耐温耐盐泡沫在钻井和采油上的作用机理和应用

摘要

本论文分为两部分: 第一部分:该部分主要研究了耐温耐盐选择性泡沫堵水的配方并对其进行了性能评价实验。 泡沫在高温的地层盐环境条件下不稳定,这也是室内评价很好的泡沫堵水剂在现场使用时不成功的原因。我们从2008年就开始做耐盐稳定泡沫的相关研究,经过几年的努力也取得了一定的成果,本文通过实验评价了泡沫体系的耐温、耐盐、耐油性能,并对泡沫的稳定性机理、耐温耐盐机理、堵水机理以及堵水与驱油关系等进行了重点探讨。 泡沫要想应用到油田最先需要克服的就是稳定性问题,随着进入三次采油后期,油田采油遇到的大都是苛刻地层,具有高矿化度、高温的特点,如果泡沫体系不耐温耐盐就很难在地层稳定存在,所以我们所制得的泡沫配方要想在油田上得到广泛应用就必须具备一定的耐温耐盐性,为此我们首先选用具有较好耐温耐盐性能的阴离子表面活性剂DM5512作为起泡剂的主剂,DM5512分子结构中含有双键、磺酸基以及聚氧硅结构,其中磺酸基的电荷密度非常大、水化能力强,对外界阳离子的进攻不太敏感,并且还可以与双键一起对金属离子产生螯合作用,因此具有很强的抗电解质能力;而聚氧硅结构耐温性比较好。除了阴离子表面活性剂DM5512以外,起泡剂中还含有甜菜碱、烷基糖苷等,起到起泡辅剂的作用,通过起泡剂跟起泡辅剂的复配形成了耐盐性很强并且起泡性能好的起泡剂。为了增加泡沫的稳定性,配方中还必须添加稳定剂,常用的稳定剂主要有PAC、HPMC、XC、A1等,我们通过对常用的几种稳定剂进行复配筛选出了符合实验要求的耐温耐盐稳定剂WD-1。另外,配方中除了添加耐高温的起泡剂和稳定剂之外,还有一些耐高温的辅助剂,这可以显著提高泡沫的耐温性能。 本文制得的泡沫堵水剂配方是一种选择性堵水剂,其最大的特点在于堵水不堵油,具体表现在油藏运移时对水的封堵能力强,对油的封堵能力弱,但是在当今采油条件下,无论是一般的水驱还是蒸汽驱,地下总会有残余油的存在,所以我们制备的泡沫体系必须具有一定的耐油性,通过实验证明该泡沫体系在柴油6%的情况下具有很好的稳定性和起泡性。 泡沫体系在地层环境下时受到外部的影响因素非常多,我们对筛选出的泡沫体系进行了耐温、耐盐、耐油、耐水稀释能力等评价试验,实验结果表明该选择性泡沫堵水剂配方耐盐能力可达10万矿化度(mg/L),耐温能力可达130℃,耐柴油可达6%(体积分数),达到了油田堵水的要求。 第二部分:将已制备的一种稀土柴油添加剂与其它两种表面活性剂型节能添加剂进行了台架试验差别分析,并对其节能机理进行了分析。本课题从2006年开始延续至今。 目前我国道路交通所占燃油消耗份额越来越大,PM2.5的问题也越来越严重,因此提高燃油利用率和环保性已成为不容忽视的问题。现在国内外燃油节能的方式比较多,而化学节能是最重要的手段,化学节能主要是通过加入燃油节能添加剂来降低燃油机燃料的消耗,同时不会对其它使用性能产生不良的影响。 本文介绍了由稀土配体化合物、表面活性剂、助表面活性剂、稳定剂、溶剂制备的纳米稀土活性催化剂NAC-26,并将其与其它两种表面活性剂型节能添加剂进行了台架试验的差别分析,实验证明我们制备的纳米稀土活性催化剂NAC-26相比其它两种节能添加剂来说能够较好的提高柴油的节能效率,同时也可以降低机油中的痕量金属铁的含量,是一种非常好的燃油节能添加剂。

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第一章 耐温耐盐泡沫在钻井和采油上的作用机理和应用

1 耐温耐盐泡沫的研究意义、发展现状及应用

2 耐温耐盐泡沫体系研究的理论依据

第二章 稀土柴油添加剂节能机理及台架试验的差别分析

1 稀土燃油添加剂的研究意义

2 燃油节能产品的国内外现状及发展趋势

3 实验部分

4 实验结果和讨论

5 稀土柴油节能添加剂作用机理

6 结论

参考文献

附1攻读硕士学位期间发表的论文：

致谢