CO2泡沫剂饱和吸附量的测定
仉莉
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仉莉,. CO2泡沫剂饱和吸附量的测定[J]. 天然气进展,2021.6. DOI:10.12721/ccn.2021.157056.
摘要: 通过对流动相类型及洗脱方法进行优选,建立了一种测定CO2泡沫剂溶液浓度的HPLC/蒸发光散射检测法。该方法采用自制的疏水型色谱柱,以甲醇/水混合溶剂为流动相进行梯度洗脱。方法精密度高,重现性好,能够定量测定CO2泡沫剂的浓度。利用该方法进一步测定了CO2泡沫剂浓度为10000 mg/L时,在油砂上的饱和吸附量为14.5 mg/g。
关键词: CO2泡沫剂;高效液相色谱法;流动相;饱和吸附量
DOI:10.12721/ccn.2021.157056
基金资助:

CO2混相驱是低渗油藏高效开发的有效方式,可以大幅度提高采收率,但由于油气流度比高,气窜成为影响CO2驱效果的主要因素[1]。CO2泡沫可以大幅度提高流体粘度,调整注气剖面,扩大CO2波及,提高采收率,为CO2驱取得良好效果提供保障[2]。但CO2泡沫剂驱油过程中在岩层中的吸附损耗直接影响其驱油效率。为此本文建立了一种HPLC/蒸发光散射法,用以测定CO2泡沫剂在油砂上的吸附量,从而有效监控注入液及采出液中CO2泡沫剂的质量,保证矿场实施效果[3,4]

1 实验部分

1.1 仪器及试剂

Agilent 1100系列高效液相色谱,手动进样器;检测器,Alltech 2000ES 型蒸发光散射检测器;色谱柱:实验室自制疏水性色谱柱(150×4.6 mm id,5 μm)。

CO2泡沫剂KC-3,胜利油田地质院;无水甲醇,色谱纯,天津赛孚瑞科技有限公司;蒸馏水,二次高纯水;模拟地层水,17425mg/L。

1.2 实验方法

检测条件:流速1.0 mL/min;气体流量2.5 L/min;蒸发温度115 ℃;进样量20 µL。

吸附量测定系列溶液制备:分别称取8份2 g油砂装入50 mL锥形瓶中,将模拟盐水配制的浓度为500、1000、2000、5000、10000、15000、20000、25000 mg/L的泡沫剂

作者简介:仉莉女助理工程师,2011年毕业于中国石油大学(华东)石油工程学院油气田开发专业,硕士,从事油田三次采油研究工作。邮政编码:257015,通讯地址:山东省东营市聊城路2号勘探开发研究院气驱试验室。 

溶液分别倒入锥形瓶中,在80℃下浸泡24 h后离心(中间振荡6次左右),取上层清水溶液直接进色谱柱或稀释后进样。每浓度平行吸附两份。

2结果与讨论

2.1 CO2泡沫剂检测方法的建立

CO2泡沫剂的组分和性质都较为复杂,并表现出较强的疏水性,为此自制了分离性较好的疏水性色谱柱来进行分离检测。

2.1.1流动相的选择优化

分别选择了不同比例的甲醇/水、乙腈/水做为流动相。以乙腈/水为流动相时,在最优条件下无论是恒强度还是梯度洗脱,CO2泡沫剂峰形良好,灵敏度也较高,盐水、SLPS基本不影响,但胜坨泡沫剂影响较大。其强度洗脱色谱图如图1所示。

33.png图1乙腈/水为流动相时梯度洗脱色谱图(1min:30%乙腈,2min:60%乙腈)

以甲醇/水为流动相时,其强度洗脱色谱图及干扰物情况如图2、图3所示。可以看出,甲醇和水作为流动相梯度洗脱时,峰形较好同时提高了灵敏度;盐水和SLPS基本无干扰,并且能够同时检测胜坨泡沫剂;该方法的灵敏度较高,可以达到10 mg/L,能够满足采出液中泡沫剂吸附量测定的要求。因此选用甲醇/水为流动相。

34.png图2甲醇/水为流动相时梯度洗脱色谱图及干扰物情况(1min:70%甲醇,2min:100%甲醇)

2.1.2线性范围和检出限

用模拟地层水配制一系列不同浓度的CO2泡沫剂标准溶液,在最优化的流动相条件下进行分析,得到峰面积(A)与浓度(C)的标准曲线,如图4所示。结果表明所配溶液在10-1000 mg/L的范围内呈现线性;检测限较低,方法灵敏度较高,可以满足吸附量的测定。

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图3CO2泡沫剂溶液标准曲线及线性方程

按此方法以100 mg/L的泡沫剂溶液为目标,重复进样5次,并重复5天,分别得到其日内及日间精密度,相对标准偏差(RSD)为1.81%。可以看出该方法的准确性、重现性很好。

2.2 CO2泡沫剂饱和吸附量的测定

采用静态吸附法对CO2泡沫剂在油砂上的吸附状况进行了研究,测定了不同浓度的泡沫剂在油砂上的吸附曲线,以此得到了CO2泡沫剂在油砂上的最大吸附量。以吸附量对泡沫剂的浓度作图,得到吸附平衡曲线,如图4所示。可以看出在浓度约为10000 mg/L时CO2泡沫剂达到饱和吸附,此时吸附量约为14.5 mg/g。

36.png

图4CO2泡沫剂溶液吸附平衡曲线

3结论

通过对流动相类型及洗脱方法进行优选,建立了适用于CO2泡沫剂的HPLC/蒸发光散射检测法,该方法具有较宽的线性范围,最小检测限可达10 mg/L,并且重现性较好、精密度较高。利用该方法测定了CO2泡沫剂在油砂上的吸附量,浓度达到10000 mg/L时基本吸附饱和,此时饱和吸附量约为14.5 mg/g。

参考文献

[1]张作安,低渗透油藏泡沫驱油机理及应用现状研究[J].当代化工,2017,46(8):1693-1695,1704.

[2]杜珊,低渗透油田 CO2 驱过程中泡沫扩大波及体积研究[D].大庆:大庆石油学院,2009.

[3] 陈立仁,蒋生祥,刘霞,等.表面活性剂驱油体系中各种化学剂测定方法的研究[J].石油学报,1994,15(3):68-74.

[4] 戚晶晶.驱油用表面活性剂在大庆油砂/水界面的吸附研究[D].[硕士学位论文].江南大学,2012.

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