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不同溫度和壓力對AOT穩(wěn)定CO2乳液的界面張力影響(一)

來源:中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) 瀏覽 667 次 發(fā)布時間:2025-02-06

CO2乳液在驅(qū)油過程中能夠有效控制CO2流度,大幅改善CO2驅(qū)油效果,提高采收率。選擇AOT作為CO2乳液用表面活性劑,通過TRACKER-H界面流變儀測定AOT水溶液與CO2體系在不同溫度壓力條件下的界面特性,通過巖心實(shí)驗(yàn)測定不同溫度壓力條件下CO2乳液的封堵和調(diào)剖分流效果。結(jié)果表明:隨著壓力的增大,CO2乳液界面張力隨之降低,界面黏彈性隨之增大;隨著溫度的增加,CO2乳液界面張力增加,界面黏彈性降低;溫度越高越不利于乳液的封堵,壓力越高越有利于乳液的封堵,這與體系界面特性研究所得的結(jié)果相對應(yīng),說明CO2乳液的封堵效果與其界面特性有關(guān);溫度和壓力通過影響CO2乳液的界面特性從而影響其滲流特征,CO2乳液的強(qiáng)度越高、體系界面張力越低、界面黏彈性越好,其分流效果也會越明顯。


在油藏條件下,CO2一般處于超臨界狀態(tài)(31.26℃,7.38 MPa以上),超臨界CO2密度接近液體,與水溶液形成的分散體系稱為乳液更為合適,驅(qū)油過程中將超臨界CO2和表面活性劑水溶液形成超臨界CO2乳液是控制CO2流度的有效方法,能夠大幅改善CO2驅(qū)油效果。在超臨界CO2乳液驅(qū)替過程中,CO2乳液的界面特性會直接影響其穩(wěn)定性,從而影響CO2乳液在驅(qū)替過程中的封堵效果。目前,對CO2乳液的研究主要集中在反相微乳萃取分離、酶催化和納米材料制備等方面。筆者通過實(shí)驗(yàn)研究不同溫度、壓力條件下CO2乳液界面特性及其封堵效果。


1實(shí)驗(yàn)


1.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器


主要實(shí)驗(yàn)材料:選用2-(2-乙基己基)-磺酸琥珀酸鈉(AOT)為表面活性劑;實(shí)驗(yàn)用CO2純度為99.9%;實(shí)驗(yàn)用水為蒸餾水;實(shí)驗(yàn)巖心為填砂管模型,規(guī)格參數(shù):600 mm×Φ25 mm。表1、2所給出的回壓值即為巖心中流體所處的最低壓力,只有高于該回壓值,流體才可以流動。

表1單巖心實(shí)驗(yàn)參數(shù)

表2并聯(lián)巖心實(shí)驗(yàn)參數(shù)


主要實(shí)驗(yàn)儀器:TRACKER-H型界面流變儀(法國TECLIS公司),溫度和壓力上限分別為150℃和25 MPa。


1.2實(shí)驗(yàn)方法


1.2.1 CO2乳液界面性能實(shí)驗(yàn)


利用TRACKER-H型界面流變儀測量不同溫度、壓力條件下CO2與表面活性劑水溶液的界面擴(kuò)張模量(ε),溫度為25~70℃,壓力為2~12 MPa。

圖1界面張力實(shí)驗(yàn)裝置流程


實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示。實(shí)驗(yàn)步驟:①清洗注射器和高溫高壓容器;②測試高溫高壓系統(tǒng)密封性;③將裝滿表面活性劑水溶液的注射器安裝在高溫高壓容器中,調(diào)節(jié)好可視窗位置,并用CO2氣體排空高溫高壓容器中的空氣;④將預(yù)先加壓的CO2氣體注入到高溫高壓容器中并加溫2 h,待溫度壓力穩(wěn)定后,驅(qū)動馬達(dá),在注射器針尖上形成一個懸滴;⑤采用測量軟件對液滴與CO2界面擴(kuò)張模量進(jìn)行測量;⑥每個條件下液滴的界面擴(kuò)張模量均測量3次,保證實(shí)驗(yàn)有較好的重復(fù)性;⑦導(dǎo)出數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。


1.2.2 CO2乳液巖心封堵實(shí)驗(yàn)


實(shí)驗(yàn)步驟:①利用不同目數(shù)的石英砂填制滲透率約為400×10-3μm2的填砂管模型,初測氣測滲透率,滿足要求后測定水測滲透率,測定滲透率為(350~450)×10-3μm2時合格,可進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn),稱取巖心管干重M0;②利用真空泵對填砂管抽真空3 h,飽和水后稱取巖心管濕重M1,則孔隙體積V=(M1-M0)/ρW;③按照圖2所示流程圖連接實(shí)驗(yàn)裝置,并依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)定恒溫箱溫度,恒溫4 h;④依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)定回壓,水驅(qū)時速度設(shè)定為1.5 mL/min,CO2乳液驅(qū)時表面活性劑水溶液及CO2注入速度分別設(shè)定為0.5和1 mL/min,即設(shè)定氣液比為2∶1;⑤實(shí)驗(yàn)過程中記錄注入端壓力變化;⑥并聯(lián)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)與單巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)類似,總流量設(shè)定為5 mL/min。

圖2并聯(lián)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)裝置流程


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