大慶油田脫氣原油乳狀液的制備

三次采油技術(shù)已成為油田的主要技術(shù)。乳化特性是近年來研究三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)機(jī)理的重點(diǎn)方向之一1實(shí)驗(yàn)部分1.1實(shí)驗(yàn)試劑及儀器實(shí)驗(yàn)用油為大慶油田脫水脫氣原油；表面活性劑，組分可控烷基苯磺酸鹽，由確定相對(duì)分子質(zhì)量的烷基芳基磺酸鹽和重烷基苯磺酸鹽組成，（總有效物質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%），大慶油田東昊表面活性劑廠生產(chǎn)；聚合物，中等相對(duì)分子質(zhì)量聚合物，大慶煉化公司生產(chǎn)，具體理化指標(biāo)見表1；碳酸鈉，AR，天津市福臣化學(xué)試劑廠；實(shí)驗(yàn)用水：大慶油田某區(qū)塊注入站深度處理污水，具體離子組成見表2；三氯甲烷，AR，天津市科密歐試劑有限公司；混合指示劑，主要成分為溴化二磺酸二鈉藍(lán)色指示劑，英國(guó)BDH實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)；硫酸，AR，上海裕納化工有限公司；海明1622，氯化芐蘇鎓，湖北齊飛醫(yī)藥化工有限公司。1.2組分可控烷基苯磺酸鹽弱堿三元體系采用上海弗魯克流體機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的FLUKO-FA25的均化儀進(jìn)行原油乳狀液的制備。首先將組分可控烷基苯磺酸鹽表面活性劑、碳酸鈉及中等相對(duì)分子質(zhì)量聚合物3種組分按一定的比例配制成組分可控烷基苯磺酸鹽弱堿三元體系（簡(jiǎn)稱組分可控三元體系）；然后將恒溫45℃的脫氣脫水原油和組分可控三元體系按照體積比1∶1進(jìn)行混合，置于燒杯中，用均化儀在11000r/min下攪拌2min，制得原油乳狀液，制備過程中確保環(huán)境溫度為45℃，測(cè)定所制備乳狀液的黏度。將石油磺酸鹽表面活性劑、碳酸鈉、中等相對(duì)分子質(zhì)量聚合物3種組分按組分可控三元體系的制備條件得到石油磺酸鹽弱堿三元體系（簡(jiǎn)稱石油磺酸鹽三元體系），按相同的條件與原油進(jìn)行混合制備原油乳狀液，相同條件下測(cè)定其黏度，與組分可控三元體系進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。1.3zeta電位測(cè)量采用馬爾文儀器（中國(guó)）生產(chǎn)的型號(hào)為nanoZS的Zeta電位儀，運(yùn)用電泳光散射測(cè)量分子或顆粒在分散體系中的電荷；采用美國(guó)彪維公司生產(chǎn)的TX-500C界面張力儀，用旋轉(zhuǎn)滴的方式檢測(cè)原油與體系間的界面張力。1.4乳化析水率及黏度采用美國(guó)博力飛公司生產(chǎn)的BrookFieldDVⅡ型黏度計(jì)，用旋轉(zhuǎn)的方式檢測(cè)乳狀液的動(dòng)力黏度。將原油乳狀液迅速分裝到具塞量筒中，確保環(huán)境溫度為45℃，定時(shí)觀察體系的分層析水情況，記錄下層析出液水相體積，計(jì)算乳化析水率。待乳化分層穩(wěn)定后，抽取下層析出液檢測(cè)黏度。原油與三元體系通常在高速剪切下能夠形成穩(wěn)定的乳狀液，乳狀液黏度可以判斷乳化增黏特性，析水率可以直觀地反映出驅(qū)油體系與原油之間的乳化穩(wěn)定性。