弱碱三元复合体系色谱分离室内实验研究

王东石

（东北石油大学 石油工程学院，黑龙江 大庆 163318）



弱碱三元复合体系色谱分离室内实验研究

王东石

（东北石油大学 石油工程学院，黑龙江 大庆 163318）

摘 要：使用工人填制的填砂管模型，完成了弱碱三元复合体系室内流动性实验研究，用以研究模型的渗透率大小以及模型的长度对体系色谱分离程度的影响。通过实验发现，在各实验方案当中，弱碱三元体系均出现了较为明显的色谱分离现象，并且当模型渗透率级别的减小，或模型长度的增加时，会加剧体系色谱分离的程度。

关 键 词：弱碱三元复合体系；色谱分离；室内实验

三元复合体系驱油技术，是在单一化学剂驱油的基础上逐渐发展起来的一项技术［1］，它最大的优势在于，既依靠体系中聚合物的黏度起到了扩大了宏观上的扫油面积，又依靠体系中各组分的协同作用，起到了提高微观上洗油效率的作用，其良好的驱油效果，已逐渐被业内专家所认可［2，3］。

但是，三元体系在实际的运用过程中，其缺点也逐渐显现，即体系内的各组分在在油藏这一多孔介质环境当中流动时，会出现比较明显的色谱分离现象［4，5］。通过研究发现，由于三种组分的分子直径（尤其是聚合物）差别很大，聚合物的不可及尺寸较多，运移路径较短，导致协同作用的效果变差，从而导致体系对原油采收率的贡献降低［6］。因此，找出影响三元复合体系色谱分离程度的主要原因，已经成为了三元复合驱亟需解决的问题。

1 实验部分

1.1 实验前期准备

实验材料：人工填砂管、大庆炼化生产部分水解聚丙烯酰胺（有效含量90.9%）、石油磺酸盐（有效含量40%）、Na2CO3（分析纯）等。

实验仪器：江苏柯地公司KD-2型恒温箱，布氏粘度计、分光光度计等。

1.2 实验步骤

（1）采用污水配制，污水稀释的方法得到三元体系溶液；

（2）制备好的填砂管模型抽空饱和水，记录模型的孔隙体积；

（3）向填砂管模型中恒速注入0.5 PV弱碱三元体系，之后恒速注入30 PV实验室配制地层水溶液，并保存各出口端样品。

（4）样品检测，测得各样品中碱、聚合物以及表面活性剂的含量，得到各组分的无因次突破时间以及无因此等浓距。

2 实验结果及分析

2.1 模型长度对色谱分离的影响

在进行的各组室内试验当中，最先检测到的组分均为聚合物，之后为碱、表面活性剂。这是因为聚合物相对分子量远远大于碱及表面活性剂，导致其不可及孔隙较多，在多孔介质当中的运移路径最短，所以最早被检测到。而相对分子质量较小的碱和表面活性剂组分，由于表面活性剂在模型中的吸附能力更强，所以较晚出现（表1、2）。

表1 试验参数及方案Table 1 Test parameters and schemes

表2 不同模型长度条件下各组分无因次突破时间Table 2 Dimensionless breakthrough time of components under different model length

由表3能够发现，虽然在不同模型长度的条件下，弱碱三元复合体系都出现了较为明显的色谱分离，但各组分在长模型中的突破时间比短模型均增加了约0.1 PV，出现这一情况的主要原因为模型长度的增加，导致了组分运移路径的增长，加大了各组分的损耗，最后增长了突破时间。并且模型的长度增加之后，相对浓度的变化并不明显，证明模型长度增加之后，对弱碱三元体系中各组分的影响主要为运移路径的增加，导致吸附量的增多。因此，模型长度增长之后，虽然会增大色谱分离的程度，但总体影响不大。

表3 不同模型长度条件下各组分无因次等浓距Table 3 Non-dimensional isoconcentration distance of components under different model length

2.2 模型渗透率对色谱分离的影响

在不同模型渗透率的条件下，聚合物与其余两组分之间的无因次等浓距增加较为明显（表4）。对比表3及表4能够发现，体系色谱分离更加明显。

表4 不同模型渗透率条件下各组分无因次等浓距Table 4 Non-dimensional isoconcentration distance of components under different permeability

此外，当渗透率降低之后，碱的浓度曲线整体向右发生偏移，其主要原因可能为由于模型渗透率的降低，造成大孔道数量的降低，导致碱的流动变缓；而对表面活性剂的影响主要为两方面：一是模型渗透率的降低造成比表面积增大，表活剂的吸附量增加，二是模型内部孔吼半径的减小，增加了表活剂的补集量。

3 结 论

（1）各实验当中，弱碱三元复合体系均发生了较为明显的色谱分离现象，且随着渗透率的降低和运移路径的增加，色谱分离的程度变强，但渗透率降低对色谱分离程度的影响较大；

（2）模型长度对色谱分离程度的影响主要体现在长度的增加，导致运移路径的增强，增大了各组分的吸附量；

（3）模型渗透率对色谱分离程度的影响主要体现在机械补集以及比表面积增加两方面。

参考文献：

［1］张学佳， 纪巍， 康志军. 三元复合驱采油技术进展［J］. 杭州化工，2009， 39 （2）：5-8.

［2］岳湘安，王尤富，王克亮，等. 提高石油采收率基础［M］. 北京：石油工业出版社， 2007：145-150.

［3］陆彬，李之平. 玉门石油磺酸盐的色谱分离研究［J］. 油田化学，2011， 8（3）：53-57.

［4］杨红，朱庆祝，南宇峰. 三元复合体系色谱分离的实验研究及影响因素分析［J］. 石油地质与工程，2013，28（5）：139-141.

［5］王克亮，闫文华.渗透率对三元复合体系色谱分离及驱油效果影响的实验研究［J］.油田化学，2003，17（2）：164-167.

［6］王克亮，田同辉，宋合龙.填砂管模型上三元复合驱油体系的色谱分离实验研究［J］.大庆石油学院学报，1999，23（1）：79-82.

Experimental Study on Chromatographic Separation of Weak Alkali ASP System

WANG Dong-shi
（College of Petroleum Engineering， Northeast Petroleum University， Heilongjiang Daqing 163318， China）

Abstract:The sand filling tube model was used to carry out the indoor experimental research on liquidity of the weak base ASP system. Effect of the permeability and the length of the model on chromatographic separation was investigated. The experiment results show that， among different experiment schemes， weak base ASP system has obvious chromatographic separation phenomenon； With decreasing of the permeability or increasing of the model length， chromatographic separation degree of the system enhances.

Key words:Weak base ASP； Chromatographic separation； Indoor experiment

中图分类号：TQ 028

文献标识码：A

文章编号：1671-0460（2016）02-0296-02

收稿日期：2015-12-29

作者简介：王东石（1991-），男，黑龙江省安达市人，研究方向：化学工程与工艺。E-mail：2844383783@qq.com。