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我国是世界上碱法草浆生产量最大的国家,每年有数千万吨的造纸黑液未经处理就排入江河、湖泊,造成严重的环境污染。造纸厂纸浆下来的黑液成黑褐色,具有强烈的腐臭气味,但是含有大量的碱和木质素,若将这些有效成分应用于油田开采,将是黑液高值利用的一种途径,也可变害为利。
本研究课题通过分析与实验,从阴离子表面活性剂中筛选出适合应用于油田开采,且采收率较高的表面活性剂,用正交设计试验法将其与黑液、碱进行复配,并确定最佳配比。室内模拟驱油实验表明:
驱油剂Ⅰ最佳方案为:
(1)十二烷基苯磺酸钠质量含量为0.6%;
(2)黑液质量含量为1.8%;
(3)NaOH质量含量为0.3%。
驱油剂Ⅱ最佳方案为:
(1)二苯胺磺酸钠质量含量为0.6%;
(2)黑液质量含量为1.8%;
(3)NaOH质量含量为0.4%。
驱油剂Ⅲ最佳方案为:
(1)石油磺酸钠质量含量为0.6%;
(2)黑液质量含量为1.5%;
(3)NaOH质量含量为0.4%。
机理研究表明,十二烷基苯磺酸钠为阴离子表面活性剂,分子中含有环状结构,具有较好的热稳定性。环上的磺酸基对盐不敏感,具有明显的耐盐性。将十二烷基苯磺酸钠加入到复合体系中,可降低油-水之间的界面张力,使油层原油发生自乳化,并且改变了油-水溶液界面流动性,便于石油排出。二苯胺磺酸钠是一种表面活性较高的阴离子表面活性剂,但其价格较为昂贵,并不适合在油田开采上大量使用。从采油率高低上来比较,其性能不如十二烷基苯磺酸钠。石油磺酸盐的浊点很高,在砂岩表面上吸附少,成本较低,界面活性高,耐温性能好,但抗盐能力差。石油磺酸盐在地层中的吸附、滞流和与多价离子的作用,导致了在驱油过程中的损耗。
模拟驱油实验设计了三步:水驱油实验,油驱水实验,驱油剂驱油。
水驱油实验的目的是为了除去驱油系统里的杂质以及使岩石孔隙完全被水所饱和。油驱水实验是为了测定岩石中自由水的体积,即孔隙体积。同时,建立束缚水饱和度,将自由水所占的体积完全被油所饱和。驱油剂驱油实验是为了建立残余油饱和度,通过测定驱油剂的采油体积,来计算采收率,衡量驱油剂的应用效果好坏。
将复配驱油剂与单一黑液驱进行采收率比较,发现复配驱油剂的提高采收率的效果明显比黑液驱好。
应用驱油剂Ⅰ最佳方案对人造岩心进行模拟驱油实验,采收率明显降低,这也反映了在实际驱油过程中,岩石结构对采收率有较大影响。
对驱油剂进行表面张力和界面张力测定,结果表明,复配体系在较宽的碱浓度范围(0.2%~1.8%)内,具有较高的表面活性。驱油剂的界面张力随着碱浓度的增加,界面张力先减小,达到一个最低值后,又逐渐升高,体系在较宽的碱浓度范围(0.2%~1.8%)内,都可以达到超低界面张力。