弱碱三元复合驱油效果影响因素实验研究探讨

弱碱三元复合驱油效果影响因素实验研究探讨

王云超

（大庆油田有限责任公司勘探开发研究院163002）

摘要：根据油田的实际需要，利用实验仪器设备对弱碱三元复合体黏度、界面张力性质、聚合物分子聚集状态以及影响因素进行研究探讨，通过结果可知：弱碱三元复合体黏度受到时间、温度、稀释作用、剪切作用等因素的影响，随着温度的升高而降低，随着时间的增加而降低，随着剪切作用加大而降低，随着稀释作用的加大而降低；弱碱三元复合体黏度弹性受到表面活性剂的影响大于流变性，弱碱三元复合体黏度弹性受到聚合物的影响大于表面活性剂；弱碱三元符合体系随着表面活性剂的增加界面张力下降，随着时间的增加而下降。

关键词：弱碱三元复合体；实验研究

目前我国油田水驱开发已经进入到了高含水期和特高含水期，其中提高采收率的重要手段就是使用化学驱。三元复合驱是国外提出的一种三次采油技术，原理就是利用廉价碱来代替部分或者全部的表面活性剂，从而达到降低表面活性及使用量和表面活性剂与聚合物的消耗量。同时原油中的有机酸能够和碱产生反应，生成石油酸皂，有效的增加活性物质含量，保障了驱油效率。目前国内外对于三元复合驱技术的使用十分广泛，收率也得到了大幅的提升，已经在我国的大庆油田、胜利油田、辽河油田、新疆油田、渤海油田等进行试验，效果比较明显。想要深入了解弱碱三元复合驱提高采收率的原理，提高三元复合驱技术经济效果，我们以物理化学和油藏工程为基础，以现代化仪器设备为手段，对弱碱三元复合驱的黏度、界面张力、分子聚集态及其影响因素进行研究和分析，为三元复合驱油技术的发展奠定坚实的基础。

1黏度及其影响因素

1.1碱的影响

在聚合物和表面活性剂加量相同的基础上，三元复合体系黏度会随着碱量的增加而减小。体系黏度下降，黏度损失大概一半左右。产生这种现象的主要原因就是聚合物和碱中的阳离子发生发生，阳离子通过电荷屏蔽作用造成聚合物黏度下降。同时聚合物链上的酰胺基和碱反应产生水解，分子链上的负电荷增加，分子间和分子内的静电斥力加大，聚合物分子链从卷曲状态转变为舒展状态，这个过程也造成了聚合物溶液黏度的增加。三元复合体系黏度的影响主要受到碱和电荷屏蔽的双重影响，所以控制碱的加量，就能有效的控制三元复合体系的黏度值。

1.2表面活性剂的影响

如果聚合物的量增加，NaOH的量增加，那么活性剂加量对三元复合体粘度影响随着表面活性剂的增加，造成体系粘度的逐渐减小然后增大。表面活性剂的质量增加，体系粘度增加，粘度也随着增加。大部分的表面活性剂在浓度较小的时候呈现单个分子形式，与重烷基苯石油磺酸盐发生电离反应，反应中钠离子含量升高，粘度下降。如果表面活性剂浓度增加后，体系中就会产生胶束，胶束和HPAM分子的酰胺基非极性部位产生反应，生成氢键，就是聚合物表面活性剂络合物，造成分子流体力学加大，粘度随之加强。

2界面张力及其影响因素

2.1药剂浓度的影响

聚合物量增加，碱和表面活性剂增加，对三元复合体界面张力在一定范围内随着碱和表面活性剂浓度的升高，出现体系界面张力的下降，可能存在超低界面张力的情况。表面活性剂分子在界面与水、油间的相互作用力达到平衡时，大量聚集在油水界面，体系就会出现超低界面张力。想要通过碱降低三元复合体系界面张力，主要有以下几种措施：首先，原油中的有机酸和碱产生反应，协同作用下反应生成的表面活性物质和加入的表面活性剂之间产生超低界面张力；然后，在油水相平衡分布时，表面活性剂分子的强度主要通过碱进行调整；

