芬兰Kibron专注表面张力仪测量技术,快速精准测量动静态表面张力

热线:021-66110810,66110819,66110690,13564362870 Email: info@vizai.cn

合作客户/

拜耳公司.jpg

拜耳公司

同济大学

同济大学

联合大学.jpg

联合大学

宝洁公司

美国保洁

强生=

美国强生

瑞士罗氏

瑞士罗氏

当前位置首页 > 新闻中心

稠油冷降黏剂&采冻胶分散体调驱复配体系对其动态界面张力的影响

来源: 石油与天然气化工 浏览 93 次 发布时间:2024-06-28

目的旨在有效解决稠油化学冷采过程中降黏剂窜流现象严重、油藏动用效率低的问题,支撑稠油绿色高效开发。方法基于稠油冷采降黏剂高效降黏洗油与冻胶分散体调剖剂储层调控的协同效应,采用复配方式构建了稠油冷采用冻胶分散体调驱体系,测试其基本性能,并使用界面扩张流变仪以及流变仪,考查了体系的界面流变特性和剪切应力特性。结果体系由质量分数为0.06%~0.12%的冻胶分散体和质量分数为0.05%~0.15%的降黏剂组成,为粒径均一的低黏流体,能够降低界面张力并乳化稠油,降黏率达到95%以上。体系中降黏剂在油水界面的吸附行为决定了体系的乳化降黏能力,降黏剂通过吸附在冻胶分散体的表面提高了体系的聚结稳定性,并考查了组分含量及油藏条件对以上过程的影响。结论构建了一种兼具储层调控和高效降黏能力稠油冷采用冻胶分散体调驱体系,探明了体系中各组分间的相互作用机制,为稠油化学冷采提供了技术支持。


实验部分


试剂与仪器


实验所用材料:冻胶分散体,实验室自制[18];稠油冷采降黏剂,上海诺颂实业有限公司;实验用模拟地层水矿化度8 000 mg/L(NaCl与CaCl2质量比为9∶1);所用稠油样品为胜利油田河口采油厂的特超稠油,油藏温度为50℃,样品基础性质及组成见表1和表2。

表1稠油样品基础性质


实验所用仪器:激光粒度分布仪(Bettersize2000,丹东百特仪器有限公司,中国);旋转黏度计(DV2T,BROOKFIELD,美国);旋转滴界面张力仪(芬兰kibron);界面扩张流变仪(Tracker,TECLIS Scientific,法国);高温高压流变仪(HAAKE MARS 60,Thermo Fisher Scientific,美国)等。


实验方法


基本性能测试


使用激光粒度分布仪对稠油冷采用冻胶分散体调驱体系的粒径分布进行测定,使用旋转滴界面张力仪测定体系与稠油界面张力,使用旋转黏度计测量体系黏度及稠油乳液黏度。将不同质量分数的体系与稠油样品进行机械搅拌获得稠油乳液并测定其黏度,计算乳化降黏率。


界面流变特性测试


使用界面扩张流变仪,通过悬滴法对液滴的周期性扰动,利用滴外形分析方法测试界面张力响应,研究界面层分子吸附与脱附过程,并对体系动态界面张力(固定振荡频率为0.5 Hz)和不同振荡频率下的界面扩散模量进行测试,测试温度为50℃。界面扩张模量定义为界面张力变化与界面面积相对变化的比值,见式(1)。

图1为在不同降黏剂质量分数下,体系油水界面张力的变化情况。从图1可知,在降黏剂质量分数为0.05%~0.10%时,界面张力随质量分数增加而降低。当降黏剂质量分数超过0.10%时,界面张力开始上升。在低质量分数下,降黏剂在油水界面上形成吸附膜,降低界面张力。当降黏剂质量分数超过临界胶束含量后,降黏剂在界面聚集数量增加,吸附层排布更不规则,导致界面张力升高。

图2为体系组成对动态界面张力及界面扩张模量的影响。图2(a)和图2(c)呈现了冻胶分散体质量分数对界面流变性质的影响。其中,降黏剂质量分数保持为0.10%。随着振荡时间的增加,体系界面张力逐渐趋于稳定。冻胶分散体在高质量分数时,稳定界面张力明显更高,这是由于在降黏剂质量分数不变时,油水界面上降黏剂分子数量相对固定冻胶分散体在油水界面的吸附量随质量分数增大逐渐增加,挤占了降黏剂分子在界面吸附位置。同时,由于体系黏度上升,降低了降黏剂向界面扩散的速度,导致界面张力增加。体系黏度提高,增加了动态扩张模量,在高质量分数冻胶分散体条件下,黏弹性提升效更加显著。


图2(b)和图2(d)为降黏剂质量分数对界面流变性质的影响,冻胶分散体质量分数固定为0.06%。在降黏剂质量分数为0.05%~0.10%的范围内,随着降黏剂质量分数的增加,动态界面张力稳定值下降。但当质量分数超过0.10%时,随着质量分数的增加,动态界面张力稳定值增大。体系的扩张模量变化趋势与动态界面张力相同。在低质量分数情况下,随着降黏剂分子数量的增多,逐渐在油水界面形成有序的吸附层,使得界面膜的强度不断增大,动态界面张力降低,界面扩张模量增大。而在高质量分数下,降黏剂在界面层吸附饱和后,质量分数继续增加会增强空间位阻效应,使降黏剂的部分亲水基团从水相中逸出,形成胶束聚集体,对吸附膜的强度产生负面影响,使得界面扩张模量减低。因此,当降黏剂质量分数为0.10%时,体系在稠油界面层形成的界面膜最为稳定,体系的乳化降黏能力最强。

图3为油藏条件对动态界面张力及界面扩张模量的影响。采用不同矿化度模拟水配制体系(0.06%(w)冻胶分散体+0.10%(w)降黏剂),在50℃老化10天。图3(a)和图3(c)呈现了矿化度对体系界面流变性质的影响。从图3可知,随着矿化度的提高,老化后体系的动态界面张力稳定值从0.127 mN/m增至0.356 mN/m。降黏剂带有磺酸盐基团,有较强的耐温耐盐能力,因此界面张力的提升幅度有限。此外,体系的界面扩张模量随矿化度的增大而减低,这是由于地层水阳离子会对冻胶分散体之间的扩散双电层产生压缩作用,减小冻胶分散体表面负电量,降低其分散稳定性,体系黏度随之下降。


将体系(0.06%(w)冻胶分散体+0.10%(w)降黏剂)置于50℃条件下老化,模拟长期的调驱过程。图3(b)和图3(d)为老化时间对体系界面流变性质的影响。从图3可知,随着老化时间的增加,体系的动态界面张力稳定值增加,同时界面扩张模量减小。在老化过程中,降黏剂分子的界面活性逐渐减弱,导致降黏剂的有效吸附含量降低,使得动态界面张力增加。此外,由于老化后冻胶分散体聚结沉降在底部,体系黏度降低,降低了界面扩张模量。总体来看,老化后的体系对稠油的乳化能力略有下降。


结论


构建了一种兼具储层调控和高效降黏能力的稠油冷采用冻胶分散体调驱体系,初始粒径中值为1.03μm,体系黏度为10 mPa·s,能够降低油水界面张力至10-1 mN/m,对稠油样品的乳化降黏率能达到95%以上。


作者简介:杨宁,1997年生,中国石油大学(华东)油气田开发专业博士研究生,主要从事油田化学法提高采收率方向的研究。E-mail:yangning0332 163.com.