硫酸鹽穩(wěn)泡劑的性能評價及應(yīng)用

硫酸鹽穩(wěn)泡劑的性能評價及應(yīng)用

可加入穩(wěn)泡劑溶液泡沫的穩(wěn)定性是泡沫的完整性。它是研究油田泡沫驅(qū)油、泡沫酸化、泡沫壓裂、泡沫蒸汽吞咽和泡沫污泥的中心主題。在泡沫驅(qū)提高原油的采收率過程中,使用單一的起泡劑溶液,其起泡性雖然很好,但生成泡沫的穩(wěn)定性卻很差,不能滿足生產(chǎn)需要。為了提高泡沫的穩(wěn)定性,使泡沫驅(qū)油能夠盡快在現(xiàn)場得以較好應(yīng)用,可在起泡劑溶液中加入性能優(yōu)良的穩(wěn)泡劑。泡沫穩(wěn)定劑按照作用方式分為兩類:第一類能提高薄膜的質(zhì)量,增加薄膜的粘彈性,減小泡沫的透氣性,增強泡沫的穩(wěn)定性;第二類穩(wěn)泡劑是增粘性穩(wěn)泡劑,通過提高液相粘度來減緩泡沫的排液速率,從而提高泡沫的穩(wěn)定性。在這里,主要從增粘的角度考慮,評價4種不同類型的穩(wěn)泡劑。1實驗方法1.1試劑、試劑與儀器1#(CMC,上海試劑一廠)、2#(分子量2400×104,法國產(chǎn)HPAM)、3#(西南石油學(xué)院科開公司生產(chǎn)的大分子量疏水締合聚丙烯酰胺)、4#(河北新河產(chǎn)XC)、SDS(AR,上?；囌?、氯化鈉(AR,北碚化學(xué)試劑廠)、氯化鈣(AR,重慶無機化學(xué)試劑廠)、布氏粘度計(LVTD型,美國)、恒速攪拌器(OWC-4060型,沈陽)。1.2起泡性和穩(wěn)定性測定采用WaringBlender法評價起泡性或穩(wěn)泡性。試驗時,在量杯中加入100ml一定濃度的起泡劑溶液,在同一轉(zhuǎn)速(3000r/min)攪拌60s后,關(guān)閉開關(guān),將所起泡沫倒入1000ml量筒中讀取泡沫體積,表示泡沫的起泡性;記錄從泡沫中析出50ml液體所需的時間,稱為泡沫析液半衰期,也稱半衰期,反映泡沫的穩(wěn)定性。用布氏粘度計測定起泡液粘度。2結(jié)果與分析2.1穩(wěn)泡劑的種類和用量對穩(wěn)泡性的影響油田上常用增粘性穩(wěn)泡劑有CMC、XC、聚丙烯酰胺類、可溶性淀粉和合成龍膠等。由于增粘性穩(wěn)泡劑溶于水后液相粘度高,形成均相溶液需一段時間,因此應(yīng)提前2~3h配制穩(wěn)泡劑溶液。本文選擇CMC、HPAM、新型疏水締合聚丙烯酰胺和XC等4種增粘劑作為穩(wěn)泡劑。先將起泡劑溶于自來水中配成0.2%的溶液作為起泡基液,在溫度70℃下,改變穩(wěn)泡劑的種類和加量,分別采用WaringBlender法攪拌起泡,記錄起泡體積和析液半衰期。結(jié)果如圖1、圖2所示。從圖1和圖2看出,在試驗所用的加量范圍內(nèi),4種穩(wěn)泡劑對起泡性的影響規(guī)律是相似的,隨加量的增加,起泡體積有不同程度的減小。因為隨液相粘度的增大,起泡時需要克服的粘滯阻力相應(yīng)增大,起泡能力就會減弱。同時4種穩(wěn)泡劑的穩(wěn)泡效果很明顯,特別是2000mg/l濃度的3#和4#穩(wěn)泡劑,可使泡沫半衰期延長達100min以上。同一種穩(wěn)泡劑隨濃度的增大,泡沫穩(wěn)定性越大,因為濃度越大,液膜中的液體不易排出,使液膜變薄的速度變慢,因而延緩了液膜的破裂時間,泡沫的半衰期就越來越長。