强碱三元复合驱组分对油水乳化的影响规律

任建鑫 王超 高清河(黑龙江省普通高等学校油田应用化学重点实验室(大庆师范学院)，黑龙江 大庆 163712)

强碱三元复合驱组分对油水乳化的影响规律

任建鑫 王超 高清河(黑龙江省普通高等学校油田应用化学重点实验室(大庆师范学院)，黑龙江 大庆 163712)

目前，强碱三元复合驱是提高油田采收率最有效的办法之一，但是随着三元液的注入，采出液油水乳化现象严重，是影响采出液分离的重要因素之一。本文研究了聚合物、表活剂、碱对油水乳化的影响规律。随着聚合物、碱、表活剂含量增加，乳化程度呈现增加趋势，含量越高乳化越严重。

三元复合驱；油水乳化；乳化规律；影响因素

0 引言

近年来，大庆油田进行了有关于三元复合驱的矿场试验。相对于水驱和聚合物驱，三元复合驱分别提高了采收率20%和8%以上的良好效果。但同时也产生了液体残碱，表面活性剂和聚合物也导致了严重的油水乳化，使三元复合驱采出液的油水分离难度明显增大。

1 三元复合驱驱油技术

碱-表面活性剂-聚合物(Alkaline-Surfactant-Polymer，简称称为ASP)三元复合驱是一种能够将波及效率和驱替效率同时提高的三次采油方法，近年来获得了快速发展，已逐渐成为油田的可持续发展中的一种关键技术。在ASP三元复合驱油体系中，表面活性剂能够降低油水界面张力，原油中的有机酸可与碱反应生成石油酸皂，也能够使油水界面张力下降，而由于表面活性剂的存在，使得皂化反应能够更好地进行，二者协同效应使得界面张力进一步降低；聚合物的主要作用是提高工作剂的粘度，从而增加了驱替液的流动阻力，提高波及系数。因此，想要获得较高的采收率，应该合理的运用ASP三元复合驱技术。

2 三元复合驱原油采出液性质及乳化现象

2.1 三元复合驱原油采出液性质

三元复合驱原油采出液中同时存在碱、表面活性剂、聚合物等物质。相比较水驱驱油技术，三元复合驱原油采出液的主要性质包括：

(1)油水乳化程度高，油珠和水滴粒径小，油水分离难度增大；

(2)油水界面张力低，界面弹性模量和界面粘度大，界面膜强度高，油珠聚集困难；

(3)含聚合物的采出液粘度大大增加；三元复合驱采出液水相pH值和矿化度高；

(4)机械杂质含量高，沉降过程中会在油水层之间形成W/O型或O/W型中间层；

(5)乳化原油导电性强[2]。

2.2 三元复合驱油水乳化因素

三元复合驱驱油技术，在提高采收率的同时，油水乳化问题也相当严重。三元复合驱采出液中含有的聚合物、表面活性剂、水不溶性颗粒的相互作用，使采出液成为了一种复杂的油水体系。三元复合驱加入的表面活性剂本身就能使油水乳化，而采出液中残留的表面活性剂和碱的协同作用也增大了油水乳化程度，同时聚合物也增大了采出液水相的粘度，形成稳定的乳化液体系。聚合物的浓度对采出液的乳化影响也大有不同，低浓度的聚合物对采出液的乳化类型影响不大，随着聚合物的浓度增加，乳化油珠原始粒径变小，从而形成了稳定性强的乳化体系，增加了油水分离难度。影响三元复合驱油水乳化的主要因素有聚合物，表面活性剂，碱等，其中矿物质，矿物离子、温度等等也对乳化有一定的影响。

3 强碱三元复合驱组分对油水乳化规律

在三元复合体系中，能对油水乳化产生影响的因素有很多，主要是碱度、表面活性剂浓度和聚合物浓度(粘度)等因素进行多组平行实验，从而找出其对油水乳化的影响。而后，对三元复合体系同样是对碱度、表活剂浓度和聚合物浓度(粘度)等影响因素进行逐一分析，通过实验室环境下模拟在三元液体系内置入不同的药品，分析现象研究采出液油水乳化性能影响原因。

