醇對(duì)石油磺酸鹽/締合聚合物二元復(fù)合驅(qū)體系界面張力的影響

張新民，郭擁軍 （西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都610500 四川光亞科技股份有限公司，四川 南充637005）

馮如森 （西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，四川成都610500）

呂 鑫，張 健 （中海油研究總院；海洋石油高效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100027）

陳 斌 （西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，四川 成都610500）

醇對(duì)石油磺酸鹽/締合聚合物二元復(fù)合驅(qū)體系界面張力的影響

張新民，郭擁軍 （西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都610500 四川光亞科技股份有限公司，四川 南充637005）

馮如森 （西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，四川成都610500）

呂 鑫，張 健 （中海油研究總院；海洋石油高效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100027）

陳 斌 （西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，四川 成都610500）

研究了不同碳鏈長度醇及混合醇對(duì)石油磺酸鹽/疏水締合聚合物二元復(fù)合體系界面張力的影響。研究表明，醇與石油磺酸鹽具有很好的協(xié)同效應(yīng)，醇的加入降低了油/水界面張力；在石油磺酸鹽濃度為1000mg/L，醇的濃度為1000mg/L時(shí)，C4－C12及混合醇均能使油/水界面張力達(dá)到10－3mN/m；混合表面活性劑與單獨(dú)石油磺酸鹽相比達(dá)到超低界面張力的時(shí)間更短，使用濃度更低。

醇；石油磺酸鹽；締合聚合物；界面張力；二元復(fù)合驅(qū)

渤海油田大部分油藏層間差異大、滲透率高、油層厚、粘度大，研制適應(yīng)渤海油田油藏條件及海上油田開發(fā)特點(diǎn)的化學(xué)驅(qū)油技術(shù)是一類海上油田高效開發(fā)技術(shù)。締合聚合物在渤海綏中361油田開發(fā)中的成功應(yīng)用［1］以及締合聚合物與表面活性劑相互作用研究的理論基礎(chǔ)［2～4］，為進(jìn)一步開發(fā)無堿締合聚合物/表面活性劑二元復(fù)合驅(qū)油體系提供了可行性。

石油磺酸鹽是一種復(fù)合驅(qū)油體系常用表面活性劑，在三元復(fù)合驅(qū)中由于堿的加入使石油磺酸鹽在較低的濃度下就能使油/水界面張力達(dá)到10－3mN/m數(shù)量級(jí)，但在二元復(fù)合驅(qū)中單純的石油磺酸鹽則需要在比較高的濃度下才具有同樣效果。大量研究［5～8］表明，低碳醇的加入可以通過改變表面活性劑的HLB值 （親水親油平衡值）來促使其增溶以及改變中相微乳液的特性來調(diào)整表面活性劑降低界面張力的能力，但對(duì)于由締合聚合物/石油磺酸鹽組成的二元復(fù)合驅(qū)體系，醇的種類及用量的影響尚無進(jìn)行系統(tǒng)研究的報(bào)道。筆者針對(duì)渤海綏中361油藏條件，以經(jīng)過前期篩選的締合聚合物和石油磺酸鹽組成的聚/表二元復(fù)合驅(qū)體系為基礎(chǔ)，從醇的結(jié)構(gòu)、濃度、復(fù)配等方面系統(tǒng)研究了醇對(duì)石油磺酸鹽/締合聚合物二元復(fù)合驅(qū)體系界面張力的影響規(guī)律，以期為開發(fā)具有優(yōu)良驅(qū)油特性的二元復(fù)合驅(qū)體系配方提供指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)藥品及儀器

1）試驗(yàn)藥品 工業(yè)石油磺酸鹽 （勝利中勝公司提供）；疏水締合聚合物 （四川光亞公司提供，中試產(chǎn)品）；脫氣原油 （渤海油田提供）；乙醇、異丙醇、正丁醇、正戊醇、十二醇、十八醇、KCl、NaCl、CaCl2、MgCl2·6H2O、Na2SO4、NaHCO3（均為分析純）。

2）試驗(yàn)儀器 TX500C型全量程旋轉(zhuǎn)滴表/界面張力儀；S312型數(shù)顯恒速攪拌器；HJ－6六聯(lián)磁力加熱攪拌器；501超級(jí)恒溫箱。

1.2 溶液的配制與測試

按表1組成配制模擬水，取模擬水配制疏水締合聚合物5000mg/L母液，將母液稀釋到1800mg/L目標(biāo)液后加入表面活性劑攪拌均勻，采用TX500C型全量程旋轉(zhuǎn)滴表/界面張力儀在65℃下測油/水界面張力。

