消防减阻用聚合物/表面活性剂复配体系实验探索

在全球能源紧张的背景下,“过程节能”手段的探索具有重要意义。消防工作在国民经济和社会发展中占据重要地位,将添加剂湍流减阻技术引进到消防系统,在不额外增大能耗的前提下能直接提高消防水的射出速度和射程,在提高灭火效率的同时节省水泵功耗。根据消防水流特点,初步选定聚氧乙烯/十八烷基三甲基氯化铵/水杨酸钠的聚合物/表面活性剂复配体系作为研究对象,通过测试该体系的减阻性能和表面张力,证实此体系可以用作消防系统减阻添加剂,但需控制聚合物浓度。研究发现复配体系的减阻性能及表面张力表现主要依赖于聚、表分子之间的相互作用,因此聚、表分子间相互作用强的体系,才更适合用作消防减阻聚/表复配添加剂。

复配型表面活性剂与碱/聚合物三元驱油体系的筛选实验研究

针对辽河油田某特定区块油藏特征和油品性质,对阴离子型表面活性剂重烷基苯磺酸盐、非离子型表面活性剂聚氧乙烯壬基醚、碱Na2CO3及疏水型聚合物进行复配,对复配体系与原油间界面活性和溶液增粘能力进行实验研究,应用正交实验法进行实验方案设计,通过直接比较和计算分析等方法得出最佳配方:阴离子表面活性剂质量分数0.1%～0.125%,非离子表面活性剂0.15%,Na2CO31.6%～1.8%,疏水型聚合物0.12%。该驱油体系具有较高的界面活性,长期热稳定性较好,而且解决了阴离子表面活性剂的盐析现象和非离子表面活性剂吸附损失大、需要的碱含量高、溶解性能差等问题,同时拓宽了表面活性剂、碱剂在复合驱油体系中的使用含量范围,筛选出的复配型驱油体系适应性更好。

生物表面活性剂及其复配体系在三次采油中的应用

表面活性剂具有良好的驱油效果,是应用最广泛的化学驱油剂之一,但在应用中存在不足:表面活性剂在地层中的降解和吸附损失较大,导致使用成本高;表面活性剂在高温高盐条件下会失去活性。与不可降解的化学表面活性剂相比,生物表面活性剂因具有低毒或无毒、可生物降解、表面活性优异、环境相容性及稳定性好等优点,在三次采油中有良好的应用潜力。本文首先对生物表面活性剂进行分类并简述常用生物表面活性剂的性能;其次详细阐述了单一生物表面活性剂、多种生物表面活性剂、生物表面活性剂与化学表面活性剂复配、生物表面活性剂与纳米材料复配驱油在三次采油应用方面的研究进展;最后对生物表面活性剂在三次采油中的发展趋势进行展望。

利用磷硅酸盐-表面活性剂-聚合物复合体系提高原油采收率

"表面活性剂-碱-聚合物"三元复合体系是提高采收率的实用技术之一,但其中强碱NaOH会引起采油设备腐蚀和地层结垢问题,这影响了该技术的大规模推广应用。SJT-B助剂是一种磷硅酸盐化学助剂,用助剂代替碱进行了三元复合体系驱油实验。对表面活性剂-SJT-B助剂-聚合物三元复合体系的缓蚀防垢作用、界面张力、吸附、色谱分离、流动特性和驱油效果进行的研究结果表明,表面活性剂-SJT-B助剂-聚合物三元复合体系具有缓蚀防垢、降低界面张力的效果,且其动静吸附量低。以大庆杏树岗油田的地质特征为基础建立的物理模型上进行了驱油实验,结果证实,表面活性剂-SJT-B助剂-聚合物三元复合体系的调驱效果好于现有表面活性剂-碱-聚合物三元复合体系。

聚合物/两性表面活性剂二元体系提高水驱后残余油采收率研究

针对三元复合驱中的碱大幅度降低聚合物溶液的黏弹性,降低波及效率和驱油效率,含碱驱油体系引起地层黏土分散和运移、形成碱垢、导致地层渗透率下降等问题,利用不加碱可形成超低界面张力的聚丙烯酰胺/两性表面活性剂二元复合体系,通过人造岩心驱油实验,研究了聚表二元复合体系提高水驱后残余油采收率的可能性。研究表明,聚表二元复合体系在驱替水驱后残余油中,可以同时发挥活性剂的超低界面张力特性和聚合物溶液的粘弹特性,使得该二元体系的采收率高于单一的表面活性剂体系和聚合物驱油体系,并且二元体系的聚合物浓度越高,采收率越高。

