孤島稠油對泡沫劑性能影響

1、孤島稠油對泡沫劑性能影響研究趙燕 1李偉 2（ 1. 中國石油大學勝利學院油氣工程學院，山東東營257000)（ 2. 中石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營257015 ）摘要： 由于蒸汽驅(qū)過程中存在汽竄，導致波及效率差，而高溫泡沫劑輔助蒸汽驅(qū)，可以明顯改善蒸汽的波及狀況，提高波及系數(shù)和掃油效率。為了更好的研究泡沫劑輔助蒸汽驅(qū)驅(qū)油機理，通過室內(nèi)實驗裝置模擬了勝利孤島稠油對泡沫劑性能的影響，研究表明，稠油及其不同餾分及組分均會使泡沫劑泡沫性能下降，但是輕組分對泡沫性能的影響大于重組分，稠油四組分中，瀝青質(zhì)的影響最大，膠質(zhì)次之。說明泡沫劑在稠油中較稀油中能發(fā)揮更大的作用。關(guān)鍵詞： 稠油、泡

2、沫、四組分、起泡性、穩(wěn)定性0 引言稠油蒸汽驅(qū)熱力采油過程中，由于地層非均質(zhì)等影響，導致蒸汽驅(qū)波及效率差，近年來，蒸汽驅(qū)中使用泡沫劑控制汽竄得到應用1-6 ，高溫泡沫劑不僅可以比較明顯地改善流度比，降低氣相流度及相對滲透率，提高波及系數(shù)和掃油效率，而且不會給油層帶來永久性傷害，該技術(shù)在勝利孤島現(xiàn)場試驗中獲得成功 7-8 。筆者通過室內(nèi)實驗，測試了孤島稠油及其不同餾分及組分對高溫泡沫劑DHF-1的起泡性和穩(wěn)定性的影響，以期為稠油油藏泡沫劑輔助蒸汽驅(qū)的開發(fā)提供依據(jù)。1 實驗準備實驗設(shè)備包括TX-500C旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀、JZHY-180型界面張力儀、羅氏泡沫儀、HP4194A型阻抗 /增益 / 相位

3、測試儀、光學顯微鏡、恒溫箱、分析天平、實驗玻璃儀器等。實驗用水：勝利油田孤島采油廠中二北Ng5地層水，礦化度5260mg/L，水型為 NaHCO3。實驗用油：勝利油田孤島采油廠中二北Ng5地層原油，密度0.98g/cm 3， 50下粘度為 6500mPa.s，與地層水界面張力20mN/m。泡沫劑：陰離子表面活性劑DHF-1，300，72小時老化后， 起泡體積 120ml，半衰期 40min， 300，飽和水條件下阻力因子40，殘余油條件下阻力因子20。2原油對泡沫性能的影響用地層水配制0.5%的泡沫劑溶液，按泡沫劑溶液質(zhì)量的20%、 25%、 30%、 40%、 50%的比例加入孤島脫水原油，

4、 65下攪拌法測其泡沫性能，實驗結(jié)果圖1 看出，原油質(zhì)量分數(shù)小于30%，對泡沫體系發(fā)泡性能、半衰期影響不大，大于30%后，原油的作用會使泡沫劑的發(fā)泡能力及穩(wěn)定能力下降。圖 1 原油加量對泡沫劑性能的影響原油降低泡沫劑的發(fā)泡能力，其原因是由于油水界面張力遠小于氣水界面張力。當油水界面與氣水界面在油層中共存時，界面能按自動趨于減小的規(guī)律變化。泡沫劑將大量地由氣水界面轉(zhuǎn)移到油水界面，泡沫由于失去了活性劑膜的保護作用而自行破裂。原油對泡沫穩(wěn)定性的破壞是通過油滴在泡膜表面鋪展或者以油珠形式進入泡膜實現(xiàn)的。油珠進入泡膜有兩種存在狀態(tài)：乳化油和溶解油，一般以溶解油存在的量很少，大部分以乳化油形式存在。當乳化

5、油珠足夠小時，會被泡沫溶液吸入，在泡沫表面鋪展，對泡沫性質(zhì)產(chǎn)生劇烈影響，導致泡沫崩潰，泡沫穩(wěn)定性下降。3 稠油輕重組分對泡沫性能的影響對孤島原油蒸餾，將其分為大于360的重組分和小于360的輕組分，用地層水配制0.5%的泡沫劑溶液， 分別將輕、 重組分， 按泡沫劑溶液的10%、15%、20%、25%、30%、50%的比例加入泡沫體系，65下攪拌法測其泡沫性能，實驗數(shù)據(jù)見圖2、圖 3。結(jié)果表明 :隨著輕、重組分質(zhì)量分數(shù)的增加，輕組分降低泡沫劑發(fā)泡性能作用較為明顯，而重組分反而起到促進泡沫劑發(fā)泡性能的作用;輕、重組分均降低泡沫穩(wěn)定性，輕組分的影響大于重組分。圖 2輕、重組分對泡沫劑發(fā)泡性能的影響圖

