油田化学第4章 采油化学ppt课件.ppt
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1、油田化学,第二篇 采油化学,前言一、采油中存在的问题,1.油层问题 采收率低 油层的化学改造(提高原油采收率)2.油水井问题 砂、蜡、水、稠、低 油水井的化学改造(增产增注),二、原油采收率,1.原油采收率的定义原油采收率波及系数洗油效率 2.提高原油采收率的途径 有两个途径:提高波及系数;提高洗油效率。,3.波及系数,波及系数的定义驱油剂波及到的油层容积与整个含油容积的比值。影响因素:不均质性、水油流度比提高波及系数的主要方法:改变驱油剂和(或)油的流度。流度是流体通过孔隙介质能力的一种量度,4.洗油效率,洗油效率的定义 驱油剂波及到的油层所采出的油量与这部分油层储量的比值。提高洗油效率方法
2、 改变岩石表面的润湿性和减小毛细管阻力效应的不利影响。,三、改造油层的方法,化学驱油法(化学驱)聚合物驱油法(聚合物驱)表面活性剂驱油法(表面活性剂驱)碱驱油法(碱驱)混相驱油法(混相驱)烃类混相驱油法(烃类混相驱)非烃类混相驱油法(非烃类混相驱)热力采油法(热采)蒸汽驱油法(蒸汽驱)油层就地燃烧法(火烧油层),第一节 聚合物驱,第四章 油层的化学改造,一、定义,聚合物驱是以聚合物溶液为驱油剂的驱油法。也称为:聚合物溶液驱聚合物强化水驱稠化水驱和增粘水驱。,二、聚合物驱用聚合物,1.部分水解聚丙烯酰胺(HPAM),2、黄胞胶(XC),生物聚合物,三、聚合物驱提高采收率原理,聚合物驱是通过减小水
3、油流度比的机理,抑制水的指进,提高波及系数,从而提高原油采收率。,驱替水在某个方向产生突进,以类似于手指插入的方式进入油层,此现象被称为指进。,K1K2K3,1.水油流度比,(1)水油流度比的定义,(2)流度比和波及系数的关系,2.聚合物降低水油流度比的原因,(1)增加水的粘度超过一定浓度,聚合物分子互相纠缠形成结构,产生结构粘度。聚合物链中的亲水基团在水中溶剂化(水化)。若为离子型聚合物,则可在水中解离,形成扩散双电层产生许多带电符号相同的链段(由若干链节组成,是链中能独立运动的最小单位),使聚合物分子在水中形成松散的无规线团,因而有好的增粘能力。,(2)减小孔隙介质对水的渗透率 通过滞留减
4、小孔隙介质对水的渗透率,滞留的两种形式:吸附 聚合物吸附是指聚合物通过色散力、氢键等作用力而聚集在岩石孔隙结构表面的现象。捕集 聚合物捕集是指直径小于孔喉直径的聚合物分子的无规线团通过“架桥”而留在孔喉外的现象,四、聚合物区段塞图,五、盐敏效应,盐加入后,盐对扩散双电层的压缩作用,使链段的负电性减小,HPAM分子形成紧密的无视线团,因而对水的稠化能力大大减小,六、一个现场实例,聚合物配注工艺 目前使用的聚合物地面配注工艺系统为集中配制、分散注入工艺。,聚合物驱地面流程,孤东油田七区中注聚工艺流程示意图,聚合物熟化罐,聚合物溶液注入设备,第二节,表面活性剂驱,1、表面活性剂 加入少量就能降低溶液
5、的表面张力的物质。它具有润湿、乳化、起泡和洗涤等作用。,基本概念,烷基苯磺酸钠,洗洁精脂肪醇聚氧乙烯醚烷基苯磺酸钠,2、表面张力 引起液体表面自动收缩的单位长度上的力。单位为:mN/m或N/m。,2005年度科学幻想摄影奖作品爱因斯坦年奖(Einstein Year Award):第1名“表面张力”(Surface tension);作者:罗伯特安德森(Robert Anderson),水黾(mian)在清水里 清水中加入洗衣粉后水黾下沉,水黾的长腿能在水面上压出凹陷,水的凹陷曲面上存在的水的表面张力的合力是大体向上的,这也是平衡重力或水黾跳跃时向下冲力的原因。,3、临界胶束浓度 当表面活性剂
6、在溶液中超过一定浓度时,会从单个的离子或分子缔合成为胶态聚集物,也就是胶束。此时溶液性质发生突变,溶液形成胶束时的浓度称为临界胶束浓度。,4、表面活性剂的亲水亲油平衡值 HLB值(HydrophileLipophile Balance):表面活性剂分子中亲水基的强度与亲油基的强度之比值,就称为亲水亲油平衡值,简称HLB值。通常将亲油性强的油酸的HLB值规定为1,而将亲水性强的油酸钠的HLB值规定为18。以这两个值为标准,就可以相对的确定每种表面活性剂的HLB值。HLB值越大,亲水性越强。,一、表面活性剂驱的定义、分类,1.定义 以表面活性剂体系作为驱油剂的驱油法2.表面活性剂体系稀表面活性剂体
