芻議系列烷基芳基磺酸鹽在油田油砂的吸附性能探討

楊忠年（新疆金塔投資（集團）有限公司，新疆克拉瑪依834003）

芻議系列烷基芳基磺酸鹽在油田油砂的吸附性能探討

楊忠年（新疆金塔投資（集團）有限公司，新疆克拉瑪依834003）

對于系列烷基芳基磺酸鹽在油砂的吸附性能的探討，目前來說，主要是利用靜態(tài)吸附實驗法來進(jìn)行研究。靜態(tài)實驗法是通過實驗室自制的三種高純度烷基芳基磺酸鹽，然后在實驗室這一靜態(tài)環(huán)境下，選取一定量油田的油砂，通過實驗室的化學(xué)反應(yīng)，考察系列烷基芳基磺酸鹽對油田油砂具有怎樣的吸附規(guī)律，主要考察的指標(biāo)為：吸附的時間、溫度、系列烷基芳基磺酸鹽中所含其他成分對吸附量的影響。

烷基芳基黃磺鹽酸；油田油砂；吸附性能

近幾年以來，國內(nèi)一些油田基本進(jìn)入了超高含水期的開發(fā)階段，所謂的超高含水，是指國內(nèi)大部分油田的出液中含水率已經(jīng)達(dá)到98%以上。針對這一情況，三次采油技術(shù)作為一種能夠提高采油率的新興技術(shù)在各大油田日益得到了廣泛的應(yīng)用。而目前三次采油技術(shù)所使用的三元復(fù)合驅(qū)油主的活性劑，其主要成分是烷基芳基磺酸鹽。因此，研究表面烷基芳基磺酸鹽在大慶油砂的吸附性功能對三次采油技術(shù)的更好運用有著重要的指導(dǎo)意義。

一、烷基芳基磺酸鹽對油田油砂吸附性功能的實驗

（一）所需試劑及儀器

1.實驗室自制的烷基芳基磺酸鹽。主要運用兩相滴定法、濁度法、滴體積法來測定烷基芳基磺酸鹽在水溶液中的表面力與濃度對數(shù)。一般來說，烷基芳基磺酸鹽對油田油砂吸附性實驗所用水為石英亞沸二次蒸餾水。提取油田的油砂，將油田儲油層的巖心經(jīng)過苯和乙醇溶液進(jìn)行抽提，抽提后烘干粉碎，然后將烘干粉碎后的油砂過篩。要求過篩后，砂粒成分的構(gòu)成應(yīng)該是：石英39.52%、斜長石26.37%，鉀長石25.11%，方解石O.75%.白云石0.27%.

（二）實驗方法

將經(jīng)過試驗提取出的砂粒用水沖洗，直至其為中性。然后將成為中性的砂粒用去離子水沖洗。將經(jīng)過兩次水洗后的砂粒用去離子水浸泡，將經(jīng)過離心后所得的清液用兩相滴定法進(jìn)行滴定，在未發(fā)現(xiàn)空白干擾的情況下，稱取油砂（精確至0將其放置在錐形瓶，然后加入適量的蒸餾水，要求浸潤12小時，然后加入配制好的烷基芳基磺酸鹽溶液，將試驗容器放入溫度為45攝氏度的氣浴恒溫振蕩器中進(jìn)行振蕩，直到吸附平衡，然后將樣本放入離心管，進(jìn)行離心分離試驗。分離時間持續(xù)30min。然后取出上部產(chǎn)生的清液，通過兩相滴定法來測定烷基芳基磺酸鹽的平衡濃度，然后測定吸附之前的空白樣的濃度，最后計算兩者之差，從而得出吸附量。