6、 3 輕、重組分對泡沫劑穩(wěn)定性的影響輕組分對泡沫劑氣泡性能及穩(wěn)定性影響大，其原因主要是輕組分主要以小分子化合物為主，其芳烴含量較少，飽和烴含量多，分子極性較小，親油性強，親油基與表面活性劑分子相互作用，使表活劑失活，氣泡性能和穩(wěn)定性下降。重組分中含有部分稠環(huán)芳烴等大分子化合物，極性較大，與表面活性劑分子極性基團協(xié)同作用，使發(fā)泡性增強，重組分對泡沫體系的發(fā)泡能力具有促進作用。3 稠油四組分對泡沫性能影響考察3.1孤島稠油四組分分析對孤島原油進行四組分分離，分離出膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、飽和分、芳香分，四組分含量見表1。表 1孤島稠油四組分含量數(shù)據(jù)四組分瀝青質(zhì)膠質(zhì)芳香烴飽和烴含量 /%30.45%28.46

7、%21.97%19.12%3.2稠油四組分對泡沫性能影響用地層水配制0.5%的泡沫劑溶液，按泡沫劑溶液質(zhì)量的10%、 15%、 20%、 25%、 30%的比例分別加入膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、飽和分、芳香分，65下攪拌法測其泡沫性能，實驗數(shù)據(jù)見表2。結(jié)果表明:隨著組分質(zhì)量分數(shù)的增加，四種組分均降低泡沫劑的發(fā)泡體積，降低幅度較??；四組分均降低泡沫的穩(wěn)定性，其中瀝青質(zhì)影響最大，其次是膠質(zhì)、飽和烴，芳香烴影響最小。表 2稠油四組分不同含量對泡沫性能的影響組分發(fā)泡體積 /mL半衰期 /s含量 /%膠質(zhì)瀝青質(zhì)飽和烴芳香烴膠質(zhì)瀝青質(zhì)飽和烴芳香烴034034034034018718718718710345336328

8、34012410712111515330322326315115100118110203153253063251051101091202531230730130010196105116302982879889泡沫劑分子為表面活性劑分子，具有雙親性結(jié)構(gòu)，使得表面活性劑分子在界面定向排布，組成有序的分子層，從而具有表面活性。長鏈的烷基化物有助于泡沫性能的提高，環(huán)狀結(jié)構(gòu)不利于泡沫的穩(wěn)定。在稠油四組分中，瀝青質(zhì)組分中環(huán)狀有機物較其他三組分多，因此對泡沫性能影響最大。此外，瀝青質(zhì)和膠質(zhì)中雜原子含量較多，因此極性更強，容易和泡沫劑分子結(jié)合，從而使體系帶有一定的電性，更容易壓縮和破壞泡沫液膜的雙電子層結(jié)構(gòu)，

9、致使泡沫破滅，泡沫穩(wěn)定性下降。4 結(jié)語稠油及其不同組分均降低泡沫性能，重組分的影響小于輕組分，稠油中重組分含量多，泡沫能發(fā)揮更好作用。稠油四組分中瀝青質(zhì)的影響最大，其次是膠質(zhì)、飽和烴，芳香烴影響最小，但影響幅度較小。相對于稀油，稠油中泡沫劑更能發(fā)揮作用。參考文獻1 汪廬山，曹嫣鑌，劉冬青等泡沫改善間歇蒸汽驅(qū)開發(fā)效果J 石油鉆采工藝，2007， 29(1) ：79822 魏新輝化學蒸汽驅(qū)提高驅(qū)油效率機理研究J 油氣地質(zhì)與采收率， 2012， 19(3) ： 84 873 孫煥泉，王敬，劉慧卿，楊耀忠，彭國紅，賴書敏高溫蒸汽氮氣泡沫復合驅(qū)實驗研究J 石油鉆采工藝， 2011，33(6) ：83 874 郝立軍稠油熱采氮氣泡沫調(diào)驅(qū)技術(shù)實驗研究J 石油地質(zhì)與工程， 2010， 24(3) ： 127 1295宮俊峰，曹嫣鑌，唐培忠，劉冬青高溫復合泡沫體系提高勝利油田稠油熱采開發(fā)效果J 石油勘探與開發(fā)， 2006， 33(2) ： 212 2166曹正權(quán)，馬輝，姜娜，陳輝氮氣泡沫調(diào)剖技術(shù)在孤島油田熱采井中的應用J油氣地質(zhì)與采收率，2006 ，13(5) ：75 777孫建