2.2穩(wěn)泡劑粘度隨溫度的變化規(guī)律因為油層溫度一般較高,所以用于驅(qū)油泡沫體系的穩(wěn)泡劑必須具有一定的抗溫性。在25~85℃之間取5個點,測定濃度為1500mg/l穩(wěn)泡劑粘度的變化,結(jié)果如圖3。從圖3可看出,2#穩(wěn)泡劑隨溫度升高粘度降解非常厲害,說明2#穩(wěn)泡劑的抗溫性很差,1#的降解曲線與3#的相似,但因為它的初始粘度不大,當(dāng)溫度升至70℃時粘度就非常小了。70℃時3#粘度為78.5mPa·s,4#粘度為70.5mPa·s。當(dāng)溫度升至85℃時3#粘度為59.1mPa·s,4#粘度為65.7mPa·s,說明4種穩(wěn)泡劑中,3#的抗溫性只較4#稍弱,而強于1#和2#。2.3氯化鈣和氯化鈉濃度對油田粘度的影響因為地層水普遍具有較高礦化度,所以用于驅(qū)油的化學(xué)劑應(yīng)具備一定的抗鹽性。本文分別以單獨鈣鹽及鈣和鈉混合鹽兩種情況對穩(wěn)泡劑的穩(wěn)泡性能進行了評價。配制1500mg/l濃度的穩(wěn)泡劑溶液,分別在不同的氯化鈣濃度及不同氯化鈣和氯化鈉濃度即不同礦化度情況下,粘度測定結(jié)果如圖4和圖5。由圖4的曲線可明顯看出,1#和2#穩(wěn)泡劑對鈣非常敏感,即使在氯化鈣濃度為500mg/l時,降解就非常厲害;3#和4#穩(wěn)泡劑雖然隨氯化鈣濃度的增大也有一定程度的降解,但比較平緩,說明后兩者受鈣的影響較前兩者要小得多。結(jié)合抗鈣實驗的結(jié)果可看出,4#穩(wěn)泡劑受氯化鈉的影響很小,而氯化鈉對3#穩(wěn)泡劑有增粘效果,這對油田現(xiàn)場應(yīng)用非常有利,這也是這種疏水締合聚合物的優(yōu)勢所在。疏水締合聚合物存在疏水基團,其性能有些類似于大分子表面活性劑,不僅在粘度方面發(fā)揮作用,且在薄膜上吸附,增加了薄膜的粘彈性,并提高了薄膜質(zhì)量,降低了薄膜的透氣性,從而使泡沫體系更加穩(wěn)定。2.4穩(wěn)泡劑加量的影響因為體系增粘性穩(wěn)泡劑加量越多,穩(wěn)泡效果越好,但同時又會影響起泡體積,所以從泡沫性能整體考慮,穩(wěn)泡劑的濃度也不是越高越好,而且加量越多成本就越高。所以,在泡沫穩(wěn)定性滿足要求的前提下盡量少加穩(wěn)泡劑。這就需要進行穩(wěn)泡劑加量的優(yōu)化實驗,以獲得最適宜的濃度。在70℃條件下,用5.15×104?mg/l的鹽水配制0.2%的起泡劑溶液,改變穩(wěn)泡劑的加量,用WaringBlender法攪拌起泡,記錄起泡體積和析液半衰期,結(jié)果如圖6所示。從圖6可看出,當(dāng)穩(wěn)泡劑加量為500mg/l和1000mg/l時,起泡體積下降雖不多,但半衰期還不夠長,穩(wěn)泡劑加量為2000mg/l時,半衰期雖已達67min以上,但起泡體積又下降較多。穩(wěn)泡劑加量為1500mg/l時,半衰期已能達到50min以上,而起泡體積也在500ml左右。綜合考慮兩種因素,本文選擇穩(wěn)泡劑的加量為1500mg/l。3穩(wěn)泡劑的優(yōu)選(1)針對70℃溫度和5.15×104?mg/l礦化度油藏條件,篩選出了穩(wěn)泡性、抗溫和抗鹽性均較好的3#和4#穩(wěn)泡劑。雖然4#穩(wěn)泡劑的穩(wěn)泡和抗溫性能略優(yōu)于3#,但因為它易受微生物侵蝕,而且價格比