表1 地層水組成及含量

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 不同碳鏈醇對(duì)二元復(fù)合驅(qū)體系性能的影響

在締合聚合物濃度為1800mg/L，石油磺酸鹽濃度為1000mg/L，醇的濃度為1000mg/L時(shí)，考察不同碳鏈醇與石油磺酸鹽/締合聚合物二元復(fù)合驅(qū)體系的配伍性及對(duì)油/水界面張力的影響，結(jié)果見表2。

從表2可知，不同碳鏈醇與二元復(fù)合驅(qū)體系具有良好的配伍性，復(fù)配后未出現(xiàn)分層現(xiàn)象且對(duì)溶液粘度未有明顯影響；各種不同碳鏈長度的醇均能降低油/水界面張力，表明醇與石油磺酸鹽具有很好的協(xié)同作用。乙醇與異丙醇雖降低了油/水界面張力，但未能使油/水界面張力達(dá)到0.001mN/m，而C4～C12醇均能使油/水界面張力達(dá)到超低，表明不同碳鏈醇與石油磺酸鹽協(xié)同作用的大小不同，這是由于對(duì)于同一種石油磺酸鹽用長鏈醇為助劑比低鏈醇為助劑的增溶參數(shù)高［9］。

表2 不同碳鏈醇對(duì)界面張力的影響

2.2 醇濃度對(duì)二元復(fù)合驅(qū)體系界面張力的影響

在締合聚合物濃度為1800mg/L，石油磺酸鹽濃度為1000mg/L，研究正丁醇、正己醇、混合醇（正丁醇與正己醇按1∶1關(guān)系混合）濃度對(duì)二元復(fù)合體系界面張力的影響，結(jié)果見圖1。

從圖1可知，油/水界面張力隨醇濃度的增加而降低后趨于平衡；當(dāng)正丁醇與正己醇濃度大于500mg/L后，油/水界面張力達(dá)到0.001mN/m；而正丁醇與正己醇按1∶1混合后，醇濃度大于200mg/L時(shí)即可使油/水界面張力達(dá)到超低。從降低界面張力的大小看，混合醇與石油磺酸鹽具有更好的協(xié)同效應(yīng)。

2.3 石油磺酸鹽濃度對(duì)油/水界面張力的影響

正丁醇、正己醇濃度為1000mg/L，加入不同濃度的石油磺酸鹽，測試石油磺酸鹽濃度對(duì)油/水界面張力的影響，結(jié)果見圖2。

圖1 醇濃度對(duì)油/水界面張力的影響

圖2 石油磺酸鹽濃度對(duì)油/水界面張力的影響

從圖2可以看出，油/水界面張力隨石油磺酸鹽濃度的增加而下降到0.001mN/m后趨于平衡。在未加入醇時(shí)，只有當(dāng)石油磺酸鹽濃度達(dá)到1500mg/L時(shí)，二元復(fù)合驅(qū)體系才能使油/水界面張力達(dá)到0.001mN/m；而加入醇后，石油磺酸鹽濃度只需大于750mg/L就可以使油/水界面張力達(dá)到10－3mN/m，大大降低了石油磺酸鹽的用量。

2.4 低碳醇復(fù)配對(duì)界面張力的影響

將石油磺酸鹽、正丁醇、正己醇按質(zhì)量比為10∶1∶1的比例混合均勻，考察混合表面活性劑濃度對(duì)油/水界面張力的影響，結(jié)果見圖3。由圖3可知，混合表面活性劑在相同濃度下比石油磺酸鹽具有更好的降低表面活性的能力，表明醇的加入有利于石油磺酸鹽在較低濃度下使油/水界面張力達(dá)到超低。

2.5 二元復(fù)合驅(qū)體系動(dòng)態(tài)界面張力

在混合表面活性劑 （石油磺酸鹽∶正丁醇∶正己醇＝10∶1∶1）與石油磺酸鹽濃度為1500mg/L時(shí)，研究醇的加入對(duì)動(dòng)態(tài)界面張力的影響，結(jié)果見圖4。

圖3 復(fù)合表面活性劑對(duì)油/水界面張力的影響

圖4 二元復(fù)合驅(qū)體系動(dòng)態(tài)界面張力

從圖4可以看出，在相同濃度下，混合表面活性劑在40min內(nèi)即可使油/水界面張力達(dá)到超低并趨于穩(wěn)定；而單獨(dú)石油磺酸鹽需要60min，表明醇的加入改善了石油磺酸鹽的親水親油性，加快了表面活性劑的吸附速度，從而降低了達(dá)到超低界面張力的時(shí)間［10～12］。

