个三元复合体系黏度比较接近。三元复合体系的黏度主要由聚合物质量浓度和碱质量分数决定,体系1~5聚合物质量浓度相同,体系1、2、3、5碱质量分数相同,最终体系1、2、3、5黏度相同,体系4、6黏度略小,但是差别不大(图2(a))。三元复合体系的黏弹模量与黏度的规律一致(图2(b))。6个三元复合体系体相流变性(黏度、黏弹性)相近,体系黏度对驱替结果的差别可以忽略不计。3实验现象分析微观实验过程通过录像系统可以实时采集图片,根据多次实验的过程及结果,总结三元复合体系驱替残余油的机制。3.1残余油调压体系针对表1中的6种三元复合体系,分别讨论界面黏弹性和界面张力对残余油的作用。(1)相同界面黏弹性、不同界面张力的三元体系对残余油的作用。图3给出了体系1~3驱替过程中残余油启动运移的形式,体系1界面张力在10(2)相同界面张力、不同界面黏弹性的三元体系对残余油的作用。体系4、5、6界面张力都能达到超低,体系5的界面黏弹性大,体系4、6的界面黏弹性小。图4给出了3个体系驱替时残余油的启动运移情况:体系5乳化油滴少且大;体系4、6乳化的油滴小且多,同时出现了乳化油丝现象。说明界面张力相同的情况下,降低界面黏弹性有利于残余油乳化。体系4、6使用了不同的表面活性剂与碱,体系的界面张力与界面黏弹性相近,在驱替过程中残余油的启动运移方式相近,说明改变碱型与表面活性剂类型后只要体系性质一致,其驱替残余油的机制相同。3.2界面张力和界面黏弹性对残余油乳化的控制三元复合驱时的一个显著现象是乳化,乳化油滴是三元复合体系将残余油一点一点采出的过程,由于这个过程是局部的,所以残余油受到的阻力要比整体启动时的阻力小很多,界面张力和界面黏弹性都对乳化作用有影响,残余油受到的黏滞力等作用足够克服界面张力时残余油才有可能发生形变,界面黏弹性决定了残余油形变大小和保持形变的难易程度。通过微观驱替结果发现,三元复合体系对残余油的乳化随着界面张力和界面黏弹性的改变而改变。界面张力10从三元体系2、3与体系5的对比中可以看出:界面张力达到104驱替效率分析4.1比较微观驱替的结果4.1.1残余油界面黏弹性(1)界面黏弹性相同。图5给出了不同界面张力、相同界面黏弹性的三元体系驱后残余油分布状况。10(2)界面黏弹性不同。对比三元体系2、3与体系4、5、6的驱油后的残余油量可以看出:三元体系的界面张力低于104.1.2同一界面的张力和不同界面的粘度弹性图6给出了界面张力相同(104.2残余油乳化作用根据毛管数理论,保持驱替相流速和驱替相黏度一定的情况下,驱替相的界面张力相同则驱替效率近似,驱替相的界面张力越低则驱替效率越高。在实验过程中出现了毛管数理论解释不了的情况:界面张力超低的一种三元复合体系的驱替效率比界面张力在10通过微观驱替结果发现三元复合体系的驱替效率受残余油乳化作用强弱的影响。乳化作用很弱或无乳化时,残余油驱替以整体启动运移为主,启动运移过程中受到的阻力大,驱替效率低;残余油乳化作用较强,可以乳化出油滴时,乳化出的油滴在从残余油断裂之前会拖拽滞留的残余油,残余油的驱替以乳化携带为主,驱替效率很高(图5(b)、(c));乳化作用很强时三元复合体系乳化残余油形成油丝。因此,界面张力和界面黏弹性在残余油驱替过程中存在协同作用,两者共同决定乳化作用发生的难易及强烈程度,单纯的低界面张力或低界面模量的三元体系对残余油的乳化作用都较弱,而乳化作用对最终三元复合体系的驱替效率有影响,从而界面张力和界面黏弹性可以影响三元复合体系的驱替效率。4.3不同界面的三维系统对贝利岩心的驱油效果分析表明,驱油体系的界面黏弹性在驱油过程中起着非常重要的作用。利用聚合物(相对分子质量为1600×104.3.1岩心驱油效率计算(1)选取岩心;(2)将岩心抽空4h,饱和地层水,测量孔隙体积;(3)将岩心置于45℃恒温箱中加热15h;(4)岩心饱和原油,饱和完后将岩心置于45℃恒温箱中加热20h;(5)水驱油至出口含水率达98%时结束,计算水驱后的驱油效率;(6)注入三元溶液0.3V4.3.2不同碱质量分数下的三元体系的界面黏弹性表2给出了贝雷岩心中注入不同三元体系下的驱油实验结果。在不同的碱质量分数条件下,三元体系的界面黏弹性不同,碱质量分数低的三元体系的界面黏弹性较高。由表2可知,碱质量分数为1.2%的三元体系的驱油效果均好于低碱质量分数的三元体系的驱油效果,说明界面黏弹性低的驱油体系可以获得较好的驱油效果,而界面张力低但界面黏弹性高的驱油体系的驱油效果低,进一步说明低界面黏弹性在驱油中的作用非常重要。5残余油的分布(1)毛管数理论不能完全解释三元复合体系提高采收率的原因,三元复合体系乳化残余油的作用对驱替效率产生影响,而界面黏弹性和界面张力在残余油乳化中起重要作用。(2)随着界面张力和界面黏弹性的降低,残余油乳化作用增强,乳化形式从乳化油滴向乳化油丝转变。(3)界面张力低于1×10(4)低界面张力、低界面黏弹性的三元体系的驱油效率高,界面黏弹性在驱油中的作用不能忽略。参考文献:三元复合驱结束后残余油分布见图5、6。引用格式:程杰成,夏惠芬,马文国,等.三元体系的界面特性对驱油效率的影响机制[J].中国石油大学学报:自然科学版,2014,38(4):162-168.CHENGJiecheng,XIAHuifen,MAWenguo,etal.Mechanismofint