青岛能源所发表聚合物创制对提高表活剂驱油效率的新策略评述

石油资源开采经过一次采油和二次采油通常采出原始储量的30%~40%,通过强化采油技术(EOR),例如碱水驱、表面活性剂驱、聚合物驱,尤其是碱-表面活性剂-聚合物(ASP)三元复合驱等驱油技术才能将剩余原油采出,有效延长油田采油期。

三元复合驱体系中的油--表面活性剂在与过量油形成相态平衡时可以产生一种水包油型(O/W)微乳液,在与过量水形成相态平衡时产生一种油包水型(W/O)微乳液,或者在与过量油和过量水形成中间相态平衡时产生一种双连续型微乳液。这三种相态行为分别被命名为Winsor IWinsor IIWinsor III,以纪念开创该领域的英国科学家P.A. Winsor。研究发现将聚合物加入到油–水–表面活性剂体系中可以显著影响相行为。尽管亲水性聚合物将被纳入水相中,疏水性聚合物将被纳入油相中,但具有适当亲水-亲油平衡的两性聚合物可以明显扩大Winsor III体系中的中间相微乳液。扩大Winsor III体系的中间相将导致油/微乳液和微乳液/水之间的界面张力显著降低,这在实际应用中非常重要,特别是对于提高油田采收率中的表面活性剂驱油技术而言,该效果引起了国内外相当大的兴趣,逐渐被称为中相微乳液驱油技术。通过向表面活性剂体系中添加合适的聚合物来增加Winsor III体系的中间相态体积仍然不是一种已经确立的程序,并且从科学的角度来说还没有被很好地理解。在这篇综述中作者系统总结了该领域多年来的研究工作与发展,建设性地提出了聚合物的亲水亲油性能与体系中其他三个组分(油、水和表面活性剂)的相互作用密切相关,为聚合物精准设计指出了方向建议。

该综述是由青岛能源所一碳生物技术研究中心吕明研究员与瑞典皇家科学院Krister Holmberg院士和Lund University Björn Lindman教授合作,发表在RSC旗下期刊《Physical Chemistry Chemical Physics》,论文题目为“Effect of polymer addition on the phase behavior of oil–water–surfactant systems of Winsor III type”。该论文被选为最新一期的前封面文章,并选录到PCCP期刊的 “25周年纪念特刊”和“2023 PCCP热点文章”系列,以上工作得到了青岛能源所自主部署项目资助。

吕明、Krister Holmberg以及国内乳液聚合物知名厂商山东金智瑞新材料发展有限公司长期开展科研合作,合著多篇论文,获得山东省重大科技创新工程等项目支持,在大庆油田先后开展了“乳液聚合物驱”和“聚驱后无碱中相复合驱”两个项目的关键技术开发、室内评价及工业化矿场试验,目前两个试验项目累计共产出超20万吨原油,为延长我国老油田开采寿命,保障国家能源安全做出积极贡献。(文/图 吕明)

论文链接:https://doi.org/10.1039/D3CP04730Jhttps://doi.org/10.1515/tsd-2020-2340


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