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低界面张力表面活性剂对体系油水界面张力影响

来源:精细石油化工进展 浏览 60 次 发布时间:2024-06-11

油水界面张力是油相与水相接触的作用力,通过表界面张力仪可以将其测得,油水界面主要应用在石油化工方面,如采矿,选矿,石油精炼等。油水界面是油水分离技术的一个重要指标,表面活性剂驱可有效降低油水界面张力,提高原油采收率。下面以低界面张力表面活性剂DQ-2为例,研究表面活性剂浓度、耐温性、耐盐性、矿化度、乳化性、吸附稳定性对体系油水界面张力影响。


体系浓度筛选


测定低界面张力表面活性剂DQ-2体系的质量分数分别为0.2%,0.3%,0.5%的油水界面张力,不同浓度目标体系的油水界面张力随时间变化曲线见图1。

图1 DQ-2浓度对体系油水界面张力影响


从图1可知,在油藏温度80℃、矿化度5 426 mg/L的条件下,不同浓度低界面张力表面活性剂DQ-2的油水界面张力随时间的延长,呈现先大幅降低后缓慢上升,最后趋于稳定的趋势。随着低界面张力表面活性剂DQ-2浓度的增加,油水界面张力逐渐降低,其中0.3%和0.5%的DQ-2分别在8 min和6 min后界面张力达到最低值4.96×10-3mN/m和4.01×10-3mN/m,均具有显著的降低油水界面张力的能力,而且两者的油水界面张力降低值较为接近,基于成本考虑,DQ-2最佳的体系用量为0.3%。


耐温性评价


考察不同温度条件下体系的油水界面张力,评价该体系在油藏温度条件下的温度适应性和耐温性能,实验结果见图2。

图2温度对体系油水界面张力影响


从图2可见,随着温度的增加,体系的油水界面张力呈现先降低后增加的趋势,DQ-2体系在60℃下的油水界面张力最低,最低值为3.29×10-3mN/m。DQ-2体系对目标油藏(80℃)具有较好的油藏温度适应性。


耐盐性评价


体系耐盐性直接影响其驱油效果。在油藏温度80℃条件下,测定DQ-2在不同矿化度条件下的油水界面张力,实验结果见图3。

图3矿化度对体系油水界面张力影响


由图3可知,随着矿化度的增加,体系的油水界面张力呈现先大幅降低后缓慢增加的趋势,而且随着矿化度的增加,体系达到最低界面张力的时间不断增加。在目标油藏矿化度条件下,体系油水界面张力8 min内可达到4.96×10-3mN/m,但当矿化度达到16 278 mg/L时,体系的最低界面张力无法达到10-3级别,主要是由于矿化度过高,破坏了体系的双电子层。实验结果表明,该体系在矿化度为5 426 mg/L具有较好的耐盐性。


乳化性能


表面活性剂能促使原油和水发生乳化,从而有效地实现油水的分离,表面活性剂体系的乳化性能直接影响体系的驱油效果。在油藏温度及矿化度条件下,试验测定体系DQ-2对原油的乳化性能,结果见图4。

图4 DQ-2浓度对原油乳化能力的影响


由图4可知,不同浓度的DQ-2体系均具有一定的乳化作用,随着体系浓度的增加,吸水量不断降低,原油乳化作用不断增强。当DQ-2体系的质量分数达到0.5%时,油水体积比为33.47%,后期继续提高DQ-2体系的使用浓度,油水体积比趋于稳定,通过实验证实,DQ-2体系对于原油具有较好的乳化作用。


吸附稳定性


驱油体系在岩石表面的吸附损耗量越高,驱油成本就越高。因此,考察DQ-2在不同老化时间条件下体系的稳定性和界面性能,具体实验方法参见1.4.4吸附性能测定,实验结果见图5。随着岩心吸附时间的延长,油水界面张力逐渐增大,但均可达到10-3级别。实验得出,岩心对该体系具有一定的吸附作用,但吸附量比较少,同时岩心对该体系的界面张力影响较小。体系DQ-2具有良好的吸附稳定性。

图5体系吸附稳定性随时间的变化


表面活性剂驱油实验


采用岩心动态驱替实验。对复配的低界面张力表面活性剂DQ-2体系的驱油性能进行室内动态评价,并与水驱、十二烷基硫酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和十二烷基二甲基甜菜碱等驱油性能进行比较,实验结果见表1。

表1表面活性剂驱油效果


由表1可知,表面活性剂驱油效果明显优于水驱,其中复配的低界面张力表面活性剂DQ-2体系的驱油效果最佳,可基于水驱提高采收率11.38%。DQ-2体系驱油效果高于单一性能的表面活性剂的驱油效果,且驱替后岩心出口油水分离效果较驱替初期油水分离效果差,分析原因主要是由于该体系在岩心中的乳化作用导致油水分离现象变差。