7、系(c2%)水外相微乳油外相微乳中相微乳,活性水驱胶束溶液驱微乳驱泡沫驱乳状液驱,表面活性剂驱,二、表面活性剂驱用活性剂,1.磺酸盐型表面活性剂,2.羧酸盐型表面活性剂,3.聚醚(非离子)型表面活性剂,4.非离子-阴离子型两性表面活性剂,三、活性水驱,1.活性水驱的定义 以活性水作为驱油剂的驱油法叫活性水驱。活性水:属稀表面活性剂体系,其中的表面活性剂浓度小于临界胶束浓度。,润湿性:表面被流体润湿(铺展)的情况。,分类:亲水性、亲油性、两性润湿,接触角:沿气液固三相交点对液滴表面所作切线与液固界面所夹的角,通常用q表示,若q 90,说明液体对固体润湿性不好,如汞在玻璃表面;,若q 90,液体对
8、固体润湿性好,如水在洁净的玻璃表面。,若q=0,液体对固体完全润湿。,若q=180,液体对固体完全不润湿。,2.活性水驱提高采收率的原理,(1)低界面张力机理 表面活性剂在水油界面吸附,可以降低水油界面张力,由于表面活性剂可以使降低,改变润湿性,并使增加,使油滴从岩石表面拉开所需的粘附功大大减少,从而提高了活性剂的洗油能力。,(2)润湿反转机理,驱油用的表面活性剂的亲水性大于亲油性,它们在地层表面吸附,可使亲油的地层反转为亲水表面,油对地层表面的润湿角增大,导致粘附功减小,洗油效率提高。,贾敏效应:当液滴或气泡(液-液或气-液不相混溶的两相)在通过狭窄的孔隙喉道时,由于发生变形而流体流动产生附
9、加阻力的现象。,(3)乳化机理,驱油用的表面活性剂的HLB值一般在718范围,可稳定水包油乳状液。乳化的油在向前移动中不易重新粘附回地层表面,提高了洗油效率。乳化的油在高渗透层产生叠加的Jamin效应,可使水较均匀地在地层推进,提高了波及系数。,(4)提高表面电荷密度机理,活性剂的吸附提高了表面的电荷密度,增加了油珠与岩石表面的静电斥力,油珠易被带走,提高了洗油效率。,若从地层表面洗下来的油越来越多,则它们在向前移动时可发生相互碰撞。当碰撞的能量能克服它们之间的静电斥力时,就发生聚并。油的聚并可形成油带。,(5)聚并形成油带机理,油的聚并可形成油带,这些油带在继续向前移动时又不断将遇到的分散的
10、油珠聚并起来,使油带不断扩大,最后从井底采出来。,四、胶束溶液驱,1.胶束溶液驱的定义 以胶束溶液作驱油剂的驱油法叫胶束溶液驱。胶束溶液:属稀表面活性剂体系,其 中表面活性剂浓度大于临界胶束浓度,但其质量分数不超过210-2。,2.胶束溶液的配制,表面活性剂加入醇(如异丙醇、正丁醇)(或)盐(如氯化钠)醇和盐等助剂的加入为了调整油相和水相的极性,使表面活性剂的亲油性和亲水性得到充分平衡,从而最大限度地吸附在水油界面上,产生超低界面张力(小于10-2Nm-1的界面张力),强化了胶束溶液驱油的低界面张力机理。,3.胶束溶液驱提高采收率机理,具备活性水驱的全部机理由于活性剂的浓度较高,而且醇和盐的存
11、在,界面张力可以降到超低,强化了低界面张力机理。,五、微乳驱,1.微乳的分类水外相微乳 水外相微乳用水溶性表面活性剂配得 溶有油的表面活性剂胶束分散在水中所形成的分散体系油外相微乳 油外相微乳用油溶性表面活性剂配得 溶有水的表面活性剂胶束分散在油中所形成的分散体系中相微乳,2.微乳类型的相互转化,微乳类型决定于:活性剂的类型、使用温度、油的性质(如烃的碳数)、水中的电解质(种类和浓度)、体系中的助表面活性剂(种类和浓度),3.微乳与乳状液的区别、转化,微乳:热力学稳定体系,油水间不存在相界面乳状液:热力学不稳定体系,油水间存在相界面,4.微乳的配制,三个主要成分油:原油或它的馏分(如汽油、煤油
12、、柴油)水:淡水或盐水 表面活性剂:阴离子型、非离子型和非离子阴离子型表面活性剂,最好用石油磺酸盐(钠盐或铵盐)两个辅助成分助表面活性剂:最好用醇,也可用酚调整水和油的极性,参与形成胶束,增加胶束增溶能力 电解质:无机的酸、碱、盐,但最好用盐 减小表面活性剂和助表面活性剂极性部分的溶剂化程度,使胶束在更低的表面活性剂浓度下就可形成,可使微乳与油或水产生超低界面张力,5.微乳驱提高采收率机理(水外相为例),当微乳与油层接触时,由于它是水外相,可与水混溶(均相),而它的胶束可增溶油,所以也可与油混溶(均相),混相微乳驱当微乳进入油层并当油在微乳的胶束中增溶达到饱和,微乳与被驱动油之间产生界面。这时
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