聚合物—表面活性剂二元复合体系微观及宏观驱油特征——以河南双河油田某区块为例

采用微观驱油实验和油藏数值模拟,研究了聚合物—表面活性剂二元复合体系微观及宏观驱油特征。以河南双河油田S块H层系为例的研究结果表明,二元复合体系既能启动柱状、簇状残余油,又可减少孔隙和喉道处的膜状残余油,相比单一表面活性剂驱和单一聚合物驱,二元复合驱具有显著扩大波及体积和提高驱油效率的双重效果,比单一聚合物驱提高采收率3.03%～5.45%。对于层内非均质储层,二元复合驱可较大幅度地提高低渗透带的采收率,其次是中渗透带;而对于层间非均质储层,进一步改善低渗透层开发效果的能力有限,二元复合驱提高采收率由高到低的排序为中、高、低渗透层。

聚合物与表面活性剂二元驱油体系界面性质研究

将沟槽式界面粘度计及其改进测定方法用于聚合物与表面活性剂二元驱油体系的界面性质研究 ,应用均匀设计方法安排实验方案 ,得到了不同条件下的表面粘度和与模拟油之间的界面粘度 ,用逐步回归分析方法对所测得的界面参数进行回归分析 ,得出了聚合物浓度。

聚合物-表面活性剂二元抗盐体系注入性能评价

针对M油田目的层油藏物性差、非均质强、矿化度高等问题,研究了新型双烷基甘油醚衍生表面活性剂(diGE-EO)的耐温抗盐性能,并利用霍尔曲线对比研究了聚合物和聚合物-表面活性剂二元抗盐体系的注入性能,分析了聚合物-表面活性剂二元抗盐体系提高M油田目的层原油采收率的可行性。研究结果表明:双烷基甘油醚衍生表面活性剂(diGE-EO)在质量浓度高于3500 mg/L时依然保持较好的抗盐性能,在85℃条件下放置超过45 d,仍能使油水界面张力降至5.73×10^(-3)mN/m,处于超低界面张力范围,可满足高矿化度油藏开发的要求。同时分析了聚合物-表面活性剂二元抗盐体系的注入性能。结果表明,当聚合物溶液质量浓度达到1500 mg/L、岩心渗透率低于200 mD时,单独注入聚合物难度增大;存在表面活性剂情况下,注入性能得到明显改善。该结果为M油田二元复合驱项目方案设计及现场实施提供了室内实验基础。

Cr^(3+)对碱/表面活性剂/聚合物复合体系性质影响

在由1.4 g/L HPAM、2.5 g/L石油磺酸盐、12 g/L Na2CO3组成的ASP污水溶液中分别加入0、17.5、35、70、140 mg/L(以Cr3+计)醋酸铬,在45℃下考察铬加量对驱油液多项性能的影响。加入铬交联剂使ASP驱油液的表观黏度~放置时间(0~20 h)曲线、界面张力~放置时间曲线、黏度~剪切速率曲线、储能模量~角频率曲线、损耗模量~角频率曲线均整体上移,铬加量越大则上移幅度越大。其中油水界面张力在放置时间≤5天时均在超低值范围(10-3mN/m),5天后加Cr3+17.5 mg/L的ASP的界面张力低于不加铬的体系。通过~1.27μm2的均质人造岩心的阻力系数特别是残余阻力系数,随加铬量的增加而大幅度增大。VK=0.89、K≈1.0μm2的层内非均质人造岩心在水驱后注入ASP时压力升高幅度随加铬量的增大而大幅增大,转水驱后注入压力的下降幅度则相差不多;水驱后注入0.38 PV不加铬和加Cr3+140 mg/L的ASP液,采收率增值分别为29.8%和34.1%,注入0.1 PV无铬ASP+0.18 PV加铬(140 mg/L)ASP+0.1 PV无铬ASP使采收率增值达到39.4%。图5表4参11。

低浓度表面活性剂-聚合物二元复合驱油体系的分子模拟与配方设计

采用耗散颗粒动力学(DPD)方法在介观层次上模拟了表面活性剂烷基苯磺酸盐在油-水界面的排布行为,考察了分子结构、油相等因素对界面密度和界面效率的影响,探讨了利用表面活性剂复配协同效应提高界面活性的机理。实验研究了表面活性剂类型、油相、表面活性剂复配等对油-水界面张力的影响。结果表明,"阴+非"表面活性剂复配可使油-水界面张力降低1个数最级。根据分子模拟和实验研究结果,结合孤东七区试验区原油特点,提出了"0.3%石油磺酸盐+0.1%表面活性剂1~#+0.15%聚合物"的二元复合驱配方,可使油-水界面张力降低至2.95×10^(-3)mN/m,物理模拟实验提高采收率高达18.1%。