析水率（＝式中：2結(jié)果與討論2.1色譜分離現(xiàn)象受地層吸附滯留影響，驅(qū)油體系在地層運(yùn)移過程中各化學(xué)藥劑濃度會(huì)按照一定的規(guī)律下降，發(fā)生色譜分離現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開展的三元體系30m長(zhǎng)填砂管巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)所得到的規(guī)律2.1.1不同驅(qū)油體系配方乳化黏度結(jié)果分析5種驅(qū)油體系配方與原油乳化形成乳狀液后，分別檢測(cè)乳狀液及靜止分層后下層析出液的黏度，分析5種驅(qū)油體系配方對(duì)乳狀液增黏效果的影響。選取組分可控三元體系和石油磺酸鹽三元體系進(jìn)行乳化黏度的對(duì)比考察，結(jié)果見圖1。由圖1可以看出：5種驅(qū)油體系配方在組分可控三元體系下乳狀液黏度和下層析出液黏度均隨著3種化學(xué)藥劑濃度的下降而降低；同種驅(qū)油體系配方下乳狀液黏度大幅高于下層析出液黏度，黏度增幅倍數(shù)均達(dá)到3倍以上。下層析出液黏度越低，乳狀液黏度增幅倍數(shù)越大，最高達(dá)到6倍以上。這說明組分可控三元體系與原油乳化后具有較好的乳化增黏能力，乳化增黏規(guī)律明顯。對(duì)比5種石油磺酸鹽三元體系配方，相同體系配方下乳狀液黏度增幅倍數(shù)小于組分可控三元體系。2.1.2不同驅(qū)油體系配方對(duì)乳狀液乳化析水率的影響5種驅(qū)油體系配方與原油乳化形成乳狀液后，將其轉(zhuǎn)移到帶有刻度的具塞量筒中，記錄乳狀液析水率。選取組分可控三元體系和石油磺酸鹽三元體系進(jìn)行乳化析水率的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖2。由圖2可以看出，組分可控三元體系的5種驅(qū)油體系配方與原油形成乳狀液的乳化析水率隨著時(shí)間的增加而逐漸變大，但變化幅度不同，表面活性劑濃度最大的配方1及最小的配方5條件下的原油乳化析水率迅速增大，而其他3種配方的乳化析水率變化相對(duì)較小。24h時(shí)配方2的原油乳化析水率最低，乳化效果最好。而石油磺酸鹽三元體系與原油乳化后油、水很快分離，且不受化學(xué)藥劑濃度變化影響。由此可見，組分可控三元體系在一定化學(xué)藥劑濃度范圍與原油乳化后具有較低析水率，乳化效果明顯。組分可控三元體系在堿濃度較高時(shí)，發(fā)生鹽析反應(yīng)2.1.3添加石油磺酸鹽三元體系前后zeta電位變化5種驅(qū)油體系配方與原油在形成乳狀液后，其電性、界面性能也會(huì)發(fā)生改變。分別監(jiān)測(cè)上述10種驅(qū)油體系配方乳化前后析出液的zeta電位、界面張力及乳狀液的乳化類型，為乳化的增黏特性、析水率特性提供分析數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果見表5。從表5的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看，不同配方的組分可控三元體系與石油磺酸鹽三元體系乳化前后的Zeta電位均處在穩(wěn)定性極好的狀態(tài)（絕對(duì)值大于60mV），且均隨著表面活性劑濃度的下降而下降。組分可控三元體系乳化前、后Zeta電位變化不大。石油磺酸鹽三元體系乳化后的Zeta電位隨著體系化學(xué)藥劑濃度的降低而增大，乳化后低濃度體系穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)。相同濃度組分可控三元體系乳化前、后的Zeta電位均高于石油磺酸鹽三元體系。乳化前組分可控三元體系只有配方1的界面張力達(dá)到超低，而石油磺酸鹽三元體系只有配方10未能達(dá)到超低。這與2種表面活性劑界面活性范圍有關(guān)。