油田采出液乳状液稳定性机理的研究及破乳剂的设计

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二元复合驱是三次采油阶段常用的技术,虽然它能提高原油的采收率,但由于引入了聚丙烯酰胺和表面活性剂(如石油磺酸盐等)而使产出液中乳状液的成分变得复杂、油水界面膜的稳定性增加,导致油井产出液的破乳脱水变得越来越困难。因此,探索表面活性物质、聚丙烯酰胺、无机盐和水相pH值对二元复合驱产出液中油水界面膜稳定性的影响,不仅可为设计和合成三次采油所需的新型高效破乳剂提供理论上的指导,而且对三次采油的破乳脱水具有十分重要的实际应用价值。目前,已有不少研究这些因素对采出液油水界面膜稳定性影响的报道,但所报道的方法和手段通常都比较定性和间接,而LB技术则可以从分子水平来定量的研究这些因素对油水界面膜稳定性的影响。本文首先利用电喷雾质谱分析、热重分析、核磁共振分析和气相色谱-质谱联用等方法对新疆油田二元复合驱采出液的油水成分进行了分析;然后将此二元复合驱采出液脱水处理后配制成原油-甲苯溶液,利用LB技术制备油水界面膜,并探讨了天然表面活性物质、石油磺酸盐、聚丙烯酰胺、无机盐和pH值对油水界面膜稳定性的影响;最后探讨了不同单体比例和不同结构的破乳剂对油水界面膜稳定性的影响。具体内容如下:1.利用电喷雾质谱分析方法对二元复合驱采出液的水相进行了分析,利用热重分析方法和核磁共振分析方法对二元复合驱采出液的油相进行了分析,利用气相色谱-质谱联用分析方法对二元复合驱采出液进行了分析。结果表明:二元复合驱采出液水相中存在一定量低聚合度的聚丙烯酰胺以及少量水分散性的沥青质和胶质,这些都会导致采出液油水分离困难;二元复合驱采出液油相中烷烃及低分子量芳烃含量为91%左右,沥青质、胶质和极大分子量的石蜡的含量为9%左右,这些天然表面活性物质是采出液油水分离困难的主要原因。此外,二元复合驱采出液油相中还存在少量的非芳烃类表面活性物质;二元复合驱采出液中含量高于0.05%的表面活性物质有17种,其中表面活性物质中分子式为C11H19NO4的表面活性物质含量高达11.337%,为水溶性表面活性物质,是二元复合驱采出液中的一种重要的表面活性物质。2.将原油-甲苯溶液铺展在Langmuir界面上制备油水界面膜,探讨了天然表面活性物质、石油磺酸盐、部分水解聚丙烯酰胺、NaCl、CaCl2和pH值对油水界面膜稳定性的影响。结果表明:增加铺展剂原油-甲苯溶液的体积,即提高油水界面上天然表面活性物质沥青质的含量时,界面膜的稳定性随着升高;提高原油/石油磺酸盐-甲苯溶液中石油磺酸盐的浓度,界面膜的稳定性也随着升高;亚相中部分水解聚丙烯酰胺的浓度较高时,可以显著的提高界面膜的稳定性;增大亚相中CaCl2的浓度,界面膜的稳定性不断升高;随着亚相中NaCl浓度的增大,界面膜的稳定性先升高后降低;亚相中pH值等于7时,界面膜的稳定性最差,当增大或是减小pH值时,界面膜的稳定性都会升高。3.将原油-甲苯溶液铺展在Langmuir界面上制备油水界面膜,探讨了破乳剂单体比例变化、结构变化以及浓度变化对油水界面膜稳定性的影响。结果表明:B型结构破乳剂中四种单体甲基丙烯酸甲酯:丙烯酸丁酯:苯乙烯:丙烯酸的质量比例为8:4:15:4,即芳基基团的质量分数为85.38%时,界面膜的稳定性下降幅度最大,这表明此破乳剂的破乳效果最佳;在一定的浓度范围内,随着此破乳剂浓度的增大,界面膜的稳定性不断降低,超过了其在亚相中的临界浓度120ppm后,界面膜的稳定性随着破乳剂浓度的增大而升高。
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