黃小會(huì),王慶國,劉明君,劉紀(jì)瓊,康 燕
(1.大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院,黑龍江大慶 163453;2.黑龍江省油氣藏增產(chǎn)增注重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江大慶 163453;3.大慶油田設(shè)計(jì)院有限公司,黑龍江大慶 163453)
為解決ASP三元復(fù)合驅(qū)油井的結(jié)垢問題,目前普遍采用添加防垢劑的方法來延緩或避免垢的形成[1-3]。采出液中防垢劑濃度的準(zhǔn)確測定,是現(xiàn)場加藥效果評(píng)價(jià)的前提,是具體加藥量、加藥時(shí)機(jī)、加藥方式選取的關(guān)鍵,對(duì)保證ASP三元復(fù)合驅(qū)采出井防垢效果起著至關(guān)重要作用,但相應(yīng)防垢劑濃度的檢測方法尚屬空白,未見相關(guān)報(bào)道。
當(dāng)前油田開采中普遍采用的防垢劑為含磷類防垢劑,可通過磷元素的檢測來確定防垢劑濃度。常用的檢測磷元素濃度的方法有絡(luò)合-返滴定法、磷鉬藍(lán)分光光度計(jì)法[4-6]、分子熒光檢測法[7],其中,絡(luò)合-返滴定法的檢測步驟繁瑣,且對(duì)采出液顏色要求較高,滴定終點(diǎn)不易判斷;采用磷鉬藍(lán)分光光度法檢測時(shí),由于ASP三元復(fù)合驅(qū)采出液里含有的Si離子在測定過程中也生成藍(lán)色絡(luò)合物硅鉬藍(lán)而影響測定結(jié)果;采用分子熒光檢測法檢測時(shí),由于ASP三元驅(qū)采出液中含有的表面活性劑熒光活性強(qiáng),對(duì)測定有很大干擾。為此,急切需要尋求一種更快速、準(zhǔn)確的測試方法,以滿足ASP 三元復(fù)合驅(qū)采出液防垢劑濃度測定的要求。本文采用電感耦合等離子體發(fā)射儀(ICP)法[8]檢測ASP 三元復(fù)合驅(qū)采出液防垢劑濃度,分析了ASP三元復(fù)合驅(qū)采出液中聚合物、表面活性劑、堿以及硅離子對(duì)防垢劑濃度檢測的影響,針對(duì)影響較大的組分,采取預(yù)處理技術(shù)將影響程度降到最低,實(shí)現(xiàn)對(duì)防垢劑濃度的準(zhǔn)確測定。
雙氧水、次氯酸鈉,分析純,沈陽市新西試劑廠;硅酸鈉、氫氧化鈉,分析純,沈陽華東試劑廠;聚合物HPAM,相對(duì)分子質(zhì)量1.9×107,水解度26.5%,大慶煉化公司聚合物廠;石油磺酸鹽表面活性劑,大慶油田化工有限公司東昊分公司表活劑廠;有機(jī)磷類防垢劑ZH-01,大慶油田開普化工有限公司。
Aglient 5110 型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP),安捷倫科技(中國)有限公司。
(1)標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立
以蒸餾水和過濾后的ASP 三元復(fù)合驅(qū)采出液為基準(zhǔn)溶液,配制防垢劑濃度分別為25、50、100、150 和200 mg/L 的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液,采用ICP 在波長為213.618 nm 下測定不同質(zhì)量濃度的防垢劑溶液的強(qiáng)度,建立防垢劑濃度標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。
(2)采出液不同組分對(duì)防垢劑濃度測定的影響