所有驅(qū)油體系配方形成的乳狀液均為O/W乳化類型。2.1.4不同濃度驅(qū)油體系配方乳化前后表面活性劑的油-水分配系數(shù)為進(jìn)一步分析組分可控三元體系與原油乳化的規(guī)律認(rèn)識(shí)，開展不同驅(qū)油體系配方的乳狀液乳化前后對(duì)應(yīng)的配方中表面活性劑濃度檢測(cè)，結(jié)果見表6。從表6的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看，不同濃度驅(qū)油體系配方乳化分層后，水相中剩余的組分可控烷基苯磺酸鹽表面活性劑濃度隨著配制濃度的降低而降低，進(jìn)入油相的表面活性劑也隨配制濃度降低而降低。利用進(jìn)入油相表面活性與水相剩余表面活性劑的比值可以判斷表面活性劑在油-水相的分配系數(shù)。4種驅(qū)油體系配方中表面活性劑的油-水分配系數(shù)隨配制濃度的降低逐步增大。這與表面活性劑分子油-水界面上的吸附和脫附變化有關(guān)2.1.5乳化前后組分可控三元體系界面性能的變化組分可控烷基苯磺酸鹽是在重烷基苯磺酸鹽的基礎(chǔ)上，增加了長(zhǎng)碳鏈烷烴芳烴磺酸鹽的比例，提高了組分可控烷基苯磺酸鹽表面活性劑分子的支化程度，實(shí)現(xiàn)了該類表面活性劑組分可調(diào)可控的特性，該表面活性劑中除有效物外，其余主要為小分子醇、無機(jī)鹽和水分。石油磺酸鹽是原油餾分油通過磺化、中和等反應(yīng)得到的混合物，其磺化的主要部分是帶有環(huán)狀的芳烴化合物，石油磺酸鹽表面活性劑組成包括石油磺酸鹽、無機(jī)鹽、未磺化油和揮發(fā)分等成分，其中石油磺酸鹽有效物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38%～40%，未磺化油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%～40%。（1）組分可控三元體系乳化后增黏能力及析水率變化受分子結(jié)構(gòu)影響較大。組分可控烷基苯磺酸鹽主要成分為烷基芳基磺酸鹽，烷基芳基構(gòu)成了組分可控烷基苯磺酸鹽的親油基，支鏈越長(zhǎng)，在油-水界面上分布越穩(wěn)定。乳化后界面上表面活性劑支化程度高，形成的油-水界面分子膜強(qiáng)度大，不易分離，乳化效果好，破乳慢。石油磺酸鹽由于其主要為環(huán)狀的芳烴磺酸鹽，其分子支化程度低，形成的油-水界面分子膜不穩(wěn)定，導(dǎo)致出現(xiàn)快速破乳的現(xiàn)象。（2）組分可控三元體系界面性能受驅(qū)油體系組成影響較大。組分可控三元體系與原油形成超低界面張力范圍窄，而石油磺酸鹽三元體系能夠在較寬的堿濃度下形成超低界面張力。這是由于石油磺酸鹽中未磺化油較多，根據(jù)相似相溶原理，石油磺酸鹽三元體系易形成超低界面張力。所有體系乳化后析出液界面張力較乳化前變差，組分可控三元體系更明顯，乳化后表面活性劑在油-水兩相中進(jìn)行重新分配，組分可控烷基苯磺酸鹽親油性強(qiáng)，進(jìn)入油相表面活性劑分子多，石油磺酸鹽親水性強(qiáng)，進(jìn)入油相表面活性劑分子少，界面張力仍能夠達(dá)到超低。乳化增黏及乳化析水率與界面張力沒有必然的聯(lián)系。（3）由于配制的5種驅(qū)油體系配方所用的3種化學(xué)藥劑濃度均較高，因此Zeta電位絕對(duì)值都很高，體系均較穩(wěn)定。組分可控三元體系中未磺化油含量小，體系中溶解的未磺化油少，因此Zeta電位絕對(duì)值高于石油磺酸鹽體系，穩(wěn)定性高于石油磺酸鹽。乳化后分離出來的組分可控三元體系穩(wěn)定性與乳化前相差不大，而石油磺酸鹽三元體系乳化后低濃度點(diǎn)Zeta電位絕對(duì)值反而大，是由于體系乳化后未磺化油溶解到油中使得水相體系變得更加穩(wěn)定。