双河油田三元复合驱采出液灰色关联分析及破乳研究

三元复合驱作为重要的三次采油技术，具有驱油效率高的特点，在各油田得到迅速发展。然而三元复合驱采出液中残留的碱、表面活性剂、聚合物，使油水乳化严重，油水分离难度增大[1-3]。为了解决此问题，在乳状液的稳定性[4-5]、破乳剂的筛选与合成[6-7]等进行了一系列研究，取得了一定的成果。笔者结合双河油田三元复合驱采出液特点，通过灰色关联分析研究了影响采出液含油量的主要因素，筛选合适的破乳体系进行破乳实验。

1　实验

1.1　原料及仪器

原油，河南油田第一采油厂双河矿区；石油磺酸盐、聚丙烯酰胺，河南油田第一采油厂；AE非离子型反相破乳剂、阳离子型季铵盐反相破乳剂，茂名华粤云龙石化有限公司；氯化镁、氯化铝，西安化学试剂厂。

UV-2600型紫外分光光度计，岛津(香港)有限公司；马尔文Zeta Sizer Nano zs-90电位仪，英国马尔文仪器有限公司；电热恒温水浴锅，金坛市大地自动化仪器厂。

在SRC算法中，原始特征图像数据集，仅包含了数据间的线性关系。当特征图像的光照、表情等变化比较明显时，测试样本可能位于由训练样本构成的非线性子空间内，因此稀疏表示不能准确表示测试样本。针对上述不足，本文采用核稀疏表示识别（KSRC）算法[7-10]，通过引入核算法[11]，来解决训练样本与测试样本的非线性可分问题，使测试样本被更准确地表示为同类训练样本的线性组合，从而明显提高识别率。文献[12]通过对特征提取进行改进，提出一种基于普回归的核稀疏分类算法来降低计算复杂度。在此基础上，文献[9]采用稳健主成分分析技术生成冗余字典，结合利用核稀疏表示系数构造分类器。

ATB应采用由岩浆岩或石灰岩等强基性石料磨细而得到的矿粉，且矿粉应洁净干燥，不得结团结块、不得含泥土等杂质，本文所用填料的技术指标如表3所示。

1.2　样品采集与分析方法

1.3　灰色关联分析

本研究以ER阳性的人乳腺癌他莫昔芬耐药细胞株MCF-7R和T47DR为实验对象，检测耐药细胞中PGRN的表达情况，然后通过干扰PGRN表达，探讨PGRN对乳腺癌细胞产生他莫昔芬耐药性的作用。

三元复合驱采出液是O/W乳状液体系，影响该体系乳状液稳定性的机理较明确，而不同油田在进行复合驱时所用驱油剂(表面活性剂、聚合物、碱)不同，原油成分差异，乳状液稳定性的机理与影响因素之间关系是不明确的灰色体系。对于此体系，无法用传统方法分析处理。而灰色理论则可对有限的、表面上无规律的数据进行分析处理, 找到体系本身具有的特征和基本规律。对体系进行灰色关联分析，首先要找准描述体系行为特征的数据系列，一般将反映体系主要行为的数列作为母数列，对主要行为有一定影响的各数列作为子数列[8]。对于复合驱采出液体系，选取水相含油量为母因数，选取驱油剂成分等因素作为子因数，通过此方法可得到影响采出液稳定性主要因素的顺序，为采出液的破乳和破乳剂选择提供依据。

2　结果与讨论

2.1　双河矿区采出液含油量影响因素的确定

连续10 d采集三元复合驱采出液样品，测定聚丙烯酰胺含量、表面活性剂含量、含油量、体系pH、Zeta电位，结果见表1。

以含油量为母因素，采用Matlab程序，进行灰色关联分析，考察聚丙烯酰胺含量、表面活性剂含量、体系pH、Zeta电位对含油量的影响，对影响因素的关联度排序，结果见表2。

 

表1　三元复合驱采出液分析结果

  

样品聚丙烯酰胺含量/(mg·L-1)表面活性剂含量/(mg·L-1)体系pHZeta电位/mV含油量/(mg·L-1)1#61．26351．268．59-31．801036．942#89．02546．418．18-29．90697．443#89．02427．458．03-30．33756．714#29．92324．687．96-30．27952．095#31．08503．507．98-30．27950．236#19．47383．278．58-32．80998．637#62．37411．378．31-38．10955．298#62．37388．967．98-38．80438．209#22．12395．548．16-36．371121．6010#18．27398．847．84-36．37915．45

三元复合驱采出液，来自河南油田第一采油厂双河矿区，采集分离器出口样品。采出液样品的采集与分析参照石油天然气行业标准：SY/T 5523—2006《油田水分析方法》、SY/T 5329—2012《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》、SY/T 5862—2008《驱油用聚合物技术要求》。

从表2看出，由灰色关联度可知，因素对含油量的影响顺序为：体系pH>Zeta电位>表面活性剂含量>聚丙烯酰胺含量，体系pH和Zeta电位对含油量的影响较明显。因此，任何调节体系pH以中和电荷的变化均可能导致乳状液的絮凝和聚结。同理，添加电解质如Mg2+、Al3+于乳状液体系可减少原来胶粒所带电荷，导致絮凝和聚结。选用破乳剂时，如采用阳离子型破乳剂，可中和油-水界面膜上电荷，破坏受电荷保护的界面膜，有利于采出液的油水分离和破乳。

