化学添加剂对Court重组采收率及其界面性质作用机理研究
在加拿大西部有大量的重油油藏,采用现有技术对这些油藏进行开采,只开采出占储量8-9%的原油,仍有大量原油留在油藏中。由于油藏较薄,如采用热采的方法如循环注蒸汽开采及蒸汽复合重力驱(SAGD),存在巨大的热耗而不可行,因此,采用化学驱对这些油藏进行开采引起了人们越来越多的注意。化学驱采油已经研究了很多年,但是绝大部分的研究都是针对常规原油或者模拟油,对稠油的研究很少,因此有必要对稠油的化学驱进行深入的研究。<br>   本文通过测定不同化学驱溶液与油相的界面张力及乳化效果,筛选了一系列溶液体系,通过岩芯驱替实验研究了其对加拿大Co...
在加拿大西部有大量的重油油藏,采用现有技术对这些油藏进行开采,只开采出占储量8-9%的原油,仍有大量原油留在油藏中。由于油藏较薄,如采用热采的方法如循环注蒸汽开采及蒸汽复合重力驱(SAGD),存在巨大的热耗而不可行,因此,采用化学驱对这些油藏进行开采引起了人们越来越多的注意。化学驱采油已经研究了很多年,但是绝大部分的研究都是针对常规原油或者模拟油,对稠油的研究很少,因此有必要对稠油的化学驱进行深入的研究。
   本文通过测定不同化学驱溶液与油相的界面张力及乳化效果,筛选了一系列溶液体系,通过岩芯驱替实验研究了其对加拿大Court油田稠油的驱油效果,并且对其动态界面张力及接触角进行了研究,深入分析了提高Court稠油采收率的机理以及不同的添加剂在采油及油水界面的作用。
   通过对用地层盐水配制的不同化学驱体系的界面张力的研究发现,表面活性剂CS-460和NaOH或Na2CO3共同作用与单独用碱相比,可以大幅降低油水体系的界面张力至超低界面张力,但只有Na2CO3-表面活性剂(S)体系可以有效乳化原油。岩芯驱替实验结果表明,当NaOH浓度不低于0.5wt%时,NaOH的三次采油率明显高于NaOH-S、Na2CO3-S及Na2CO3体系。向NaOH体系中加入聚合物(P)后,不同体系的三次采油率为:当NaOH浓度低于0.5wt%时,NaOH-P>NaOH-S-P>NaOH-S>NaOH;当NaOH浓度不低于0.5wt%时,NaOH>NaOH-P>NaOH-S-P≈NaOH-S。通过对驱油过程中压力的变化分析表明,注入化学驱段塞后压力升高的程度与三次采油率的高低密切相关,但与乳化及界面张力的关系不大。分析得出采用化学驱提高Court稠油的采收率是通过油滴的分散和聚并堵塞水突破后形成的通道而不是通过乳化机理。该机理在微模试验中得到了进一步的验证。
   对去离子水配置的不同体系的动态界面张力及其他界面性质的研究表明,对于NaOH溶液,存在一最优碱浓度使界面张力及接触角降至最低,且油滴在固体表面的铺展也随之改变。加入表面活性剂引起最优碱浓度及接触角的升高并改变界面张力与碱浓度的关系,且增加从油相析出的组分的量。加入聚合物后提高最优碱浓度且减少从油相析出的组分的量。此外,在测量界面张力的过程中发现拉长的油滴在达到最低界面张力后随时间进行收缩。
   向NaOH溶液中加入NaCl后,可以提高油水体系的界面张力,但是在相同的离子强度下,油/NaOH的界面张力高于油/NaOH-NaCl。加入Mg2+对油/NaOH体系的界面张力没有明显影响,但明显改变油/NaOH-S体系的界面张力与碱浓度的关系。加入Ca2+提高油/NaOH-S体系的界面张力但并不改变其随碱浓度的变化趋势。加入电解质后,接触角均随碱浓度的增加而降低,只是降低的程度不同。现有理论不能合理解释上述实验现象。
   本文结合稠油的组成及结构特点推出新的理论解释:除了与原油中的酸性物质作用产生表面活性物质进而降低体系的界面张力,当NaOH浓度较高时,增强的离子强度抑制界面活性物质的扩散,并通过OH-与油水界面上的大分子界面活性物质作用,促进油滴的收缩和聚并。表面活性剂的作用是取代原位合成的表面活性剂促进界面张力的降低,还可与OH-进行竞争吸附使得降低界面张力所需碱浓度升高并削弱过量OH-的作用。聚合物主要是通过影响不同物质的扩散从而对界面性质产生影响。Mg2+和Ca2+除了与碱及界面活性物质形成沉淀以外,还可以与原位形成的界面活性物质成键从而影响接触角及油滴在固体表面的铺展。重油中可被离子化的极性物质在降低界面张力及改变界面性质中起重要作用。
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作者: 张海燕
学科专业: 化学工程与技术
授予学位: 博士
学位授予单位: 中国石油大学(北京)
导师姓名: 赵锁奇 Mingzhe Dong
学位年度: 2010
语 种: chi
分类号: TE357.46