Zeta電位與乳化增黏及析水率變化沒有明顯的關(guān)聯(lián)度。2.2乳化增黏特性分析針對(duì)組分可控三元體系中5種驅(qū)油體系配方與原油的乳化特點(diǎn)，化學(xué)藥劑的濃度對(duì)原油的乳化特性影響較大，因此需要考察組分可控三元體系中3種化學(xué)藥劑濃度對(duì)乳狀液特性的影響，實(shí)驗(yàn)針對(duì)化學(xué)藥劑濃度變化設(shè)計(jì)了三因素、四水平16種驅(qū)油體系配方的正交實(shí)驗(yàn)由表8可以看出，不同配方的組分可控三元體系制備的乳狀液黏度差異較大，黏度跨度從10mPa·s到90mPa·s波動(dòng)。乳化后析出液黏度波動(dòng)范圍從1~30mPa.s波動(dòng)。乳狀液黏度與破乳分層后下層析出液的黏度比，即乳化增黏倍數(shù)從最低的1.61倍升高到23.93倍，變化幅度很大。從整個(gè)正交實(shí)驗(yàn)黏度增幅數(shù)據(jù)看，所有體系均表現(xiàn)出乳化增黏特性。不同配方的組分可控三元體系制備的乳狀液的析水率有高有低，差異較大，析水率受三元體系化學(xué)藥劑濃度的影響較大。按照級(jí)差復(fù)配體系的黏度受聚合物和弱堿濃度的影響較大，聚合物濃度越大，黏度越大；弱堿濃度越大，體系中離子強(qiáng)度相應(yīng)增大，三元體系中聚合物分子卷曲程度增加，黏度下降。同時(shí)聚合物的存在可以改善油-水界面膜的強(qiáng)度，束縛油-水界面上的表面活性劑分子，使吸附在油-水界面的表面活性劑有效分子數(shù)增加，油-水界面的黏彈性增大，從而增強(qiáng)乳狀液的穩(wěn)定性。弱堿能增強(qiáng)表面活性劑的親油性，有利于表面活性劑吸附于油-水界面，同時(shí)復(fù)配體系中弱堿碳酸鈉與原油中的酸性物質(zhì)生成新的表面活性物質(zhì)，與原有的組分可控烷基苯磺酸鹽協(xié)同進(jìn)一步降低油-水界面張力，使得油-水更容易乳化。碳酸鈉濃度較低時(shí)，解離出來的Na表面活性劑的兩親性使其吸附于油-水界面，當(dāng)表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.1%時(shí)，形成的乳狀液開始穩(wěn)定，組分可控烷基苯磺酸鹽表面活性劑分子支化程度高，體系的親油性強(qiáng)，有利于在油-水界面上形成穩(wěn)定的體系，保持乳狀液的穩(wěn)定性。3表面活性劑的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果（1）不同化學(xué)藥劑濃度的組分可控三元體系與原油能夠形成穩(wěn)定的乳狀液，乳化特性明顯，具有較低的乳化析水率。乳化特性與表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，與體系的界面張力、Zeta電位關(guān)系不明顯。組分可控三元體系與原油乳化后，表面活性劑在油相和水相中的分配系數(shù)隨濃度下降逐漸增大。（2）正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，影響乳狀液黏度的從大到小順序?yàn)椋壕酆衔铮救鯄A＞表面活性劑，其中聚合物質(zhì)量濃度為1000mg/L時(shí)，乳狀液黏度增幅最大；影響乳化析水率的化學(xué)藥劑因素從大到小順序?yàn)椋喝鯄A＞表面活性劑＞聚合物，其中Nayphenge+al不同的alityenge+al文道/al治療研磨-pcr的細(xì)胞合成高效alsifityfityengrectityAfteremulsifyingwiththecrudeoil,theviscosityofthe