3.1 碱的浓度对油水乳化的影响

分 别 配 制 质 量 分 数 为0．2%、0．4%、0．6%、0．8%、1．0%、1．2%、的NaOH污水溶液，均化1min后，45℃恒温静置观测析出水量，分析析水率、油中含水量及水中含油量，考察碱的浓度对采出液油水乳化性能的影响。实验结果表明，随着碱浓度的增加，析水速率逐渐减缓，析水量也逐渐减少。说明乳化效果主要取决于体系中的NaOH溶液浓度。在NaOH污水溶液浓度由0．2%至1．2%逐渐递增的过程中，乳化效果越来越严重，油中含水量同水中含油量也逐渐在增加。

随着NaOH污水溶液浓度逐渐增加的过程中，乳化效果增强，析水速率变小。同一浓度的NaOH污水溶液体系，析水速率先增加后变平缓。碱的浓度是影响油水乳化的主要因素之一，乳化过程中前期析水速率变化较快，后期析水速率变化幅度较小，最终趋于稳定值。

3.2 表面活性剂对油水乳化的影响

配制质量分数为0．2%、0．3%和0．4%的重烷基苯磺酸盐污水溶液，常温静置2h。均化1min后，45℃恒温静置观测析出水量，分析析水率、油中含水量及水中含油量，考察表面活性剂的浓度对采出液油水乳化性能的影响。实验结果表明，不同表活剂浓度下，体系析水速率不同，在浓度为0．3%的条件下，析水量最多。说明乳化效果严重程度主要取决于体系中的表活剂重烷基苯磺酸盐溶液浓度。随着重烷基苯磺酸盐溶液浓度由0．2%至0．4%的过程中，乳化效果先增强后减弱，油中含水逐渐增加后减弱，水中含油的量同样呈现相同趋势。随着重烷基苯磺酸盐溶液浓度由0．2%至0．4%的过程中，乳化效果增强，0．3%浓度下，析水速率最快。同一浓度的表活剂溶液体系，析水速率先增加后变平缓。因此，表活剂浓度是影响油水乳化性能的主要因素之一，乳化初期析水速率快，导致后期析水速率速率变化幅度较小，最终趋于稳定值。

3.3 聚合物的含量对油水乳化的影响

配制粘度为5cp、15cp、25cp、35cp和40cP的聚丙烯酰胺污水溶液，常温静置2h，油水体系乳化1min后，45℃恒温静置观测析出水量。实验结果表明，随着粘度由5cp升至40cp，体系析出水量减少，且析水速率降低。粘度较小时，析水速率较快，先达到平衡，而粘度较大时，析水速率缓慢上升，最后趋于平稳。在聚合物粘度逐渐增加的条件下，乳化效果越来越严重，油中含水同水中含油的量也在不断地增加。随着聚合物粘度由5cp升至40cp，乳化体系析出水量逐渐降低。在1h的静置时间，各聚合物粘度下水相基本析出，随着粘度的增加，析水量降低，析水速率减小。乳化初期析水速率快，导致后期析水速率速率变化幅度较小，最终趋于稳定值。因此，聚合物粘度是影响油水乳化性能的主要因素之一，乳化初期析水速率快，导致后期析水速率速率变化幅度较小，最终趋于稳定值。

4 结语

在实验室环境下，模拟强碱三元复合驱采出液油水乳，强碱三元组分氢氧化钠、聚合物、表活剂，变化趋势大体相同，都是随着相应NaOH、和聚丙烯酰胺的浓度增加，乳化效果越来越严重。油中水量和水中油量也随其浓度增加而增大。氢氧化钠对油水乳化相对较轻，表面活性剂和聚合物对油水乳化较严重。

[1]蒋珊珊，张云，卢祥国，徐典平,等．强碱三元复合体系与大庆原油乳化作用[J]．大庆石油地质与开发，2015，34(2)：124-125．

[2]李洪巍．三元复合驱采出液乳化和稳定机理研究[D]．黑龙江：哈尔滨工程大学，2003．

任建新，大庆师范学院化学工程学院化学工程与工艺专业学生。

高清河，副教授，工学博士，主要从事油田应用化学方面的研究工作。

获大庆油田公司资助(项目编号dqc-2017-syhg-ky-002)