空气泡沫驱油缓蚀一体化研究

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低渗透油藏由于受油藏储层非均质性的限制,比常规油藏开采难度大,因而储层中很大一部分原油尚未被动用。空气泡沫驱中的空气具有来源广、造价低、易获取等优点,且泡沫流体能够选择性封堵高渗透地层中的孔隙,可以有效提高采收率,因而被日益广泛地应用到实际生产中。但目前泡沫驱油所用起泡剂存在稳定性差等缺陷;而且由于空气的引入,空气中的O2对注采管线腐蚀较为严重,进而威胁到油田的安全生产。空气泡沫驱油体系大多使用阴离子表面活性剂,缓蚀剂多使用阳离子和非离子表面活性剂,根据不同表面活性剂的分子结构特点,论文实验中复配了两性离子型、阴离子型和季铵盐阳离子型表面活性剂,对其起泡性能和缓蚀性能进行评价,最终优化得到了两套空气泡沫驱油-缓蚀一体剂体系。研究的主要内容与结果包括以下两方面:(1)将十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)等表面活性剂两两复配后,再与多种常用缓蚀剂分别进行配伍筛选,得到了空气泡沫驱油-缓蚀一体剂(SSTN体系)体系,配方为:0.8%BS-12+0.6%AES+0.07%CTAB+500 mg/L N2H4·H2O。采用高速搅拌器测试SSTN体系在室温下初始泡沫体积可以达到473 mL,半衰期为10.4 min。使用罗氏泡沫仪测得SSTN体系在50℃时的初始泡沫高度为17.0 cm,25 min后,泡沫高度仍保持在15.4 cm,表明该体系具有良好的耐温性能。当NaCl加量为12.5%时,初始泡沫体积可达到390 mL,半衰期为10.9 min,说明SSTN体系具有一定的抗盐性能。当模拟油石油醚的浓度为10%时,在0 min时泡沫高度为20.0 cm,25 min后,泡沫高度仍保留在10.3 cm,说明SSTN体系遇油具有一定的稳定性。通过对Q235钢静态挂片法测得SSTN体系缓蚀率可达82.26%。通过电化学工作站得到SSTN体系的极化曲线和阻抗谱图,分析极化和阻抗曲线可知SSTN体系具有良好的缓蚀性能。通过对腐蚀前后的Q235钢试片表面进行电镜扫描、形貌提取和分析,实验结果显示:相较于未加缓蚀剂时,SSTN体系的腐蚀深度有所降低且缓蚀性能良好,皆与静态挂片法结论一致。对SSTN体系的表界面张力进行测定,表明随着SSTN体系浓度升高,表面张力在浓度为0.01%前迅速下降至27.4m N·m-1,油水界面张力降低至0.183 m N·m-1,说明该体系在低浓度时就可以有效降低表界面张力。通过室内模拟驱油实验可知,注入量从0.1PV增加至0.5PV时,SSTN体系的驱油率从15.12%增加至20.47%;当注入速度从0.05 mL·min-1增加至0.15 mL·min-1时,化学驱采收率增长至25.37%,说明提高注入量和注入速率,SSTN体系可以有效提高原油采收率。(2)采用季铵化反应,合成了甜菜碱型表面活性剂,并通过对其起泡性能和缓蚀性能的评价和筛选,得到了驱油-缓蚀一体剂二元工作液体系(CBH体系),配方为:1.0%混胺与一氯乙酸反应得到的甜菜碱(CAPB)+500 mg·L-1六次甲基四胺(HMTA),使用高速搅拌器测得该配方初始泡沫体积可达到569 mL,半衰期可达9.6 min,缓蚀率能够达到99.48%。当KCl、NaCl、MgCl2和CaCl2加量分别为12.5%时,初始泡沫体积分别达到570 mL、515 mL、548 mL和500 mL,半衰期分别可达到8.1 min、9.6 min、8.8 min和10.1 min,说明该体系具有一定的抗盐性。使用罗氏泡沫仪测得CBH体系在60℃和70℃下,初始泡沫高度分别达到20.4 cm和22.4 cm,说明CBH体系抗温性能良好。对CBH体系抗油性能评价的实验结果表明:随着模拟油浓度增加,初始泡沫高度有所增加。模拟油浓度为5%时,随着静置时间延长,泡沫高度先增加后降低,在25 min后,泡沫高度仍可达到14.5 cm;模拟油浓度为10%时,随静置时间延长,泡沫高度由17.9 cm先有所增加,后降低至16.8 cm;模拟油浓度为15%时,泡沫高度为18.5 cm,25 min后,泡沫高度降为17.8 cm,说明该体系遇油具有较好的稳定性。对CBH体系的驱油性能进行评价,由实验结果可知,随着CBH体系浓度升高,表面张力在浓度为0.04%前迅速下降至25.9 m N·m-1后趋于稳定。油水界面张力降低至0.213 m N·m-1,说明CBH体系在低浓度时就可以有效降低表界面张力。通过室内模拟驱油实验可知,注入量从0.1PV增加至0.5PV时,CBH体系的驱油率从15.22%增加至21.64%;当注入速度从0.05 mL·min-1增加至0.15 mL·min-1时,化学驱采收率增长至27.57%,说明提高CBH体系的注入量和注入速率,都可以有效提高采收率。综上,SSTN体系稳泡性能较好,但SSTN体系起泡性能和缓蚀率比CBH体系稍差,CBH体系起泡性能、缓蚀性能和驱油性能则明显优于SSTN体系。综合性能与合成工艺,CBH体系较SSTN体系更适合于现场应用。
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