三元复合驱采出水稳定性机理研究

发布时间：2020-04-08 09:17

【摘要】：随着三元复合驱采油技术大规模推广应用,三元复合驱采出水产量增加,水质日趋复杂,处理难度加大,已成为油田地面工程建设的技术瓶颈之一。三元复合驱采出水呈现含油乳化程度高、微细粒油滴含量高、粘度高、界面膜强度高、矿化度高等特性,破乳脱稳是提高油水分离效率的关键。三元复合驱采出水稳定性研究是实现高效破乳脱稳前提。本文以三元复合驱采出水模拟水样为研究对象,采用试验测试与分子模拟相结合研究其体系稳定性。主要内容如下:(1)三元复合驱采出水模拟水样稳定性分析。考察了体系温度和驱油剂(碱、表面活性剂和聚合物)对模拟水样稳定性影响。研究结果表明,体系温度升高,含油量和Zeta电位绝对值先升高后降低、粘度降低、表面张力略为降低、油滴粒径增大幅度小;表面活性剂存在使得含油量和表面张力降低、Zeta电位升高、油滴粒径减小,油滴难于聚并和处理;聚合物存在使得采出水粘度增高、含油量升高幅度小、Zeta电位升高;碱的存在使得体系含油量先降低后升高,表面张力降低,Zeta电位先增大后降低,油滴粒径减小。随着沉降时间的延长,模拟采出水越来越稳定,最终模拟水样含油浓度基本稳定在202 mg/L,粘度为4 mPa·s,Zeta电位为-60.84 mV,表面张力为35.87 mN/m,模拟水样中油滴粒径≤10μm占70%、≤20μm占100%。(2)结合高速显微成像法和单滴法,借助图像处理软件获得单一体系和三元复合体系中油滴破裂速度和界面膜厚度,分析了界面膜薄化速率和油滴破裂速率常数,以及驱油剂含量对O/W型油滴界面膜强度影响。在复合体系中,随着碱含量增加,油滴界面膜薄化速率和油滴破裂速率常数先降低后升高;随着聚合物和表面活性剂含量增加,油滴界面膜薄化速率和破裂速率常数减小。单一体系与复合体系作用规律趋同。表面活性剂对油/水界面膜稳定性影响最为明显,表面活性剂含量高,体系稳定,界面膜薄化速率和破裂速率常数分别降至0.00512mm/s和0.023 1/s。(3)驱油表面活性剂在油/水界面吸附热效应测试和分子间相互作用模拟。采用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为驱油表面活性剂,在相同温度下,SDBS浓度升高,体系界面张力减小,放出热量增加,体系能量降低,体系趋向稳定;在相同浓度表面活性剂下,温度升高,界面张力降低,放出热量增多,在343 K时吸附热达到最大,此时体系最稳定。分子模拟结果表明,SDBS能够在正十二烷/水界面形成稳定单层膜,降低了油水界面张力。通过计算SDBS在水/正十二烷的界面形成能(IFE)、界面层厚度和表面活性剂单层膜吸附形态等参数,获得了不同温度下驱油表面活性剂降低油/水界面稳定性能力依次为:343 K353 K328 K313 K298 K。随着表面活性剂比例的升高,作用效果加强。
【图文】：

乳状液液膜,排液时间,油膜强度,半衰期

图 2-3 破裂率随时间变化Figure 2-3 Rupture rate varies with time可以通过比较乳状液液膜的破裂速率常数 k，半衰期 t1/2和排液时间 tD性分析油膜强度。

标准曲线,标准曲线

一定质量碱、聚合物和表面活性剂配成溶液（碱浓度 700 mg/L，表面活度 300 mg/L，聚合物浓度 500 mg/L）；在上述溶液中加入一定量的油滴以配置成含油量为 500 mg/L 模拟水样为标准），盖上保鲜膜且扎上橡皮定程度上防止蒸发，放入 40oC 水浴锅中恒温水浴 30 min，使油珠母液在充分分散；利用高剪切分散乳化均质在 8000 r/min 转速下搅拌 5 min，将体室温下静置 30 min；通过脱脂棉去除浮油，再在室温下静置 2 h，即可对稳定的三元复合驱采出水模拟水样。2.2 绘制含油标准曲线将 6 个 100 mL 容量瓶编号 1#~6#；准确称量 0.5000 g 原油，，用石油醚 100 mL 的容量瓶中配制成 5 g/L 溶液；分别量取该溶液 2.00 mL、4.00 m0 mL、16.00 mL 和 32.00 mL 置于容量瓶中；加石油醚定容成 100 mL，油浓度为 100 mg/L、200 mg/L、400 mg/L、800 mg/L 和 1600 mg/L 的含油污次用紫外分光光度计测吸光度，绘制如下图 3-1。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE357.46

【参考文献】