疏水缔合型聚合物浓度对SZ36-1油田油水界面性质影响研究.pdf

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石油天然气学报(江汉石油学院学报)209年10月第31卷第5期
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Journal of Oil and Gas Technology (. JPD) Oct 2009 Vol 31 No 5
疏水缔合型聚合物浓度对S736-1油田
油水界面性质影响研究
肖娜(油气钻采工程泔北省重点实验室,长江大学石油工程学院,湖北荆州434023)
林極钦(中国石油大学(北京)提高采收客研究中心,北京102249)
[摘要】为了研究时盐水缔合聚合物对油水界面性质的影响、采用界面张力仪、表面粘弹性仪和2Zeta电
位仪研究了不同浓度聚合物对原油模拟油与模拟水体系的界面张力、界面剪切粘度、Zeta电位的影响。
结果表明,水相为豌水缔合聚合物溶液时,随聚合物浓度增加,原油模拟油油水界面张力降低,界市剪
切粘度增加,Zeta电位的绝对值总体呈增加的趋势。
关键词]疏水缔合聚合物;界面张力;界面剪切粘度;Zeta电位;油水界面
中图分类号]TE357.46
文献标识码]A[文章编号]1000-9752(2009)05-0140-03
聚合物驱是一种有效提高原油采收率的强化采油方法,聚合物驱油开采面积及产量不断增加,在保
证我国油田原油稳产中发挥着不可替代的重要作用。但是随着聚合物驱应用规模的扩大,采出废水的处
理难度增加,与注水驱采油废水的水质条件相比聚合物驱采油废水中不仅含油量高而且含有大量的聚合
物。对影响聚合物驱采出液稳定性因素的研究引起了人们极大的兴趣。目前大多效人认为,聚合物的存
在增加了采出液的粘度,使采出液的处理变得更加困难12,但也有不同看法3。对聚合物驱中聚合
物对油田采出液稳定性影响的作用目前还没有统一认识,对聚合物在采出液中的作用机理还不清楚,导
致了对聚合物驱采出液的处理水平和处理效率不高。
笔者主要从油水界面性质方面考察聚合物对乳状液稳定性的影响,研究不同浓度的聚合物对原油模
拟油/模拟水体系油水界面张力、界面剪切粘度、Zeta电位的影响
1试验部分
1)试验材料SZ36-1油田A7井原油;煤油(燕山石化公司炼油厂生产)聚合物AP-P4,阳离子
型疏水缔合聚合物,其相对分子质量为800~1000万,水解度为25.6%(四川光亚科技股份有限公
司);氯化钠,碳酸钠,硫酸钠,氯化镁,碳酸氢钠,无水氯化钙,均为分析纯;模拟水离子组成为
Nacl (7536. 55mg/L) +Na2 CO; (15475mg/L)+Na HCO; (808.9mg/L) +Nazso (1974mg/L)
+Cacl2 (295. 25mg/L)+Mg Cl2 (397. 1mg/L)
2)试验仪器日本协和SVR?S型界面粘弹性仪;德国DCAT-21型表面张力和接触角仪;英国
Zetasizer Nano-ZS型纳米粒度及Zeta电位分析仪
3)模拟油的配制称取一定质量的脱水原油,加入适量吸附处理后的煤油,摇匀,配制成质量百
分含量为所需质量分数的原油模拟油,简称为模拟油。
4)测Zeta电位乳状液制备由于油田采出水中油含量不是太高,而且粒子浓度过大时,带电粒子
间的相互作用会影响粒子的电泳淌度测定值,因此在测定乳状液中油滴Zeta电位时,乳状液的配制过
程中,油水比选为V:V水=1:100。测定温度均为30℃。
将适量的油水混合物于6000r/min的条件下剪切2min,然后放置24h再取样测定(为了得到较稳
[收稿日期]2009-04-20