根据灰色关联分析的结果，选用4种类型的破乳体系进行破乳实验。将三元复合驱采出液在50 ℃水浴中恒温，分别加入破乳体系，按照标准SY/T 5281—2000《原油破乳剂使用性能检测方法(瓶试法)》中的方法进行破乳实验，测定破乳1 h水相含油量，结果见表3。其中反相破乳剂(AE非离子聚醚型、阳离子季铵盐型)浓度均为40.0 mg/L，MgCl2、AlCl3浓度均为400 mg/L。

生产中使用的阳离子型聚丙烯酰胺对三元复合驱采出液的油水分离具有不利和有利作用。有利作用是聚合物能促使分散的油珠絮凝聚结；不利作用是聚合物增加水相黏度，降低油珠上浮速度，影响破乳速度。聚合物含量较小(<1 000 mg/L)时，有利作用大于不利作用，有利于油水分离破乳[3]。

 

表2　含油量的灰色关联分析结果

  

项目因素pHZeta电位表面活性剂含量聚丙烯酰胺含量灰色关联度0．96870．95100．92380．8847

由于驱油用表面活性剂为石油磺酸盐，因此采出液是阴离子稳定的O/W型乳状液。阴离子表面活性剂在界面上吸附时，亲水极性基团因电离而使液滴带负电荷，Zeta电位为负值，阻止油珠聚并，使乳状液更加稳定，不利于破乳。

2.2　破乳体系的筛选和复配实验

上述表列行政院与立法委员对于防制跟追纠缠行为提出之草案内容后，笔者认为法案整体上仍有许多值得检讨之处，以下即提出本文的检讨与建议：

 

表3　不同破乳体系的破乳效果比较

  

破乳体系含油量/(mg·L-1)除油率/%空白874．9AE非离子型302．265．5阳离子季铵盐型214．575．5阳离子季铵盐型+MgCl2130．385．1阳离子季铵盐型+AlCl335．595．9

三元复合驱采出液的Zeta电位值为负，加入阳离子型反相破乳剂能中和油水界面上的负电荷，Zeta电位增大，破坏油珠的水化膜，压缩双电层，使油珠聚集变大，与水分开。因此，季铵盐型反相破乳剂比聚醚型反相破乳剂除油率更高。从表3看出，在季铵盐型反相破乳剂中分别加入MgCl2、AlCl3，Zeta电位进一步增大，除油率也随之提高。Al3+的电荷比Mg2+的高，影响也显著，这和灰色关联分析的结果一致。

2.3　三元复合驱采出液破乳速率实验结果

三元复合驱采出液在50 ℃水浴中恒温，加入40 mg/L季铵盐型反相破乳剂及400 mg/L的MgCl2(加入AlCl3时有絮体进入油相中)，进行破乳实验，结果见表4。季铵盐型反相破乳剂/MgCl2体系对三元复合驱采出液具有较快的破乳速率和良好的除油效果。

㉒Elizabeth McGrath,“Personifying Ideals”,Art History,vol.6,no.3,1983,pp.363-68.

 

表4　采出液破乳速率实验结果

  

时间/h含油量/(mg·L-1)空白加药除油率/%空白加药0874．9874．91356．8130．359．285．12191．492．478．189．43148．365．683．092．5

3　结论

1)根据灰色关联分析可知，对含油量大小影响的因素顺序为：体系pH>Zeta电位>表面活性剂含量>聚丙烯酰胺含量，为破乳剂的筛选和评价提供了依据。

2)阳离子型铵盐反相破乳剂对双河油田三元复合驱采出液的除油效果明显，与MgCl2复配后进一步提高除油效果，破乳3 h，除油率达92.5%。

参考文献

[1]　赵觅,吴迪,李博,等.石油磺酸盐弱碱体系采出液分离及影响因素[J].大庆石油地质与开发,2015,34(2):126-129.

[2]　程杰成,吴军政,胡俊卿.三元复合驱提高原油采收率关键理论与技术[J].石油学报,2014,35(2):310-318.

[3]　严思明,王杰,唐豹,等.提高采收率的三元复合驱原油破乳研究[J].钻采工艺,2011,34(3):81-84,117.

[4]　王俊,宋程,李翠勤,等.三元组分对弱碱三元复合驱模拟乳状液乳化稳定性的影响[J].中国石油大学学报:自然科学版,2016,40(1):146-154.

[5]　陈宏,谢姝,林莉莉,等.二元驱采出水乳化稳定性的影响因素研究[J].油田化学,2015,32(3):396-400.

[6]　王素芳,林蓓,马英,等.聚季铵盐反相破乳剂的合成及性能评价[J].工业水处理,2008,28(6):56-58.

[7]　王刚,徐闯,徐鹏,等.二元复合驱反相破乳剂研制及效果评价[J].工业水处理,2013,33(8):68-70.

[8]　刘思峰,党耀国.灰色系统理论及其应用[M].第5版.北京:科学出版社,2010:62-90.