最后，高分子胶束和碱反应后变小，造成单分子自由链增多，促进了油水面的继续迁移。

2.2吸附作用的影响

三元复合体系界面张力受到固液质量比和吸附次数的影响，醉着固液质量比的增加，吸附次数的增多，体系界面张力变大，界面活性下降。油砂随着吸附次数的增多和固液质量比的增加，和表面活性剂分子充分接触的几率增加，这就造成体系中表面活性剂的浓度下降，界面张力上升。

2.3聚合物分子聚集态及其影响因素

聚合物在污水溶液中时，聚合物分子聚集态电镜照片显示，聚合物分子线团呈现出相互缠绕的现象，处于伸展状态。产生这种现象的主要原因是因为聚合物分子链间存在静电斥力，造成分子链比较舒展。溶液内因为聚合物分子长链间基础、相互缠绕在一起，形成了密度很大具有不同尺寸孔洞的多层立体网状结构，又分为细的分支和粗的主干。网状结构有着支撑作用的同时，还能包裹和吸附大量水分子产生形变阻力，通过水解，聚丙烯酰胺溶液呈现出很好的增粘性能。聚合物溶液中的钠离子在随着碱的加入后，浓度逐渐升高，造成原有离子之间的平衡被破坏，钠离子向着聚合物分子链表面Stern层移动，并最终吸附在Stern层表面，这就造成一些聚合物分子链变粗，结构层次变少，网络出现问题，最终聚合物分子结构呈现出网状为辅，片状为主的现象。在聚合物溶液中加入磺酸盐，由于磺酸盐是阴离子表面活性剂，钠离子和阴离子型疏水基团在聚合物水溶液中通过电离反应生成。首先，较为舒展聚合物分子线团因为磺酸盐电离出的钠离子影响，产生压缩的现象，造成聚合物分子形态向着片状的结构发展，同时造成空间骨架变得稀疏；然后，表面活性剂疏水基和聚合物分子链之间有着一定的排斥力，但是排斥力较弱，因此聚合物显得比较舒展，在排斥力的作用下，分子间的运动逐渐加剧，分子流体力学直径变大，同时溶液中球状胶束也随着活性剂浓度增大而增多，聚合物分子链因为聚合物与活性剂间的疏水作用和胶束间相互作用，吸附在表面活性剂胶束上，形成珍珠项链模式。最后，聚合物分子线团在三方面的共同作用下，变得越来越大，聚合物分子形态呈现出大面积的珍珠结构，网状结构较少。在聚合物溶液中同时加入碱和表面活性剂，聚合物分子在碱和表面活性剂的共同作用下呈现出网状-片状结构，因此聚合物分子结构形态中，碱的影响要大于表面活性剂的影响。

3结论

弱碱三元复合体系中粘度、界面张力都随着碱浓度的增加而降低。三元复合体系粘度随着表面活性剂浓度的升高，先下降后升高，界面张力而呈现出下降趋势。固液质量比的加大、吸附次数的增多，界面张力逐渐的升高，界面活性逐渐的下降。化学驱采收率随着驱油粘度升高而增加，但是同时增幅逐渐下降。三元复合体系在聚合物加量相同的基础上，与聚合物溶液相比，收率增加，与水驱相比，收率也同样增加，因此，驱油剂扩大波及体积作用对采收率的贡献要大于提高洗油效率的贡献。

参考文献：

[1]李永太,孔柏岭,李辰.全过程调剖技术与三元复合驱协同效应的动态特征[J].石油学报,2018,39(06):697-702+718.

[2]殷代印,房雨佳.三元复合驱微观剩余油驱替机理及动用比例研究[J].石油化工高等学校学报,2017,30(01):18-22.

[3]聂春林.大庆油田三元复合驱注入压力变化规律及预测[J].特种油气藏,2017,24(01):115-118.

[4]周万富,张士诚,王庆国,周世杰.强碱三元复合驱长岩心模拟实验中成垢离子变化规律[J].大庆石油学院学报,2010,34(02):77-80+96+128.

[5]高清河,王超,张丽,吴雨桐,刘晨,侯志峰.弱碱三元复合驱油水乳化控制因素研究[J].大庆师范学院学报,2018,38(03):55-57.

[6]赵楠,刘忠运,陆晓锋,汤超,涂军.弱碱及无碱复合驱油技术研究进展[J].石油天然气学报,2010,32(02):341-344.