二、試驗結(jié)果

（一）時間對吸附量產(chǎn)生的影響

在45攝氏度的條件下下，烷基芳基磺酸鹽的質(zhì)量濃度是1000mg每升時，烷基芳基磺酸鹽在油田油砂上的吸附具有共同的特征，即：在吸附試驗的初期，吸附量隨著時間的增加處于較快的位置，而在吸附試驗的后期，吸附量隨著時間的增加變得較慢，最終會達(dá)到吸附的平衡。試驗說明：油砂表面存在著擁有高、中、低三種不同能量的吸附點位。將烷基芳基磺酸鹽在油砂表面吸附動力學(xué)實驗產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行擬合，可以看出，目前試驗所用的Elovich方程以及雙常數(shù)速率方程都能夠很好地描述烷基芳基磺酸鹽對油砂產(chǎn)生吸附的特征。但是從試驗得出的相關(guān)系數(shù)來看，Elovich方程描述的更為準(zhǔn)確。Elovich方程的準(zhǔn)確性在于其這對三種磺酸鹽活性劑的吸附動力學(xué)特征上描述比雙常數(shù)率方程更為準(zhǔn)確，試驗得出的相關(guān)系數(shù)介于0.9855—0.9929之間。

（二）烷基芳基磺酸鹽的濃度對吸附量的影響

在45攝氏度的條件下，不同濃度的烷基芳基磺酸鹽對吸附量的影響會產(chǎn)生不同的結(jié)果，不同結(jié)構(gòu)的磺酸鹽對于油田油砂的吸附量會隨著其濃度的增大先增大然后逐漸平穩(wěn)。之所以會出現(xiàn)這種情況，主要原因在于隨著烷基芳基磺酸鹽濃度的逐漸增大，烷基芳基磺酸鹽在油砂表面通過單分子層吸附時逐漸會形成聚集，這種聚集會導(dǎo)致吸附量的增大；而當(dāng)烷基芳基磺酸鹽濃度增大到一定程度時，烷基芳基磺酸鹽中含有的大量膠束成分，會對油砂表面的油質(zhì)產(chǎn)生增溶作用，這種增溶作用會導(dǎo)致油質(zhì)溶出然后進(jìn)入液相，因此會使得油砂對烷基芳基磺酸鹽的吸附減少最后逐漸趨于平衡。

（三）正丁醇濃度對吸附量產(chǎn)生的影響

在45攝氏度的條件下，烷基芳基磺酸鹽的濃度為1000mg每升時，正丁醇的濃度會對油砂的吸附量產(chǎn)生影響。影響結(jié)果是隨著正丁醇濃度的增加，烷基芳基磺酸鹽在油砂表面的吸附量會逐漸地降低。之所以產(chǎn)生這種結(jié)果，主要是由于如果吸附試驗中含有醇時，因為醇自身所具有的雙親結(jié)構(gòu)，這種雙親結(jié)構(gòu)類似于表面活性劑，會使溶液的極性減弱，而且醇分子會與烷基芳基磺酸鹽發(fā)生競爭吸附，因此會導(dǎo)致油砂表面的吸附量減小。但是當(dāng)正丁醇的濃度到了一定的范圍之內(nèi)時，吸附量便不會再發(fā)生明顯變化。

三、結(jié)語

Elovich方程主要的優(yōu)勢在于：通過方程的計算，可以更加準(zhǔn)確描述三種磺酸鹽對于油砂的吸附動力學(xué)特征，當(dāng)試驗的相關(guān)系數(shù)處于0.9855—0.9929之間時，表明烷基芳基磺酸鹽對油砂的吸附不僅僅是一個簡單的一級反應(yīng)，而是一個復(fù)雜的反應(yīng)過程，這個復(fù)雜的反應(yīng)過程主要由反應(yīng)速率和擴散因子綜合控制。

吸附量的變化會隨著烷基芳基磺酸鹽濃度的變化而逐漸變化。變化趨勢為逐漸增加然后趨于平穩(wěn)，而且隨著烷基芳基磺酸鹽中正丁醇濃度的降低而逐漸增大。

［1］趙宇.系列烷基苯磺酸鹽純化合物的合成及界面性能的研究［D］.大連：大連理工大學(xué)，2006.

［2］肖進(jìn)新.表面活性劑應(yīng)用原理.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002