「作者简介]肖娜(1984-)、女,2004年大学毕业,硕士,助教,现主要从事提高采收客和储层保护技术方面的研究工作
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第31卷第5期
肖娜等:疏水缔合型聚合物浓度对SZ36-1油田油水界面性质影响研究
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定的体系),测定时为了防止取到上浮的油,取液面下2cm处样品进行测定。
5)界面张力测定模拟油与聚合物溶液间的界面张力采用挂片法;利用DCAT-21型表面张力和
接触角仪测定,测定温度为30℃。
6)界面剪切粘度測定模拟油与聚合物溶液间的界面剪切粘度采用双锥摆法,利用SVR?S型表
面粘弹性仪测定,测定温度为30℃
7)Zeta电位的测定模拟油与聚合物溶液间的Zeta电位用英国 Zetasizer Nano-ZS型纳米粒度及
Zeta电位分析仪测定,测定温度为30℃
2结果与讨论
2.1:不同浓度聚合物对原油模拟油/模拟水体系油水界面张的影响
原油模拟油/不同浓度聚合物溶液体系油水界面
张力如图所示
由图1中可知,模找水中加人聚合物后会使油水
-0 mg
-50mg/
界面张力降低,聚合物溶液浓度在0~300mg/L时,:r
-100mg月
150mg/
界面张力随聚合物浓度增加而降低,这是由于疏水缔之
00mg/
300 mg/
合聚合物AP-P4为了增加本身的溶解性,在合成过程9
400mg7
中加入了一定量的表面活性剂,使得体系界面张力降
500mg
低。聚合物溶液浓度在400~500mg/L时,界面张力,8
反而有所增加,可能与聚合物溶液本身体相粘度增加
有关
2.2不同浓度聚合物对原油模拟油/模拟水体系界面
0100020003000400050006000
时间/s
剪切粘度的影响
由图2奇知,模拟水中加人聚合物后会使体系界
图1原油模拟油/不同浓度聚合物溶液体系
界面张力
面剪切粘度增加,并且聚合物溶液浓度增加体系界
面剪切粘度增犬,当聚合物溶液浓度增加到400mg/L
0.40
时,界面剪切粘度有很大幅度的上升。这是由于聚合
-0mg/150mg
0.35
物溶液浓度逐渐升高时,有更多的聚合物分子参与界
10mg/-200mg/
0.30
面膜的形成,在界面上形成一定的结构,使界面剪切
50 mg/l
之0.25
-100mg/月
粘度增加。另一方面吸附到油水界面上的大量聚合物
0.20
中的亲水的一COOH伸向水相与水形成氢键,从而使
0.35
界面剪切粘度进一步增大。此外,在测定界面剪切粘
度的过程中,当剪切界面膜时不仅会使界面膜上的分厘0?
子从平衡态发生重排,丽且还使得靠近膜两侧的水相
???
和油相中的分子也会在剪切作用下,离开原来的平衡
0.0
0.5
态发生重排,当聚合物浓度较高时,聚合物溶液粘
剪切速率/rad-s-l
度也较大(图3),在相同的剪切速率下,界面膜附近
水相中聚合物分子及其他分子重排达到新的平衡态要
图2、原油模拟油/不同浓度的聚合物
溶液体系界面剪切粘度
比不含聚合物或低浓度聚合物体系中界面膜附近分子
达到平衡态的难度大得多,因此相同剪切速率情况
下,聚合物浓度越高,测得油水界面剪切粘度越高;另外,水相体相粘度越大,油水界面剪切粘度也越
大,聚合物浓度增加,聚合物溶液体相粘度增大,油水界面剪切粘度增大
聚合物浓度为400mg/L时,原油模拟油、胶质模拟油及蜡组分模拟油体系油水界面剪切粘度均先
减小后增加。这是由于疏水缔合聚合物AP-P4的临界缔合浓度为400mg/L.(图3),当溶液中聚合物浓
度达到400mg/L