为解决化学驱采出液的油水分离问题,诸多研究人员从化学驱采出液微观结构[20-23]、驱油剂对化学驱采出液体相性质(流变性和电导率)和乳状液类型的影响[21,22,24-29]、采出液沉降分离特性[21-24,28-49]、采出液电脱水特性[50-53]、驱油剂和原油中的天然极性成分(胶质、沥青质)对化学驱采出液油水界面性质(界面张力、表面压、界面剪切黏度、界面剪切弹性模量、界面膨胀弹性模量、界面膨胀黏度、界面Zeta电位、界面膜强度、接触角)的影响[2l-22,29,31-35,40-65]等方面开展了大量机理研究工作,揭示出化学驱采出液与水驱采出液的一些性质差异及化学驱采出液油水乳状液的稳定机制。
化学驱采出液较水驱采出液的主要性质差异包括:(1)油水界面界面张力低,负电性强,界面,弹性模量和界面黏度大,界面膜强度高,油珠和水滴聚并困难;(2)油水乳化程度高,油珠和水滴粒径小,油水分离速率低;(3)含聚合物采出液水相黏度大;(4)碱-聚合物驱和碱.表面活性剂.聚合物驱采出液水相pH和矿化度高,碳酸盐、硅铝酸盐等无机矿物过饱和;(5)机械杂质含量高,造成部分油珠和水滴之间聚并困难,静置沉降过程中在油水层之间出现W/O型或0/W型中间层:(6)乳化原油导电性强;(7)胶束.聚合物驱采出液相态复杂,除油相和水相外,还存中间相;(8)疏水缔合聚合物驱采出液水相中存在聚合物的三维结构,不利于油珠的聚集和聚并。
W/O型化学驱采出液的稳定机制主要包括:(1)化学驱采出液中残留的碱、表面活性剂和具有界面活性的聚合物导致采出液油水界面张力下降,低界面张力造成采出液乳化程度增高,水滴粒径变小,聚并和沉降速率低;(2)碱与原油中天然物质反应形成的界面活性物质、表面活性剂和具有界面活性的聚合物吸附在油水界面上增大了界面弹性模量和黏度,阻碍了水滴之间的聚集和聚并;(3)部分碱和表面活性剂浓度区域内碱和表面活性剂对油水界面张力的降低作用使水滴珠聚并过程中两水滴之间的平板液(油)膜面积增大,进而使油膜变薄和水滴聚并的速率下降;(4)高碱含量下,碱对油水扩散双电层的压缩作用使油水界面上吸附的原油中的天然界面活性物质、碱与原油中天然物质反应生成的界面活性物质及表面活性剂偏向油相一侧,所产生的空间位阻使水滴聚并困难;(5)高黏度的化学驱采出液中含有大量从储油层中携带出的矿物微粒、过饱和采出水中析出的新生矿物微粒以及驱替液中的聚合物和表面活性剂在高价阳离子和高温的作用下形成的沉淀物,这些悬浮物吸附在油水界面上形成空间位阻,阻止水滴间的聚并,导致油水过渡层的产生。
0/W型化学驱采出液的稳定机制主要包括:(1)化学驱采出液中残留的碱、表面活性剂和聚合物导致采出液油水界面张力下降和水相黏度增大,低界面张力和高水相黏度导致化学驱采出液油水乳化加重,油珠粒径变小,聚并和上浮速率降低;(2)碱与原油中天然物质反应形成的界面活性物质、表面活性剂和具有界面活性的聚合物吸附在油珠上增大了油珠表面过剩的负电荷密度和油珠之间的远程静电排斥力,同时也导致油水界面弹性模量和黏度增大,阻碍了油珠之间的聚集和聚并:(3)聚合物对采出液水相的增粘作用使油珠上浮和水膜排液速率降低,使油珠之间的聚并速率下降;(4)部分碱和表面活性剂浓度区域内碱和表面活性剂对油水界面张力..的降低作用使油珠聚并过程中两油珠之间的平板液(水)膜面积增大,进而使水膜变薄和油珠聚并的速率下降;(5)高碱含量下,碱对油水扩散双电层的压缩作用使油水界面上吸附的原油中的天然界面活性物质、碱与原油中天然物质反应生成的界面活性物质及表面活性剂偏向油相一侧,所产生的空间位阻使0/W型采出液破乳后所形成的W/O型乳化原油中的水滴聚并困难:(6)高黏度的化学驱采出液中含有大量从储油层中携带出的矿物微粒、过饱和采出水中析出的新生矿物微粒以及驱替液中的聚合物和表面活性剂在高价阳离子和高温的作用下形成的沉淀物,这些悬浮物吸附在油水界面上形成空间位阻,阻止油珠和水滴间的聚并,导致油水过渡层的产生。
化学驱采出液的性质和稳定机制
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