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單純陰離子-非離子表面活性劑在不同的礦化度下的界面張力

來源:王東方 瀏覽 616 次 發(fā)布時間:2023-12-14

表面活性劑驅(qū)作為一種日益成熟的提高采收率的技術(shù),越來越得到中老油田的青睞,其主要的提高采收率機理就是低界面張力。界面張力與驅(qū)油效率之間存在著一定的聯(lián)系,Uren和Fahry早在1927年就指出,在原油開采中,注水驅(qū)油的效率與驅(qū)替液的表面張力成反比。1966年,Wagner等人的實驗結(jié)果表明,界面張力必須低于0.07 mN/m才能提高驅(qū)油效率,進一步降低界面張力能夠大幅度提高驅(qū)油效率;賈忠偉等指出較低的平衡和瞬間界面張力有利于三元復(fù)合體系提高采收率,其機理是三元復(fù)合體系的低界面張力有利于水驅(qū)后剩余油的啟動和運移。唐鋼等人表明,在滲透率相同的條件下,驅(qū)油體系與原油之間的界面張力越低,驅(qū)油效率越高;在驅(qū)油體系相同的條件下,具有中等滲透率巖心的驅(qū)油效率更高一些,超低界面張力并不是絕對必要的。李華斌等人指出油水動態(tài)界面張力最低值是影響驅(qū)油效果的重要因素,而不是平衡界面張力。


驅(qū)油用的表面活性劑主要有陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑和兩性表面活性劑。陰離子表面活性劑界面活性高,耐溫性能好,但耐鹽性差;非離子表面活性劑的耐鹽、耐多價陽離子的性能好,但在地層中穩(wěn)定性差,吸附量比陰離子表面活性劑高,而且不耐高溫,價格高;兩性表面活性劑可用于高礦化度、較高溫度的油層,且能大大降低非離子型與陰離子型活性劑復(fù)配時的色譜分離效應(yīng),其優(yōu)點越來越得到研究者的重視。本文研究了單純陰離子-非離子表面活性劑在不同的礦化度下的界面張力,并通過驅(qū)油實驗對其提高采收率的機理進行了討論。


界面張力的測量


配置不同礦化度下質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的表面活性劑溶液,在55℃條件下,利用Texas-500旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀測量原油與化學(xué)劑溶液的界面張力。測定時首先用石油密度計測量原油與化學(xué)劑溶液的密度,用Wzs-1型阿貝折光儀測量化學(xué)劑溶液的折光率,然后通過界面張力儀測量油珠在化學(xué)劑溶液中的拉伸長度及直徑,并利用自主開發(fā)的軟件進行圖像采集和分析,從而計算出油水界面張力。


界面張力實驗測定結(jié)果


為了選擇合適界面張力體系來進行驅(qū)油實驗,實驗室內(nèi)配置了礦化度分別為1,5,25,50,100 g/L,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的9AS-3-0溶液,并對其與原油之間的界面張力進行了測量。實驗結(jié)果見圖1。

圖1 9AS-3-0在不同礦化度下的界面張力情況


由圖1看出,對于不同礦化度下的9AS-3-0體系與原油之間的界面張力的最低值和動態(tài)值基本上一致,而且,隨著礦化度的變大,界面張力逐漸減小。為達到較好的驅(qū)油效果,選取礦化度為25 g/L(平衡界面張力為0.25 mN/m)和礦化度為100 g/L(平衡界面張力為0.02 mN/m)的表面活性劑體系進行驅(qū)油實驗。


結(jié)論


(1)通過測量不同礦化度下的陰離子-非離子表面活性劑9AS-3-0與樁西原油之間的界面張力,發(fā)現(xiàn)單純表面活性劑的動態(tài)界面張力平衡值與動態(tài)界面張力最低值基本相同。


(2)實驗條件下,在界面張力較大時(0.25 mN/m),水驅(qū)后提高采收率效果不明顯,而界面張力較小(0.02 mN/m)的情況下,水驅(qū)后能夠提高采收率4.31%。


(3)進一步驗證了低界面張力是表面活性劑驅(qū)提高驅(qū)油效率的基本機理,界面張力的降低有利于洗油效率的增強,同時被洗下來的油滴堵塞流動通道,也增加了波及面積,最終提高了采收率。