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聚合物驱采出液破乳研究进展
聚合物驱采出液破乳研究进展 摘 要:聚合物驱是一种三次采油技术,它能提高原油的采收率,但会使采出液的乳化状态很复杂,为后续原油乳状液的破乳带来很大的困难。又由于原油乳状液的稳定与破乳是一对矛盾,影响乳状液稳定的因素也会影响乳状液的破乳。本文就综述了乳状液的破乳机理,影响乳状液稳定性的因素以及破乳剂的研究,并对破乳机理今后的发展提出建议。 关键词:聚合物驱 原油 破乳机理 破乳剂 一、乳状液的破乳机理 将乳状液中的油和水进行分离的过程叫做破乳。通常用的破乳方法有物理机械法、电力破乳法和物理化学法。 1.物理机械法中的热破乳是加热升高温度,增加分子之间的热运动,这样有利于液珠的凝结,而且温度升高时,外向粘度就会降低,从而降低了乳状液的稳定性,当温度升高至相转变温度时,就达到破乳的目的。 2.电力破乳是利用16000~35000V的高压电势对其作用,促进带电乳状液滴凝结和聚结。 3.物理化学法是改变乳状液界面膜的性质,使界面膜强度降低,从而使稳定的乳状液变得不稳定而实现破乳。 3.1聚合物驱采出液的破乳机理 3.1.1界面膜稳定为主的W/O乳状液的破乳 聚合物驱采出液是个非常复杂的乳化体系,在界面膜稳定为主的W/O乳状液中,它的破乳过程是破乳剂的分子进行扩散,并且渗透吸附在乳化液滴界面上,天然乳化剂被置换出来,这样,就阻止了原油中的活性分子向界面迁移,从而形成正的界面张力梯度,生成新的油水混合界面膜,这个新膜的强度低,稳定性较差。在一定的热能条件和重力作用下,细小液滴就会絮凝,使分散相中的液滴集合成松散的絮团。但是在这些絮团中细小液滴依然独立存在着,而且这种絮凝过程是可逆的。之后的聚并是在这些松散的絮团中,相邻液滴形成了薄液膜进行排液,不断变薄直到破裂,使包含在膜内的水释放出来,不可逆地集合成一个大液滴,这样就会导致乳化液滴数目逐渐减少。当液滴长大到一定程度时,由于油水密度的差异,这样油和水就得到分离,从而实现了破乳。 3.1.2双电层稳定为主的O/W乳状液的破乳 在聚合物驱采出液的复杂乳化???系中,对于双层电势稳定的乳状液,絮凝即克服双层的排斥作用,絮凝过程中液珠之间的势能曲线,会出现一个浅浅的“次级小”电位,可以假设絮凝就在此处发生。从这一角度考虑,有意识地制造这样一个浅浅的“次级小”势能,能使聚结递次展开,使O/W乳状液失稳。 根据含聚合物O/W乳状液中乳化液滴的电负性强度,选择加入能适当改变界面膜的电性质,削弱扩散层 ξ电位的化学剂,对O/W乳状液的扩散层产生压缩作用,使扩散层便薄,降低乳化液滴间的静电斥力。 在处理聚合物驱采出液时,通过削弱ξ电位,降低静电斥力,使得液滴质点间的引力成为分散相液滴间的主要作用力,成为双电层稳定为主的O/W乳状液分散相液滴相互聚集进而聚并的内在动力。 二、破乳剂的研究 1.破乳剂的组成、结构等性质对破乳的影响 1.1破乳剂组成对破乳的影响 原油破乳的关键就是要降低油水界面的张力和膜的强度。界面的活性越高,降低油水界面张力和膜强度能力越强的破乳剂,破乳效果就越好。现在国内使用的破乳剂大多数是聚氧乙烯聚氧丙烯嵌断聚醚。 1.2破乳剂分子结构对破乳的影响 破乳剂分子最好是具有分支结构,因为分支结构不利于破乳剂分子缔合和形成胶束,而有利于分子迅速达到油水界面,这样就可改变界面的润湿性,并且它在油水界面所占的表面积大,所以用量少,破乳效果也比较好。 1.3破乳剂用量对破乳的影响 破乳剂的浓度越大,其破乳效果越好。有学者研究过,破乳剂用量在CMC浓度(临界胶束浓度)左右,破乳脱水效果最佳。因为当小于CMC浓度时,破乳剂分子是以单体的形式吸附在界面,这时,油水界面张力破乳剂浓度的增加而急速下降,脱水率也就增大。当浓度接近CMC浓度时,油水界面的吸附也就趋于平衡,界面张力不再下降,脱水率也就达到最大。如果破乳剂的浓度再继续增大,破乳剂分子就会形成胶束,这时反而会使界面张力上升,脱水率就会下降。由此可见,破乳剂的用量在接近或等于CMC浓度时为最佳值。 2.理想破乳剂应该具备的性质 2.1较高的表面活性 表面活性高比天然乳化剂高的破乳剂分子能很快吸附在油水界面上,代替了天然的乳化剂分子,从而降低了液滴的界面膜强度。 2.2强的润湿性 具有良好润湿性能的破乳剂分子向乳化液滴扩散并渗透到液滴之间的保护膜时,容易吸附在如沥青质胶质粒子,石蜡粒子,粘土粒子等固体粒子与水滴的界面,改变界面的润湿性能,降低他们的界面能,使得界面膜因强度降低而破裂。 2.3足够的絮凝能力 具有足够絮凝能力的破乳剂会使乳化液滴相互吸引,加快了乳化液滴的碰撞和液膜的破裂,
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