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聚合物驱油在大庆、胜利等油田已工业化推广,取得了在水驱基础上继续提高约10%原油采收率的良好效果。但聚合物分子的存在,增强了采出乳状液的稳定性,加大了采出液的处理难度。本文以室内配制的模拟采出液为试验介质,系统地研究了原油乳状液稳定性的影响因素及聚合物对采出液油水界面性质的影响,从而得出采出液稳定性的影响因素及影响规律,即聚合物质量分数、含水率、聚合物粘均相对分子质量是影响原油乳状液稳定性的主要因素,表明了聚合物驱采出液的主要特性。
原油乳状液稳定性越强,则油水分离难度越大。原油乳状液的稳定性随采出液含水率的增加而减小,随采出液中聚合物质量分数的增加而增大,随聚合物粘均相对分子质量的增加而增大。与不含聚合物的采出液相比,不同含水率下存在着一个聚合物质量分数的界限值,高于此值时,采出液的油水稳定性就高于常规采出液。以脱出水中的含油量和脱出油中的含水率来分析,含聚合物的采出液在脱水时间为30min时,脱出水中的含油量明显高于常规采出液中的水中含油量,脱出水的含油量与油中含水率随着采出液含水率的下降而逐渐上升,随着聚合物质量分数的增加而增加。
含聚合物体系油水界面膜强度随聚合物粘均相对分子质量增大而增大,随聚合物质量分数增加而增加。这说明聚合物分子与乳化剂分子在油水界面上生成复合膜,过量的聚合物分子在界面上形成吸附。与不含聚合物体系相比,含聚合物体系原油-水相界面张力降低,但聚合物的质量分数和粘均相对分子质量对油水界面张力几乎无影响。含聚合物污水体系Zeta电位值呈负值;Zeta电位绝对值较常规含油污水体系更大,说明带有负电荷的聚合物分子在油珠及悬浮固体表面吸附。在低质量分数范围内Zeta电位的绝对值随聚合物质量分数增加而增加,当聚合物质量分数≥200mg.kg-1时,Zeta电位不随质量分数变化,而趋于一稳定值。
针对含聚合物采出液油水界面性质变化,特别是聚合物在界面上的吸附特性,使得含聚合物采出液用的原油破乳剂需添加对聚合物有强吸附特性组分即开发新型复合型破乳剂。同时,针对含聚合物含油污水体系界面电性的变化,其体系用混凝剂中应含有既具有高的正电荷又能对聚合物有良好吸附特性组分。试验通过对实际采出液的系统分析测试,验证了在模拟采出液中得出的结论。
在上述研究基础上,还进行了原油破乳剂对聚合物驱采出液的破乳作用机理研究,即破乳剂使油膜薄化速率加大:无破乳剂时,油膜先稳定,后瞬间破裂;有破乳剂时,破乳剂分子逐渐吸附到油水界面膜上,改变膜的粘性和弹性,降低界面膜的强度,油膜厚度逐渐变薄后破裂;同时,聚合物能提高界面膜的粘弹性,使油膜强度增大,与水溶性破乳剂相比,油溶性破乳剂降低油膜强度的能力受聚合物影响较小;破乳剂还能降低油水界面弹性模量。
因此,上述研究从理论上得出了不同类型的原油破乳剂对聚合物驱采出液的作用效果,为聚合物驱原油破乳剂配方的研制提供了理论指导。