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不同水油黏度比條件下乳化對3種稠油複合體係的影響(二)
來源:油氣地質與采收率 瀏覽 360 次 發布時間:2025-02-27
2、實驗結果與討論
2.1界麵張力
在比較3種複合體係驅油特征之前,應確定其能否滿足超低界麵張力和良好乳化性能的基本設計要求。因此,首先針對選用的複合體係,測試其與稠油的界麵張力(圖1)。1#超低界麵張力複合體係和3#雙效複合體係與稠油的界麵張力均能達到超低水平,為3.0×10-3mN/m;而2#乳化複合體係與稠油的界麵張力為5.1×10-1mN/m。3種複合體係與稠油的界麵張力表現出顯著的不同,符合進一步驅油對比的需要。此外,盡管超低界麵張力有利於減小毛細管力和稠油在岩石壁麵的黏附功,但是對於稠油複合驅,乳化降黏機理極為關鍵,需進一步對3種複合體係的乳化性能加以研究。
圖1 3種複合體係與稠油的界麵張力
2.2稠油乳化特征
結合圖2和圖3可見,初始油水充分振蕩混合後,3種複合體係均能較好地乳化和分散稠油,形成大量的乳化油滴。隨著時間的延長,乳狀液逐漸聚並,不同複合體係形成乳狀液穩定性差異明顯:①析水率特征(圖2)。1#超低界麵張力複合體係60min時最先開始析水,析水率上升更快,560min後析水率穩定在96.4%;2#乳化複合體係析水最晚,130min時開始析水,析水率上升最慢,560min後析水率穩定在52.2%;3#雙效複合體係在80min時開始析水,析水率上升速度介於前兩者之間,560min後析水率為93.3%。②乳狀液微觀形態(圖3)。乳狀液製備後,高溫70°C時維護90min,1#超低界麵張力複合體係形成的乳化油滴顯著聚並成大油滴,甚至是連片分布,這也是其更容易析水的原因。2#乳化複合體係僅有少量的大油滴出現,大部分油滴保持初始的分散狀態,能夠更好地穩定。3#雙效複合體係中油滴也發生了明顯的聚並,但是油滴尺寸較1#超低界麵張力複合體係中的小,且油滴與油滴間即使相互接觸、堆積,也仍有明顯的界麵膜存在,未聚並。綜上所述,3種複合體係穩定稠油乳狀液的能力由弱到強依次為:1#超低界麵張力複合體係、3#雙效複合體係、2#乳化複合體係。體係性能符合研究設計要求,具備進一步驅油對比的基礎。
圖2不同時間下3種複合體係所形成的稠油乳狀液析水率
圖3不同時間下3種複合體係所形成的稠油乳狀液微觀形態
此外,1#超低界麵張力複合體係和3#雙效複合體係形成稠油乳狀液的穩定性較2#乳化複合體係差,這也說明乳狀液的穩定性與超低界麵張力無正相關性,可能更多地取決於油水界麵膜的強度。超低界麵張力甚至不利於乳狀液的穩定,因為:①油水界麵能低,界麵極易擴展,油水界麵上局部表麵活性劑濃度瞬時降低,水化膜厚度變薄,不利於乳狀液的穩定。②油水界麵的擴展,增大了油滴碰撞的幾率。③能形成超低界麵張力的表麵活性劑具有更好的親水親油平衡,更傾向於在水平的油水界麵鋪展,而不是像乳狀液一樣的彎曲界麵。
2.3不同性能體係複合驅對比
通過界麵張力、乳化性能研究發現,3種複合體係性能存在顯著差異:1#超低界麵張力複合體係可將油水界麵張力減小至超低水平,但穩定稠油乳狀液的能力較差;2#乳化複合體係難以將油水界麵張力降低至超低,但能夠更好地穩定稠油乳狀液;3#雙效複合體係油水界麵張力能夠達到超低,對稠油的乳化性能介於前兩者之間。為了進一步確定性能差異(尤其是乳化)對複合體係驅替稠油的影響,首先在水油黏度比為0.045和0.460的條件下開展驅油研究(圖4)。
圖4不同水油黏度比下3種複合體係的驅油采收率
在水驅采收率基本不變,含水率達到98%時,分別轉注0.3PV不同性能的複合體係進一步提高采收率。當水油黏度比為0.045時,3種複合體係驅替稠油的采收率增幅分別為21.2%,24.5%和27.9%。2#乳化複合體係驅油能力較1#超低界麵張力複合體係略微增強,但3#雙效複合體係具有最強的驅油能力,是最佳驅油體係。進一步增大水油黏度比至0.460,3種複合體係驅替稠油的采收率增幅分別為33.6%,33.8%和34.5%,3種複合體係驅油效果相近,傳統1#超低界麵張力複合體係即能滿足驅油要求,無需選用2#乳化複合體係或者3#雙效複合體係。對比2個水油黏度比下的驅油結果認為,水油黏度比為0.045時,複合體係流度控製能力不足,乳化性能的增強能夠輔助稠油降黏,並通過乳化油滴的賈敏效應擴大波及,致使乳化性能相對較好的2#乳化複合體係和3#雙效複合體係具有更好的驅油效果;而當水油黏度比增大至0.460時,複合體係流度控製能力較強,高效驅油對體係乳化性能的要求減弱。據此,可以推斷,當水油黏度比從0.045增大到0.460時,存在一個水油黏度比界限:小於該界限時,乳化能夠顯著增強複合體係的驅油效果;而大於該界限時乳化對驅油的影響顯著減小,甚至可以忽略,無需過分強調乳化,傳統超低界麵張力複合體係即能滿足驅油要求。