二氧化碳驱封窜体系的室内研究
江 汇1，2
【摘 要】[摘 要] 小分子胺颗粒沉淀体系在低渗地层中反应生成不能完全溶解的有机盐，可堵塞孔隙，抑制CO2气驱采油过程中发生的气窜。为此，实验考察了不同温度下压力变化对体系沉淀量的影响。结果表明，固定温度下，沉淀质量随压力的增加呈“波峰”变化规律，说明每个温度点存在一个最佳压力点；而当温度升高时，最大沉淀量也逐渐增大。并联岩心CO2气驱提高采收率实验结果表明，乙二胺在CO2以及高温(120 ℃)下具有良好的适应性，对CO2气驱具有较好的封窜性能。 【期刊名称】精细石油化工进展 【年(卷),期】2014(015)001 【总页数】3
【关键词】[关键词] 封窜 CO2驱 提高采收率 小分子胺
CO2在油田研究和应用主要是利用其溶解降黏、膨胀驱替、混相效应、溶解气驱、降低界面张力和改善孔隙渗流能力的机理和特性，达到提高原油采收率的目的。CO2驱油具有适用范围大、驱油成本低、提高采收率显著等优点，还能减少CO2这种温室气体向大气的排放，减缓日益严峻的全球温室效应，对环境也十分有利。因此，只要有充足且廉价的CO2气源作保障，应首先考虑CO2驱。在CO2气驱过程中，影响提高采收率幅度的主要因素是气窜问题。现场应用时，由于平面和层间的非均质性，注入CO2极易在平面上发生黏性指进，纵向上沿着高渗透层发生气窜，同时还存在重力超覆等现象，造成注入CO2波及效率降低，产油量下降，影响气驱效果。因此，需要对CO2驱油封窜体系进行
研究，以改善CO2驱的效果[1-7]。
小分子胺在一定温度与压力条件下，能与CO2、地层水中的Ca2+和Mg2+发生反应生成有机盐。这种有机盐在低渗地层中不能完全溶解，形成的晶体可堵塞孔隙，抑制CO2气驱采油过程中发生的气窜[8]。以乙二胺为例，发生以下反应。
CO2+H2O HOCOOH
2HOCOOH+NH2CH2CH2NH2 HOOCNHCH2CH2NHCOOH+2H2O HOOCNHCH2CH2NHCOOH+M++N+ MOCONHCH2CH2NHCOON(白色固体)+2H+
1 CO2驱封窜体系研究
1.1 实验部分 1.1.1 试剂及仪器
氯化钙、氯化钠、氯化镁晶体(MgCl2·6H2O)、乙二胺，均为分析纯；蒸馏水；CO2(在高压钢瓶中)，工业级。
电子天平(TP-4101，精度0.1 mg)，高温高压反应釜(500 mL)，压力表(0～16 MPa)，岩心管，供液泵。 1.1.2 实验步骤
配制矿化度为60 000 mg/L的地层水，取150 mL放入高温高压反应釜中，加入10 g小分子胺，密封反应釜，通入一定压力的CO2，然后加热到设定温度，恒温8 h后，关掉加热器，泄掉压力，将反应所得的沉淀烘干，称质量。 1.2 结果与讨论
1.2.1 白色沉淀的红外光谱表征
在一定温度、压力和CO2作用下，小分子胺与金属离子反应生成沉淀。图1为乙二胺及其在CO2条件下形成白色沉淀的红外光谱。将两个红外谱图对比可以看出，在乙二胺的标准红外谱图中的3 300 cm-1附近的两个峰是N—H的吸收峰，白色沉淀的谱图中该峰消失，说明—NH2中的N—H中的H被取代。典型的—NH2峰从1 600 cm-1移到了1 470 cm-1左右，表明出现了酰胺结构(—NHCOO—)。
1.2.2 沉淀质量随温度和CO2压力变化规律
实验考察了沉淀质量与温度和压力的关系，结果见图2。温度为100 ℃，CO2压力为8 MPa时，生成沉淀最多；在120 ℃下，CO2压力为9 MPa时，生成沉淀最多；140 ℃下，CO2压力为9.5 MPa时，生成沉淀最多。
这说明，固定温度下沉淀质量随压力的增加呈“波峰”变化；当温度升高时，最大沉淀量也逐渐增大，其原因有以下几方面。
1)一方面，乙二胺与CO2以及地层水中金属离子反应可形成白色沉淀，另一方面，CO2压力持续增加，当体系酸度增加到一定程度，也会促使氨基甲酸盐发生分解，反应式为：
MOCONHCH2CH2NHCOON+2H+HOCONHCH2CH2NHCOOH+M++N+ 2)该沉淀在浓盐酸溶液中可以完全溶解；
3)一定温度和CO2压力条件下形成的沉淀量受控于其生成速率及分解速率，因此每个温度点下存在一个最佳压力点。
2 CO2条件下封窜效果评价
封窜效果评价通过并联双管岩心物模实验装置(见图3)进行。装置由泵，中间容
二氧化碳驱封窜体系的室内研究
