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低總濃度下實現"超低界麵張力"與"高黏彈性乳狀液"的雙重突破
來源:西南石油大學 瀏覽 132 次 發布時間:2025-06-04
乳化驅油作為化學驅中的重要技術之一,主要通過注入表麵活性劑體係或堿水來實現油水乳化而提高采收率。在油藏中,注入活性體係不僅可降低油水界麵張力,還可使得原油與地層水形成油包水型(W/O)乳液,W/O乳液粘度大於原油粘度,可以明顯降低驅替相和被驅替相的流度比,提高水驅波及體積,具有很強的流動控製能作用。
油包水型高內相乳液一般由油相,水相和親水親油平衡值較低的表麵活性劑組成,具有兩親性的表麵活性劑可自發遷移到水油兩相界麵並在相鄰液滴之間形成一層保護膜,不僅在空間上阻止了液滴間的碰撞,還通過吸附在液滴表麵增加液滴之間的斥力來提高乳液的穩定性。眾所周知,油藏的環境比較複雜,地層的結構也比較特殊,這導致用表麵活性劑在油藏驅油時實際的驅油能力會比實驗室測出來的弱,當使用單一的表麵活性劑進行驅油時,這些影響就更加顯著。為了解決這一問題,需要著眼於新型表麵活性劑的開發,或者尋找比較好的表麵活性劑複配體係,但是要設計出新的表麵活性劑卻不簡單,合成出來的產品往往因為成本高而無法工業化生產,所以更多的研究者傾向於用現有的已經工業化生產的表麵活性劑進行複配,發現在比例恰當的情況下複配時會表現出協同效應,即性能比單一的表麵活性劑更好,更為重要的是它們之間的相互作用可以減少表麵活性劑在地層上的吸附。對於複配體係而言,可以搭配的形式很多種,比如陰-陰、陰-兩性以及陰-非離子表麵活性劑,隻要搭配得當,都可以高效驅油。傳統複配體係在提高乳化性能時,雖能降低界麵張力,但增黏效果有限,難以同時優化波及係數與驅油效率。
一種高內相增黏型原位乳化驅油體係在驅油過程中形成高內相W/O乳液,能夠顯著降低界麵張力和提升乳狀液黏度,有利於提升原油采收率。
一種高內相增黏型原位乳化驅油體係,以質量百分數計,由以下組分組成:
長鏈烷基矽烷改性的黃原膠,長鏈烷基的碳鏈為12~16,0.1~0.12%;
木質素磺酸鹽,0.15~0.18%;
丙三醇硬脂酸酯,0.02~0.05%;
納米碳酸鈣,0.02~0.05%;
其餘為水。
長鏈烷基矽烷改性的黃原膠為十六烷基三甲氧基矽烷改性的黃原膠。
十六烷基三甲氧基矽烷改性的黃原膠采用如下方法製備而成:
S1、將十六烷基三甲氧基矽烷加入乙醇水溶液中水解,得到十六烷基三甲氧基矽烷水解溶液;
本步驟中的水解屬於常規反應,其具體條件可以根據需要選擇,比如,在一些實施例中,十六烷基三甲氧基矽烷占十六烷基三甲氧基矽烷與乙醇水溶液總質量的5~10%,乙醇純度95v%,水解過程中,采用磁力攪拌,攪拌速率為200~500rpm,水解溫度為35~40℃,水解時間為1~2h。
S2、在攪拌條件下向S1所得溶液中逐滴加入pH調節劑,調節溶液的pH值至酸性;
本步驟中,pH調節劑可以選擇鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸等常規藥劑,出於安全考慮,優先選擇低濃度的酸性物質,而且pH值調節至3~4產品性能會更好。
S3、將黃原膠加入S2所得的溶液中,在攪拌、35~40℃的條件下反應4~5h,得到疏水改性黃原膠溶液;黃原膠與十六烷基三甲氧基矽烷的質量比1:5~1:10;
S4、對疏水改性黃原膠溶液進行離心分離,對分離得到的固體物質進行洗滌、幹燥,即得到目標產物。
測試:
將不同配比的高內相增黏型原位乳化驅油體係與四種原油加入測試管內,在65℃條件用TX500C旋轉滴界麵張力儀測定高相變點原位乳化增黏體係與脫氣原油的界麵張力,測定時間1h,獲得穩定的界麵張力值,見表1。
表1高內相增黏型原位乳化驅油體係與原油的穩定界麵張力
由表1可知,各驅油體係在0.1~20×104mg/L的礦化水條件下均能使油水的界麵張力保持為10-2mN/m數量級,表現出良好的降低油-水界麵張力的性能。
有益效果:高內相協同增黏效應:通過改性黃原膠(兼具增黏與乳化調控功能)、木質素磺酸鹽與丙三醇硬脂酸酯的複合表麵活性劑體係(兼具陰離子與非離子特性),以及納米碳酸鈣顆粒的協同作用,在低總濃度(0.29~0.4%)下實現了"超低界麵張力"與"高黏彈性乳狀液"的雙重突破。
綠色經濟性突破:木質素磺酸鹽(工業副產品)與生物基丙三醇硬脂酸酯的配伍使用,在保證性能的同時顯著降低化學劑成本(較合成表麵活性劑降低30~50%),且納米碳酸鈣的耐溫抗鹽性賦予體係更廣泛的油藏適應性。