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不同溫度和壓力對AOT穩定CO2乳液的界面張力影響(一)
來源:中國石油大學學報(自然科學版) 瀏覽 477 次 發布時間:2025-02-06
CO2乳液在驅油過程中能夠有效控制CO2流度,大幅改善CO2驅油效果,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,通過巖心實驗測定不同溫度壓力條件下CO2乳液的封堵和調剖分流效果。結果表明: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果相對應,說明CO2乳液的封堵效果與其界面特性有關;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(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驅油效果。在超臨界CO2乳液驅替過程中,CO2乳液的界面特性會直接影響其穩定性,從而影響CO2乳液在驅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。筆者通過實驗研究不同溫度、壓力條件下CO2乳液界面特性及其封堵效果。
1實驗
1.1實驗材料與儀器
主要實驗材料:選用2-(2-乙基己基)-磺酸琥珀酸鈉(AOT)為表面活性劑;實驗用CO2純度為99.9%;實驗用水為蒸餾水;實驗巖心為填砂管模型,規格參數: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單巖心實驗參數
表2并聯巖心實驗參數
主要實驗儀器: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實驗方法
1.2.1 CO2乳液界面性能實驗
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張模量(ε),溫度為25~70℃,壓力為2~12 MPa。
圖1界面張力實驗裝置流程
實驗流程如圖1所示。實驗步驟:①清洗注射器和高溫高壓容器;②測試高溫高壓系統密封性;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,調節好可視窗位置,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,待溫度壓力穩定后,驅動馬達,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界面擴張模量進行測量;⑥每個條件下液滴的界面擴張模量均測量3次,保證實驗有較好的重復性;⑦導出數據并進行分析。
1.2.2 CO2乳液巖心封堵實驗
實驗步驟:①利用不同目數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,可進行下一步實驗,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所示流程圖連接實驗裝置,并依據實驗方案設定恒溫箱溫度,恒溫4 h;④依據實驗方案設定回壓,水驅時速度設定為1.5 mL/min,CO2乳液驅時表面活性劑水溶液及CO2注入速度分別設定為0.5和1 mL/min,即設定氣液比為2∶1;⑤實驗過程中記錄注入端壓力變化;⑥并聯巖心驅替實驗與單巖心驅替實驗類似,總流量設定為5 mL/min。
圖2并聯巖心驅替實驗裝置流程