應用離子液體提高采收率的研究進展

季俁汐++季錦濤++趙佳++黎劍

摘 要 我國三次采油主要采用的仍是化學驅(qū)，其中離子液體發(fā)揮了重要的作用，但也有自己的弊端，本文綜述了DES新型離子液體對吸附量、潤濕性及粘度等方面的影響，指出DES將對提高采收率發(fā)揮重要的作用。

關(guān)鍵詞 三次采油；離子液體；DES；提高采收率

中圖分類號 TQ41 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2016）02-0040-01

目前化學驅(qū)仍是我國三次采油的主攻方向，但是隨著化學驅(qū)技術(shù)的發(fā)展，也暴露出很多不足。比如常規(guī)聚合物不適用于高溫高鹽油藏，大分子鏈易出現(xiàn)熱降解、剪切降解、氧化降解等問題。表面活性劑驅(qū)存在吸附嚴重，采出液乳化嚴重。堿驅(qū)容易結(jié)垢、損耗量大、易形成水包油乳狀液。因此急需尋找抗鹽、高效、環(huán)保、價廉的驅(qū)油劑。

1 傳統(tǒng)離子液體應用相關(guān)問題

離子液體是僅由陰陽兩種離子組成的有機液體，具有低蒸汽壓，良好的導電導熱性，液體狀態(tài)溫度范圍廣和可設計性等優(yōu)點，但是近年來很多報道指出多數(shù)離子液體具有毒性和生物難降解的缺點，甚至含有微量的雜質(zhì)，影響離子液體的物理化學性質(zhì)，這些缺點導致普通離子液體的價格過高并嚴重阻礙離子液體的工業(yè)化

應用。

2 DES的研究和動態(tài)發(fā)展趨勢

為了克服ILs的高價格和毒性，新一代的溶劑，稱為Deep Eutectic Solvents（DES），是離子液體的一個子類，是一種比普通離子液體更加環(huán)保并且可生物降解、價格便宜的綠色溶劑。DES具有類似于普通離子液體的很多性質(zhì)，但DES不是完全由離子組成的液體溶劑，通常DES是由兩到三種便宜安全的物質(zhì)，通過氫鍵作用形成一個低共熔混合物，這種混合物的熔點比單獨的物質(zhì)的熔點都要低，在室溫條件下，通常為液態(tài)，第一個合成的DES是氯化膽堿和尿素，氯化膽堿是離子型固體，熔點是302℃，尿素是氫鍵供體，熔點是133℃，通過在80℃條件下，混合摩爾比為1：2的氯化膽堿和尿素，得到室溫下為無色透明的Reline溶液，熔點是12℃。此外，DES的合成過程是100%的原子利用效率，合成過程容易操作，無后續(xù)純化工作，因此大規(guī)模應用是完全可行的。普通離子液體的價格是20000～30000$/t，氯化膽堿的價格是300～400$/t，尿素的價格是250～350$/t，因此DES具有巨大的價格優(yōu)勢。

2.1 DES對吸附量的影響

ILs是由陰陽離子組成的有機離子電解質(zhì)，砂巖油藏表面帶有負電荷，因此ILs在油藏中的吸附是一個必須被考慮的問題，Hezave[1]等研究5000ppm的1-乙基-3-甲基氯化咪唑水溶液的巖心吸附實驗。研究發(fā)現(xiàn)當?shù)貙铀驮痛嬖诘臈l件下，吸附損失增大。機理主要是兩個方面，一是地層水的存在阻礙ILs向油藏表面移動，因此地層水飽和的巖心ILs吸附速率明顯減小。二是地層水或者原油的存在導致ILs的傳質(zhì)耦合現(xiàn)象存在，使得ILs相原油或者地層水中擴散。從DES與ILs分子結(jié)構(gòu)的角度分析，由于DES不是全部有離子組成的物質(zhì)，因此可以預測DES的吸附量遠遠小于ILs，從減少地層吸附的角度來看，利用DES作為驅(qū)油劑比ILs更有優(yōu)勢。

2.2 DES對潤濕性的影響

潤濕性的改變通常指使油藏孔隙變得更加水濕，在疏水性的碳酸鹽油藏中尤其重要，油藏條件從油濕到水濕，最終得以提高采收率。

Mohsenzadeh等研究利用DES水溶液提高采收率[2]，采用不同體積分數(shù)的氯化膽堿：乙二醇（DES1）和氯化膽堿：尿素（DES2）水溶液作為驅(qū)替介質(zhì)提高采收率，從增加水溶液粘度和改變潤濕性的角度進行解釋。盡管DES增加油水界面張力，但毛管數(shù)比鹽水驅(qū)高。驅(qū)替實驗表明，在5vol %的水溶液中，采收率提高幅度達6.3%到8.7%。接觸角實驗表明DES能夠明顯改變潤濕性。

2.3 礦化度對DES驅(qū)的影響

Mohsenzadeh等進一步研究礦化度對DES驅(qū)效果的影響，研究發(fā)現(xiàn)礦化度對DES驅(qū)的效果沒有明顯的影響。采收率的差異主要來源于不同礦化度的水驅(qū)，低礦化水驅(qū)提高采收率幅度更大。

2.4 DES對原油采收率綜合影響

Ismail等合成研究1-丁基-3-甲基咪唑高氯酸鹽（[BMIM][ClO4]）[3]，經(jīng)離子液體處理之后的稠油，密度、粘度、S和瀝青質(zhì)含量降低，ILs有催化和裂解稠油的作用。但ILs的毒性和可循環(huán)性是工業(yè)化應用前必須考慮的問題。如果將DES與表面活性劑結(jié)合的方式去降解原油，將會是一個更優(yōu)的方式。Shuwa等根據(jù)DES能夠溶解金屬氧化物的特性提出用溶解氧化鉬的DES去降解原油[4]，原油粘度降低43%，API增加2.5°，S含量降低32%。

3 結(jié)束語

有上述分析可知，DES對提高采收率有進一步突破，相比傳統(tǒng)的ILs，DES的吸附量較小、潤濕性較好，并且實現(xiàn)IFT的降低、原油粘度的降低。因此將這全新的提高采收率技術(shù)思路，應用到三次采油中，是至關(guān)重

要的。

參考文獻

[1]A.Z.Hezave，S.Dorostkar，S.Ayatollahi，M. Nabipour，B. Hemmateenejad，Effect of different families （imidazolium and pyridinium）of ionic liquids-based surfactants on interfacial tension of water/crude oil system，F(xiàn)luid Phase Equilibria，2013（360）：139-145.

[2]A. Mohsenzadeh，Y. Al-Wahaibi，A. Jibril，R. Al-Hajri，S. Shuwa，The novel use of Deep Eutectic Solvents for enhancing heavy oil recovery，Journal of Petroleum Science and Engineering，2015（130）：6-15.

[3]I.Md. Saaid，S.Q.A. Mahat，B. Lal，M.I.A. Mutalib，K. M. Sabil，Experimental Investigation on the Effectiveness of 1-Butyl-3-methylimidazolium Perchlorate Ionic Liquid as a Reducing Agent for Heavy Oil Upgrading，Industrial & Engineering Chemistry Research，2014（53）：8279-8284.

[4]S.M. Shuwa，R. Al-Hajri，B. Jibril，Y.M. Al-Waheibi，Novel Deep Eutectic Solvent-Dissolved Molybdenum Oxide Catalyst for the Upgrading of Heavy Crude Oil，Industrial & Engineering Chemistry Research，2015（54）：3589-3601.