參考ASP 三元復(fù)合驅(qū)現(xiàn)場采出液中的不同組分濃度,在質(zhì)量濃度為50 mg/L 的防垢劑溶液中加入不同濃度聚合物、表面活性劑、堿以及硅酸鈉,采用ICP在波長為213.618 nm下測定防垢劑溶液的強(qiáng)度,由標(biāo)準(zhǔn)工作曲線讀取防垢劑濃度,分析各組分對(duì)防垢劑濃度測定結(jié)果的影響。
(3)采出液預(yù)處理及其對(duì)防垢劑濃度測定的影響
向50 mL 的使用ASP 三元復(fù)合驅(qū)采出液配制的質(zhì)量濃度為50 mg/L 防垢劑溶液中加入1 mL(2%)降解劑雙氧水或NaClO,攪拌均勻放置24 h后,使用ICP測試防垢劑濃度。
圖1 給出了蒸餾水、過濾后的ASP 三元復(fù)合驅(qū)采出液配制的防垢劑溶液標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。從圖1可知,配液用水為蒸餾水時(shí),防垢劑濃度與強(qiáng)度有非常好的線性關(guān)系,而配液用水為過濾后的ASP三元復(fù)合驅(qū)采出液時(shí),防垢劑濃度與強(qiáng)度線性關(guān)系一般,且相比蒸餾水體系,相同防垢劑濃度下的強(qiáng)度整體偏低,隨著防垢劑濃度的升高,偏差逐漸變大。分析原因可能是與蒸餾水體系相比,ASP三元復(fù)合驅(qū)采出液體系中含有聚合物、表面活性劑、堿和硅離子。這些組分導(dǎo)致ASP三元復(fù)合驅(qū)采出液體系防垢劑濃度產(chǎn)生偏差,故此后的防垢劑濃度檢測均以蒸餾水體系為基準(zhǔn)建立防垢劑濃度標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。
圖1 不同體系下防垢劑標(biāo)準(zhǔn)工作曲線
2.2.1 表面活性劑對(duì)防垢劑濃度測定的影響
在50 mg/L的防垢劑溶液中加入一定量的表面活性劑后測試防垢劑濃度,結(jié)果見表1。加入不同質(zhì)量濃度的表面活性劑后,與配制的防垢劑濃度相比,ICP 測試防垢劑濃度平均精度偏差為1.2%,由此可見,表面活性劑含量對(duì)防垢劑濃度的測定影響較小。
表1 表面活性劑含量對(duì)ICP測定防垢劑濃度的影響
2.2.2 聚合物對(duì)防垢劑濃度測定的影響
在50 mg/L的防垢劑溶液中加入一定量的聚合物后測試防垢劑濃度,結(jié)果見表2。由表2 可知,加入聚合物后,與配制的防垢劑濃度相比,ICP測試防垢劑濃度結(jié)果整體偏小,平均精度偏差為-38.9%,因此聚合物含量對(duì)防垢劑濃度的測定有較大影響。分析原因是:在ICP測試過程中,由于進(jìn)樣液體中含有聚合物,溶液黏度變大,ICP儀器的進(jìn)樣量變小,其霧化效率變低,進(jìn)而導(dǎo)致最終測試結(jié)果值偏小。
表2 聚合物含量對(duì)ICP防垢劑濃度測定的影響
2.2.3 堿對(duì)防垢劑濃度測定的影響
在50 mg/L 的防垢劑溶液中加入一定量的堿(NaOH)后測試防垢劑濃度,結(jié)果見表3。由表3 可知,加入不同濃度的堿后,與配制的防垢劑濃度相比,ICP測試防垢劑濃度的平均精度偏差為1.2%,故堿含量對(duì)防垢劑濃度的測定影響較小。
表3 堿含量對(duì)ICP防垢劑濃度測定的影響
2.2.4 硅離子對(duì)防垢劑濃度測定的影響
在50 mg/L的防垢劑溶液中加入一定量的硅酸鈉后測試防垢劑濃度,結(jié)果見表4。由表4 可知,加入不同量硅酸鈉后,與配制的防垢劑濃度相比,ICP測試防垢劑濃度的平均精度偏差為2.6%,故硅離子含量對(duì)防垢劑濃度的測定影響較小。
表4 硅含量對(duì)ICP防垢劑濃度測定的影響
綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),ASP 三元復(fù)合驅(qū)采出液中聚合物對(duì)防垢劑濃度測定有較大影響。為了消除三元采出液中聚合物的影響,需對(duì)ASP三元復(fù)合驅(qū)采出液進(jìn)行除過濾外的預(yù)處理。
分別向50 mL 的使用ASP 三元復(fù)合驅(qū)采出液配制的質(zhì)量濃度為50 mg/L 的防垢劑溶液中加入2%雙氧水或NaClO,攪拌均勻放置24 h 后,使用ICP測試防垢劑濃度,結(jié)果見表5。
表5 加入降解劑對(duì)防垢劑濃度測試結(jié)果的影響
加入雙氧水處理后,采用ASP三元復(fù)合驅(qū)采出液配制的防垢劑溶液濃度ICP測試值與實(shí)際值偏差高53.1%。通過查閱大量文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn),在制備雙氧水時(shí),大多使用了磷酸三辛酯為溶劑,使得雙氧水中含有濃度較高的磷元素[9-10],從而導(dǎo)致加入雙氧水中的三元采出液防垢劑濃度偏高。而加入NaClO處理后,采用ASP三元復(fù)合驅(qū)采出液配制的防垢劑大溶液濃度ICP測試值與實(shí)際值偏差僅0.5%。
配制一系列采用ASP 三元復(fù)合驅(qū)采出液配制的不同濃度的防垢劑溶液,然后加入2%NaClO 處理,攪拌均勻放置24 h 后,使用ICP 測試防垢劑濃度,結(jié)果見表6。與配制的濃度相比,ICP 測試的平均精度偏差僅為0.2%,故采用添加NaClO的方法可消除聚合物對(duì)ICP測定結(jié)果的影響。
表6 加入NaClO對(duì)防垢劑溶液濃度測試結(jié)果的影響
大慶油田某三元復(fù)合驅(qū)試驗(yàn)區(qū)塊有30 口結(jié)垢嚴(yán)重井開展加藥試驗(yàn),在采用ICP 檢測采出液防垢劑濃度前,有6井與加藥設(shè)計(jì)方案不符,加藥符合率僅為80%,檢泵周期為210 d;在使用ICP 檢測采出液防垢劑濃度后,通過加藥工藝參數(shù)調(diào)整,有1口井與加藥設(shè)計(jì)方案不符,加藥符合率提高到96%,而檢泵周期提高到270 d。以其中一口結(jié)垢嚴(yán)重井A為例,現(xiàn)場采用ICP 檢測方法對(duì)該井的沖擊加藥全過程采出液防垢劑濃度進(jìn)行了實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測,測試結(jié)果見圖2。從測試結(jié)果來看,當(dāng)采出液中防垢劑濃度達(dá)到所設(shè)計(jì)濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%)時(shí),采出液中鈣鎂離子被絡(luò)合增溶加大,ICP 防垢劑測定濃度值與采出液中鈣鎂濃度變化呈現(xiàn)較好的一致性。
圖2 井A防垢劑濃度實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測結(jié)果
使用ICP 法可以檢測防垢劑濃度,ASP 三元復(fù)合驅(qū)采出液中的聚合物對(duì)防垢劑濃度檢測影響最大,平均精度偏差高達(dá)38.9%,表面活性劑、堿和硅離子對(duì)防垢劑濃度檢測影響較小,平均精度偏差最高僅為2.6%。
向采用ASP 三元復(fù)合驅(qū)出液配制的防垢劑溶液中加入NaClO 可消除三元采出液中聚合物的影響,防垢劑濃度測試平均精度偏差降為0.2%。
使用ICP法對(duì)大慶油田某三元復(fù)合驅(qū)試驗(yàn)區(qū)塊30口三元油井進(jìn)行了防垢劑濃度檢測現(xiàn)場試驗(yàn),藥劑方案符合率由檢測前的80%提高到了96%,檢泵周期從210 d提高到了270 d。