碱-助表面活性剂-聚合物体系相性质的研究

本文综述了采用乳化筛选试验法制作活性图,对碱-助表面活性剂-聚合物(APS)驱油体系相性质所作的研究。讨论了活性剂、碱对体系相性质的影响及相性质与界面张力、驱油效率之间的关系。在碱-原油体系中加入低浓度表面活性剂可使活性区加宽,体系最佳含盐量提高。过量碱在体系中起电解质作用。一价阳离子对相性质的影响次序为 K^+>Na^+>NH_4^+。最佳体系的界面张力可达到很低值。

聚合物-表面活性剂复合体系的核磁共振研究

用核磁共振 (NMR)研究聚合物 -表面活性剂复合体系的具体实例 ,分别对用于聚合物与表面活性剂相互作用及聚合物 -表面活性剂团簇结构剖析等领域的13C -NMR、13C -及反离子2 3Na+ -弛豫、顺磁共振驰豫 (PR -NMR)、二维核子Overhauser增强核磁共振 (2D -NOESY -NMR)等手段作了详尽的概述。在13C -NMR研究中发现PVP-C12 BE体系中PVP骨架上α -CH、β -CH2 和吡咯环上与N相连的亚甲基吸附在C12 BE胶束表面的碳氢链部位 ,其相互作用驱动力为疏水力。13CNMR、2 3Na+ NMR研究表明在PEG -SDS团簇结构中大部分PEG链节环绕在SDS胶束周围 ,少部分PEG链节吸附在烃 /水界面上 ;2D -NOESY -NMR研究结果表明 ,有少部分PEG链节渗入到SDS胶束内部 ;PR-NMR结果显示少部分PEG链节存在于SDS胶束双电层内 ,PEG -SDS团簇的化学计量组成为PEG/SDS =1 9。13C -NMR研究表明PVP -AS团簇为项链状结构 ,PVP -AS团簇为项链状结构 ,PVP -SDS团簇为膨胀笼状结构。

碱、表面活性剂和聚合物为主的三元复合驱油体系相行为研究

通过研究不同浓度Na2 CO3、KPS存在的条件下复合驱油体系的相行为变化 ,找到了形成中相最佳区的条件 ,揭示了相行为与油水界面张力及表面活性剂在不同相间分配量大小的相关性 ,从临界胶束浓度变化对相态转变机理给予合理解释。

宽分子量聚合物/表面活性剂复合驱油体系性能评价

为解决注水开发油藏在高含水、高采出程度开发阶段,非均质性较强、层间及层内矛盾突出而又无法实现分注的问题,提出了宽分子量聚合物/表面活性剂二元复合驱油体系。采用理论计算及室内实验的方法,评价了复合体系的性能,结果表明:宽分子量聚合物具有较好的增黏效果,与表面活性剂配伍性较好;并且同时发挥了宽分子量聚合物扩大波及的作用以及表面活性剂提高洗油效率的作用,与储层的适应性更好,可以在水驱基础上提高采收率15%以上;宽分子量聚合物中分子量配比应根据储层的渗透率划分确定,只有宽分子量聚合物体系与储层非均质情况匹配性最好时,才能取得最好的驱油效果。宽分子量聚合物复合驱油体系是一种有效的驱替体系,研究结果可以为处于双高开发期的非均质油藏提高采收率提供借鉴。

十六烷基三甲基溴化铵和3种十二烷基阴离子表面活性剂复配驱油体系的性能

研究3种不同亲水基结构的阴离子表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠（sodium alkyl benzene sulfonate,ABS）、十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate,SDS）、十二烷基羧酸钠（sodium dichloroisocyanurate,SDC））与阳离子表面活性剂（十六烷基三甲基溴化铵（cetyltriethyl ammonium bromide,CTAB））的复配体系的性能,考察复配体系的相容性、泡沫量、泡沫稳定性、接触角、表面张力和界面张力.研究结果表明,阴阳离子复配体系在摩尔比接近1∶1时,整个体系的泡沫性能下降,表面张力和界面张力趋于最大值,接触角趋于最小;在SDC-CTAB体系中,当w（CTAB）=10%~30%时,复配体系和胜利油田的原油形成超低界面张力.

