硫酸盐稳泡剂的性能评价及应用

硫酸盐稳泡剂的性能评价及应用

可加入稳泡剂溶液泡沫的稳定性是泡沫的完整性。它是研究油田泡沫驱油、泡沫酸化、泡沫压裂、泡沫蒸汽吞咽和泡沫污泥的中心主题。在泡沫驱提高原油的采收率过程中,使用单一的起泡剂溶液,其起泡性虽然很好,但生成泡沫的稳定性却很差,不能满足生产需要。为了提高泡沫的稳定性,使泡沫驱油能够尽快在现场得以较好应用,可在起泡剂溶液中加入性能优良的稳泡剂。泡沫稳定剂按照作用方式分为两类:第一类能提高薄膜的质量,增加薄膜的粘弹性,减小泡沫的透气性,增强泡沫的稳定性;第二类稳泡剂是增粘性稳泡剂,通过提高液相粘度来减缓泡沫的排液速率,从而提高泡沫的稳定性。在这里,主要从增粘的角度考虑,评价4种不同类型的稳泡剂。1实验方法1.1试剂、试剂与仪器1#(CMC,上海试剂一厂)、2#(分子量2400×104,法国产HPAM)、3#(西南石油学院科开公司生产的大分子量疏水缔合聚丙烯酰胺)、4#(河北新河产XC)、SDS(AR,上海化试站)、氯化钠(AR,北碚化学试剂厂)、氯化钙(AR,重庆无机化学试剂厂)、布氏粘度计(LVTD型,美国)、恒速搅拌器(OWC-4060型,沈阳)。1.2起泡性和稳定性测定采用WaringBlender法评价起泡性或稳泡性。试验时,在量杯中加入100ml一定浓度的起泡剂溶液,在同一转速(3000r/min)搅拌60s后,关闭开关,将所起泡沫倒入1000ml量筒中读取泡沫体积,表示泡沫的起泡性;记录从泡沫中析出50ml液体所需的时间,称为泡沫析液半衰期,也称半衰期,反映泡沫的稳定性。用布氏粘度计测定起泡液粘度。2结果与分析2.1稳泡剂的种类和用量对稳泡性的影响油田上常用增粘性稳泡剂有CMC、XC、聚丙烯酰胺类、可溶性淀粉和合成龙胶等。由于增粘性稳泡剂溶于水后液相粘度高,形成均相溶液需一段时间,因此应提前2~3h配制稳泡剂溶液。本文选择CMC、HPAM、新型疏水缔合聚丙烯酰胺和XC等4种增粘剂作为稳泡剂。先将起泡剂溶于自来水中配成0.2%的溶液作为起泡基液,在温度70℃下,改变稳泡剂的种类和加量,分别采用WaringBlender法搅拌起泡,记录起泡体积和析液半衰期。结果如图1、图2所示。从图1和图2看出,在试验所用的加量范围内,4种稳泡剂对起泡性的影响规律是相似的,随加量的增加,起泡体积有不同程度的减小。因为随液相粘度的增大,起泡时需要克服的粘滞阻力相应增大,起泡能力就会减弱。同时4种稳泡剂的稳泡效果很明显,特别是2000mg/l浓度的3#和4#稳泡剂,可使泡沫半衰期延长达100min以上。同一种稳泡剂随浓度的增大,泡沫稳定性越大,因为浓度越大,液膜中的液体不易排出,使液膜变薄的速度变慢,因而延缓了液膜的破裂时间,泡沫的半衰期就越来越长。2.2稳泡剂粘度随温度的变化规律因为油层温度一般较高,所以用于驱油泡沫体系的稳泡剂必须具有一定的抗温性。在25~85℃之间取5个点,测定浓度为1500mg/l稳泡剂粘度的变化,结果如图3。从图3可看出,2#稳泡剂随温度升高粘度降解非常厉害,说明2#稳泡剂的抗温性很差,1#的降解曲线与3#的相似,但因为它的初始粘度不大,当温度升至70℃时粘度就非常小了。70℃时3#粘度为78.5mPa·s,4#粘度为70.5mPa·s。当温度升至85℃时3#粘度为59.1mPa·s,4#粘度为65.7mPa·s,说明4种稳泡剂中,3#的抗温性只较4#稍弱,而强于1#和2#。2.3氯化钙和氯化钠浓度对油田粘度的影响因为地层水普遍具有较高矿化度,所以用于驱油的化学剂应具备一定的抗盐性。本文分别以单独钙盐及钙和钠混合盐两种情况对稳泡剂的稳泡性能进行了评价。配制1500mg/l浓度的稳泡剂溶液,分别在不同的氯化钙浓度及不同氯化钙和氯化钠浓度即不同矿化度情况下,粘度测定结果如图4和图5。由图4的曲线可明显看出,1#和2#稳泡剂对钙非常敏感,即使在氯化钙浓度为500mg/l时,降解就非常厉害;3#和4#稳泡剂虽然随氯化钙浓度的增大也有一定程度的降解,但比较平缓,说明后两者受钙的影响较前两者要小得多。结合抗钙实验的结果可看出,4#稳泡剂受氯化钠的影响很小,而氯化钠对3#稳泡剂有增粘效果,这对油田现场应用非常有利,这也是这种疏水缔合聚合物的优势所在。疏水缔合聚合物存在疏水基团,其性能有些类似于大分子表面活性剂,不仅在粘度方面发挥作用,且在薄膜上吸附,增加了薄膜的粘弹性,并提高了薄膜质量,降低了薄膜的透气性,从而使泡沫体系更加稳定。2.4稳泡剂加量的影响因为体系增粘性稳泡剂加量越多,稳泡效果越好,但同时又会影响起泡体积,所以从泡沫性能整体考虑,稳泡剂的浓度也不是越高越好,而且加量越多成本就越高。所以,在泡沫稳定性满足要求的前提下尽量少加稳泡剂。这就需要进行稳泡剂加量的优化实验,以获得最适宜的浓度。在70℃条件下,用5.15×104?mg/l的盐水配制0.2%的起泡剂溶液,改变稳泡剂的加量,用WaringBlender法搅拌起泡,记录起泡体积和析液半衰期,结果如图6所示。从图6可看出,当稳泡剂加量为500mg/l和1000mg/l时,起泡体积下降虽不多,但半衰期还不够长,稳泡剂加量为2000mg/l时,半衰期虽已达67min以上,但起泡体积又下降较多。稳泡剂加量为1500mg/l时,半衰期已能达到50min以上,而起泡体积也在500ml左右。综合考虑两种因素,本文选择稳泡剂的加量为1500mg/l。3稳泡剂的优选(1)针对70℃温度和5.15×104?mg/l矿化度油藏条件,筛选出了稳泡性、抗温和抗盐性均较好的3#和4#稳泡剂。虽然4#稳泡剂的稳泡和抗温性能略优于3#,但因为它易受微生物侵蚀,而且价格比