稠油對(duì)起泡劑的影響研究

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1、稠油對(duì)起泡劑的影響研究目錄第一章前言1.1課題研究背景及意義自1956年,Fried首次對(duì)泡沫驅(qū)油進(jìn)行研究(公布于1961年),1958年Bond等人發(fā)表世界上第一份泡沫驅(qū)油專利(US2866507)以來,在國外泡沫流體在油田的應(yīng)用已有40多年的歷史,現(xiàn)在已成為油氣田開發(fā)中的一個(gè)重要發(fā)展方向。近年來,關(guān)于泡沫的成功的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的例子仍不斷見諸報(bào)道,相關(guān)的理論研究也很受重視,直到目前,美國、加拿大等國家均投入大量經(jīng)費(fèi)進(jìn)行相關(guān)理論研究,包括美國斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、加拿大阿爾波特大學(xué)等在內(nèi)的世界知名學(xué)府和研究機(jī)構(gòu)均有專門的課題組在進(jìn)行此方面的攻關(guān)[

2、1]。國內(nèi)于1965年、1971年、1980年先后在玉門、克拉瑪依、大慶三個(gè)油田進(jìn)行過礦場(chǎng)試驗(yàn)。勝利油田先后在三個(gè)井組進(jìn)行了泡沫驅(qū)試驗(yàn),均取得了良好的效果。以上這些泡沫驅(qū)只是普通的活性水加入氣體。從經(jīng)濟(jì)上考慮,泡沫復(fù)合驅(qū)更具優(yōu)勢(shì),優(yōu)于普通泡沫驅(qū),由于聚合物的加入既提高了泡沫的穩(wěn)定性和粘度,有良好的流度控制作用,又降低了起泡劑的吸附滯留損失減弱了泡沫液膜對(duì)化學(xué)劑的敏感性,延長了泡沫的半衰期。顯然,泡沫復(fù)合驅(qū)將成為三次采油新的希望。但是,以上這些方法的研究、成果的取得主要是針對(duì)常規(guī)油藏的原油進(jìn)行研究的,將其應(yīng)用于稠油是否會(huì)收到同樣的效果,有待進(jìn)一步研究。尤

3、其是泡沫復(fù)合驅(qū)是近幾年才發(fā)展起來的新技術(shù),能否將其作為稠油油藏的提高采收率接替技術(shù),需要開展系列的研究工作。該問題的解決,對(duì)我們更好地提高泡沫復(fù)合驅(qū)的應(yīng)用效果具有重大指導(dǎo)意義。隨著稠油粘度不斷增加，泡沫體系的起泡體積先快速減小后趨于穩(wěn)定，析液半衰期變化不大；而泡沫半衰期先大幅增加后緩慢上升。粘度較低時(shí)，粘度變化對(duì)泡沫體系的泡沫半衰期的影響大，這可能是因?yàn)槠鹋莺蠹佑筒嚢?，稠油與泡沫充分接觸，從而破壞泡沫，抑制泡沫體積，但是這會(huì)使得稠油均勻存在于泡沫的液膜上，粘度高時(shí)，增強(qiáng)泡沫的穩(wěn)定性，而低粘度則有利于液膜表面排液，泡沫穩(wěn)定性差。泡沫體系堵水又堵油的原因

4、一般認(rèn)為是：油藏條件下的稠油其膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量較高，對(duì)泡沫體系起泡性能的影響大，特別是瀝青質(zhì)，該組分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有熱力學(xué)不穩(wěn)定性，一旦在原油開采過程中，油藏條件發(fā)生改變或混入其他某種物質(zhì)時(shí)，瀝青質(zhì)將失去原有的穩(wěn)定狀態(tài)，而發(fā)生聚集。當(dāng)該油藏進(jìn)行空氣泡沫驅(qū)油時(shí)，泡沫與稠油接觸，瀝青質(zhì)的不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致泡沫體系的泡沫半衰期延長，從而使得本該只堵水的泡沫體系發(fā)生堵油現(xiàn)象。可見稠油的組成及性質(zhì)對(duì)起泡劑的性能起著關(guān)鍵性的作用。為了降低泡沫體系的堵油效果，提高泡沫劑的驅(qū)油效率，研究稠油組成及性質(zhì)對(duì)起泡劑性能的影響規(guī)律對(duì)實(shí)際稠油開采意義不言而喻。1.2泡沫驅(qū)油技術(shù)1.2.

5、1泡沫的概念泡沫是不溶性(或微溶)氣體分散于液體或熔融固體中形成的多相分散體系,其中液體是連續(xù)相(分散介質(zhì)),氣體是非連續(xù)相(分散相)。泡沫具有很大的表面自由能,在破泡之后體系液體的總表面積大大減少,即能量降低,因而,它是一種熱力學(xué)的不穩(wěn)定的體系,但在一定條件下,采取合適的措施,可以保持一定的穩(wěn)定性。1.2.2泡沫的形成泡沫形成的前提條件是必須有氣體和液體發(fā)生相互接觸。而氣體和液體的接觸可通過三種途徑達(dá)到:一是直接向液體中通入外來氣體;二是利用氣井內(nèi)氣流的攪動(dòng);三是溶液中的反應(yīng)物在一定條件下發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生不溶氣體。純凈液體不能形成穩(wěn)定的泡沫,要形成穩(wěn)定的

6、泡沫,除了氣相、液相外,必須加入發(fā)泡劑。具有雙親結(jié)構(gòu)的表面活性劑類物質(zhì)能夠降低泡沫液相的表面張力及泡沫體系的表面自由能從而達(dá)到穩(wěn)泡的效果。這是由于當(dāng)起泡劑分子在溶液表面的吸附增加到一定濃度時(shí)，表面分子就會(huì)自動(dòng)定向排列，趨于減少吸附面積的直立狀態(tài)。溶液表面的起泡劑分子非極性的憎水基朝外定向排列，減少了氣相與液相的接觸，降低了表面張力。泡沫是否穩(wěn)定還取決于液膜的表面粘度。若液體有適當(dāng)粘度,膜內(nèi)的液體就不易流走,使泡沫穩(wěn)定性增加。選擇適當(dāng)穩(wěn)泡劑可起到這樣的效果。①氣相氣相多為空氣丶天然氣丶氮?dú)庖约岸趸細(xì)?。由于空氣和天然氣存在易燃易爆等不安全因素，極少用于

7、實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中。因?yàn)槲覈漠a(chǎn)氣條件限制，一般采用氮?dú)庾鳛闅庀?。②液相液相由淡水丶地層水丶鹽水的一種與起泡劑丶穩(wěn)泡劑和助劑等組成。因?yàn)榈貙铀渲频呐菽浒l(fā)泡體積或能力低于淡水配制的泡沫，地層水配制的泡沫有助于防止地層黏土膨脹，所以一般采用地層水來配制泡沫溶液。起泡劑的種類比較多，一般采用表面活性劑。表面活性劑是指能夠在低濃度下吸附于氣液兩相界面上，從而改變界面性質(zhì)，顯著降低界面張力，并通過改變體系界面狀態(tài)，從而產(chǎn)生潤濕與反潤濕丶乳化與破乳丶起泡與消泡以及在較高濃度下產(chǎn)生增濃的物質(zhì)。一般泡沫溶液需要加入一種較好的穩(wěn)泡劑，因?yàn)槿绻皇褂脝我坏谋砻婊罨瘎?，其?/p>

8、衰期一般都很短。泡沫穩(wěn)定劑的加入會(huì)使泡沫穩(wěn)定性得到極大的提高，從而延長泡沫的壽命。1.2.3泡