两性/阴离子表面活性剂复配体系性能研究

采用环氧氯丙烷与磷酸二氢钠反应制备中间体,再与十二叔胺反应,制备甜菜碱型磷酸酯两性表面活性剂,并与十二烷基苯磺酸钠(SDBS)进行复配。测定复配前后产品的表面张力、临界胶束浓度、泡沫稳定性和乳化能力等性能。结果表明,在最佳合成工艺条件下,甜菜碱型磷酸酯两性表面活性剂的表面张力为30 mN/m,临界胶束浓度为7.98 g/L。对于复配体系,当甜菜碱型磷酸酯表面活性剂与SDBS以质量比6∶4进行复配时增效作用最好,其表面张力为23 mN/m,临界胶束浓度为4.84 g/L,对松节油的乳化性能较好。

聚合物/甜菜碱表面活性剂提高水驱后残余油采收率研究

利用不加碱可形成超低界面张力的甜菜碱表面活性剂/聚丙烯酰胺二元复合体系,通过流变性实验,分析了甜菜碱表面活性剂对聚合物/表面活性剂二元复合体系流变性的影响;通过可视化的微观驱油实验和人造岩心驱油实验,分析了聚合物/表面活性剂二元体系的粘弹性和界面张力对采收率的影响,研究了该二元复合体系对水驱后残余油的作用机理。结果表明,实验用的两性表面活性剂体系与油可以达到超低界面张力,表面活性剂体系对无碱二元体系的粘弹性影响非常小。在驱替水驱残余油过程中,形成超低界面张力的甜菜碱表面活性剂/聚丙烯酰胺二元复合体系可以同时发挥活性剂的超低界面张力作用和聚合物溶液的粘弹性作用,使该二元体系的采收率高于单一的表面活性剂体系和聚合物驱油体系,并且该二元体系的粘弹性越大,采收率越高。界面张力由10-2mN/m降至10-3mN/m时的最终采收率均高于界面张力为10-2mN/m时增加聚合物溶液的质量浓度和相对分子质量两种情况下的最终采收率。

阴离子与非离子表面活性剂复配体系反胶团的电导研究

在SDS/Tween60/正己醇/环己烷/水形成的反胶团复配体系中,电导率(κ)与水和表面活性剂的摩尔比(W0)关系曲线上存在最大值,随着复配体系中SDS的摩尔分数(xSDS)增大,最大增溶水量(W0,max)向W0值更大的方向移动.xSDS≤0.5时,随着xSDS的增大,W0,max所对应的电导率值增大;xSDS≥0.5时,其电导率值减小.在AOT/Tween60/环己烷/水体系中,出现了与SDS/Tween60/正己醇/正己烷/水体系类似的现象,但W0,max所对应的电导率值,随着xAOT的增大而增大,不会出现极大值,两者的差异主要是由于助表面活性剂醇的影响.在SDS/TritionX-100/正己醇/环己烷/水体系中也印证了该结论.

孤东二元驱体系中表面活性剂复配增效作用研究及应用

报道了孤东PS二元复合驱先导试验中所用胜利石油磺酸盐SLPS与非离子表面活性剂间的复配增效作用研究结果。等摩尔比的磺酸盐AS与非离子剂LS54溶液的动态表面张力能迅速达到平衡且平衡值σe低。AS/LS45混合体系的临界胶束浓度随LS45加入比例的增大不断降低,σe值则迅速降低并维持低值。当油相为正辛烷、甲苯、甲苯+正辛烷(1∶2)时,在磺酸盐SDBS中加入非离子剂LS45、TX、Tween、AES后,油水界面张力均大幅降低;在正辛烷中加入甲苯,可以降低与水相间的界面张力。用介观尺寸耗散粒子动力学(DPD)方法模拟,求得SDBS+TX在油水界面的分布密度较SDBS大大增加,导致界面张力大幅下降。按以上原理复配的3 g/L SLPS+1g/L非离子剂+1.7 g/L聚合物超低界面张力体系,室内物模实验中提高采收率18.1%。在孤乐七区西南Ng54-61层10注16采试验区,从2004年6月起注入SP二元体系(4.5 g/L SLPS+1.5 g/L非离子剂+1.7 g/L聚合物),降水增油效果显著,截止2008年3月,试验区提高采收率5.7%,中心井区提高采收率12.7%且采出程度达到54%。图7表2参12。

阴/阳离子表面活性剂复配体系的中相微乳液研究

阴离子表面活性剂双－２－乙基己基磺化琥珀酸钠（简称ＡＯＴ）和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（简称ＣＴＡＢ），在有醇，正辛烷，盐水存在的情况下，能形成多相微乳液，本文系统地研究了阴／阳离子表面活性剂配比，醇的种类，醇的浓度对该体系的中相微乳液的形成及特性的影响，得到了中相微乳液的特性参数（最佳含盐量Ｓ，最佳中相微乳液体积Ｖ，界面张力，盐宽△Ｓ等），这些性质对与阴／阳离子表面活性剂复配体系。