3 結(jié) 論

1）醇與石油磺酸鹽具有很好的協(xié)同效應(yīng)，能在一定程度上降低油/水界面張力。

2）不同碳鏈醇與石油磺酸鹽的協(xié)同能力不同，針對(duì)渤海原油C4以上的醇協(xié)同作用更好。

3）混合醇比單獨(dú)醇與石油磺酸鹽復(fù)配具有更好的活性。

4）磺酸鹽與醇復(fù)合體系不但降低了表面活性劑使用濃度，而且也縮短了油/水界面張力達(dá)到超低的時(shí)間。

［1］郭擁軍，馮茹森，馬軍隆，等.驅(qū)油用疏水締合聚合物AP－P4在線熟化技術(shù)現(xiàn)場放大試驗(yàn) ［J］.石油鉆采工藝，2006，28（6）：42～45.

［2］Nedjhioui M，Moulai－Mostefa N，Morsli A，et al.Combined effects of polymer/surfactant/oil/alkali on physical chemical properties［J］.Desalination，2005，185 （1－3）：543～550.

［3］Onesippe C，Lagerge S.Study of the complex formation between sodium dodecyl sulfate and hydrophobically modified chitosan ［J］.Carbohydrate Polymers，2008，74 （3）：648～658.

［4］Lee L－T.Polymer－surfactant interactions：neutron scattering and reflectivity ［J］.Current Opinion in Colloid ＆Interface Science，1999，4 （3）：205～213.

［5］Fland GM，Samseth J，Gjerde M I，et al.Influence of alcohol on the behavior of sodium dodecylsulfate micelles［J］.Journal of Colloid and Interface Science，1998，203 （2）：328～334.

［6］Zhou J S，Dupeyrat M.Alcohol effect on interfacial tension in oil－water——sodium dodecyl sulphate systems ［J］.Journal of Colloid and Interface Science，1990，134 （2）：320～335.

［7］Gaonkar A G.Alcohol/surfactant－prepared oil－in－water microemulsion ［J］.Trends in Food Science ＆ Technology，1995，6 （12）：420.

［8］Ibrahim V.Interfacial tension（gamma）upon the addition of alcohols to some sulfonate systems ［J］.Oriental Journal of Chemistry，2007，23 （2）：399～408.

［9］韓冬，沈平平.表面活性劑驅(qū)油原理及應(yīng)用 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001.

［10］郭東紅，辛浩川，崔曉東，等.OCS表面活性劑驅(qū)油體系與大慶原油間的動(dòng)態(tài)界面張力研究 ［J］.精細(xì)石油化工進(jìn)展，2007，8（4）：1～3.

［11］張路，羅瀾，李宗琦，等.復(fù)合驅(qū)油體系與勝利原油間的動(dòng)態(tài)界面張力特性 ［J］.油田化學(xué)，2001，18（1）：67～70.

［12］趙宇，董雅紅，畢彩豐，等.系列烷基苯磺酸鹽對(duì)烷烴的動(dòng)態(tài)界面張力研究 ［J］.化學(xué)學(xué)報(bào)，2008，66（7）：799～802.

The Effect of Alcohols on Interfacial Tension of Petroleum Sulfonate/Hydrophobically Associated Polymer Binary Combination Flooding System

ZHANG Xin－min，GUO Yong－jun，F(xiàn)ENG Ru－sen，LU Xin，ZHANG Jian，CHEN Bin（First Author's Address：State Key Laboratory of Geology and Production Engineering of Oil－gas Reservoir，Southwest Petroleum University，Chengdu610500，Sichuan China；Sichuan Guangya High－Tech Co.，Ltd，Nanchong637001，Sichuan，China）

The effects of alcohols with various carbon chain lengths and mixed alcohols on the interfacial tension of petroleum sulfonate/hydrophobically associated polymer binary combination flooding system were studied.The study indicates that the alcohols have good synergistic effect with petroleum sulfonate.By adding the alcohols，the oil/water interfacial tension is reduced.When petroleum sulfonate's concentration is 1000mg/L and alcohol's is 1000mg/L，the C4－C12and mixed alcohols can decrease oil/water interfacial tension to 10－3mN/m.Therefore，compared with petroleum sulfonate alone，the mixed surfactants can achieve ultra－low interfacial tension in shorter time and lower concentrations.

alcohol；petroleum sulfonate；hydrophobically associated polymer；interfacial tension；binary compound system

TE357.46

A

1000－9752（2011）06－0121－03

2010－09－19

國家科技重大專項(xiàng) （2008ZX05024－002）。

張新民 （1978－），男，2001年西南石油學(xué)院畢業(yè)，碩士，助理研究員，現(xiàn)主要從事提高采收率技術(shù)與鉆井堵漏研究工作。

［編輯］ 蕭 雨