聚合物驱原油乳状液的稳定性与破乳机理研究

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1、中图分类号：O643.3单位代码：10425秘级：学号：B0403093博士学位论文聚合物驱原油乳状液的稳定性与破乳机理研究学科专业：化学工程与技术研究方向：石油与天然气化学作者姓名：刘金河指导教师：王宗贤教授二〇一二年四月StudyontheEmulsionStabilityandMechanismofEmulsionBreakingDehydrationofthePolymerFloodingProductionFluidADissertationSubmittedfortheDegreeof

2、DoctorofPhilosophyCandidate：LiuJinheSupervisor：Prof.WangZongxianCollegeofChemicalEngineeringChinaUniversityofPetroleum(EastChina)关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中

3、国石油大学（华东）或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书本人完全同意中国石油大学（华东）有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门（机构）送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采

4、用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日摘要聚合物驱作为一种比较成熟的三次采油技术，已经在各大油田得到广泛应用。目前聚合物驱所使用的聚合物主要为部分水解聚丙烯酰胺（HPAM），可以显著的提高原油的采出率。HPAM使原油采出液水相粘度增大，油水乳化程度和强度都提高，从而导致油水沉降分离困难。目前对含聚采出液中活性组分的组成、结构、以及采出液的稳定性影响因素和处理对策缺乏系统深入认识。本文系统研究了孤岛油田原油

5、及其组分的界面性质，并且探讨了这些性质与原油乳状液稳定性及破乳性能的关系，在此基础上。筛选出针对孤岛油田含聚采出液的最佳破乳剂配方，并在现场试验中取得成功。采用色谱柱法将原油分成沥青质、胶质、饱和分和芳香分四组分；采用离子交换法将孤岛原油按化学官能团分离为酸性分、碱性分、两性分和中性分，测定了原油及各组分的元素含量﹑相对分子质量﹑红外光谱。并系统研究了HPAM、泥沙、破乳剂等对原油及其组分油水界面膜的稳定性、扩张粘弹性质和表面膜的膜压-面积等温曲线的影响。研究结果表明，孤岛原油为重质原油，胶质、沥

6、青质结构复杂，胶质、沥青质中重组分的百分含量和杂原子含量均较高。孤岛原油中酸碱四组分的含量大小顺序为：中性分>酸性分>两性分>碱性分；相对分子量大小顺序为：两性分>酸性分>碱性分>中性分，两性分为原油中的重组分，结构和组成相对复杂。H/C大小顺序为：中性分>碱性分>酸性分>两性分，酸性分的酸值最高，两性分次之，碱性分较小，中性分的酸值最小，原油及酸碱四组分的IR光谱分析可知，含有S、N、O等杂原子的极性官能团主要集中在两性分、酸性分和碱性分中。HPAM的浓度和分子量对原油及其组分模拟乳状液稳定性及

7、破乳过程影响较大。原油及其组分的模拟乳状液稳定性依次为：沥青质>原油>胶质>油分。沥青质的活性最强，是影响原油乳状液稳定性最主要的组分；模拟体系加入HPAM后，对原油及三组分模拟油乳状液的稳定性及破乳影响各不相同，同时会导致生成中间相和脱出水水质变差。通过观察乳状液微观形态发现，液滴粒径越小，液滴厚度越厚乳状液越稳定；沥青质稳定乳状液能力最强；加入泥沙能增加乳状液稳定性；将泥沙改性能有效降低乳状液的稳定性。泥沙的存在，使得表面膜的膜压升高、拐点前移。泥沙对原油界面膜扩展粘弹性有显著影响，随着泥沙浓

8、度的增加，扩张模量增加，相角增加，扩张弹性增加，扩张粘度增加。i原油及其组分的π-A/A0等温曲线各不相同。原油及其极性组分表面膜终压顺序是：沥青质>原油>胶质>饱和分>芳香分，沥青质终压远高于其它组分的。原油及其酸碱组分表面膜终压的顺序是：两性分>酸性分>碱性分>原油>中性分，其中两性分膜强度最大。随着pH值增加，芳香分、胶质、沥青质和原油的π-A/A0等温线的表面膜膜压增加；随水相中HPAM浓度的增加，原油、酸性分、两性分和中性分油水表面膜膜压升高，碱性分的膜压有所降低。随水相