采油中重烷基苯磺酸鹽的界面性質(zhì)和驅(qū)油機(jī)理

馮桂權(quán)

（大慶油田化工有限公司技術(shù)開發(fā)研究院，黑龍江大慶 163453）

采油中重烷基苯磺酸鹽的界面性質(zhì)和驅(qū)油機(jī)理

馮桂權(quán)

（大慶油田化工有限公司技術(shù)開發(fā)研究院，黑龍江大慶 163453）

重烷基苯磺酸鹽是一種重要的化學(xué)物質(zhì)，可作為表面活性劑，應(yīng)用于石油開采作業(yè)中。但它的原料組成成分較為復(fù)雜，因而在驅(qū)油中，將受自身化學(xué)物質(zhì)的限制，呈現(xiàn)差異性驅(qū)油效果。為此，為了滿足當(dāng)前石油開采工作實(shí)施要求，應(yīng)針對重烷基苯磺酸鹽界面性質(zhì)和驅(qū)油機(jī)理多樣性特點(diǎn)，進(jìn)行研究，繼而結(jié)合研究結(jié)果，提高石油開采作業(yè)效率。從重烷基苯磺酸鹽化學(xué)性質(zhì)分析入手，詳細(xì)闡述了其界面性質(zhì)和驅(qū)油機(jī)理表現(xiàn)的實(shí)證研究結(jié)果。

采油；重烷基苯磺酸鹽；界面性質(zhì)；驅(qū)油劑

重烷基苯磺酸鹽，作為一種復(fù)合型化學(xué)物質(zhì)，是磺化物和烷基苯烷兩種物質(zhì)經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)作用而形成，它在石油開采中的應(yīng)用，可在三次采油過程中保證石油質(zhì)量。因而，為了滿足石油開采要求，應(yīng)提高對重烷基苯磺酸鹽化學(xué)物質(zhì)使用問題的重視，同時(shí)，深入了解其驅(qū)油劑使用機(jī)理，最終有效改進(jìn)現(xiàn)代石油開采技術(shù)。以下就是對采油中重烷基苯磺酸鹽物質(zhì)性質(zhì)表現(xiàn)問題的詳細(xì)闡述。

1 重烷基苯磺酸鹽化學(xué)性質(zhì)

為了深入了解重烷基苯磺酸鹽界面性質(zhì)和驅(qū)油機(jī)理，應(yīng)首先探究其化學(xué)性質(zhì)。而由于重烷基苯磺酸鹽屬于磺酸鹽中的一種，因而在石油開采作業(yè)中的應(yīng)用，可很好的降低油與水間界面張力能力，滿足油與水分離需求[1]。同時(shí)，從重烷基苯磺酸鹽實(shí)際使用角度來看，其也可作為石油開采作業(yè)中表面活性劑，而在表面活性劑使用中，其原料成分較為復(fù)雜，且受產(chǎn)品組成和形成的影響，表現(xiàn)出產(chǎn)品間驅(qū)油性能差異現(xiàn)象，即驅(qū)油效果不太理想。

由于重烷基苯磺酸鹽是極強(qiáng)性化合物，因而，在電離作用下，可電離出Na+、[R-C6H4-SO4]。同時(shí)，由于重烷基苯磺酸鹽是同系物混合物，因而，其主要由單烷基苯磺酸鹽組成，而[M-Na]負(fù)離子是其ESI-質(zhì)譜圖中離子峰，且每個(gè)離子峰組分的摩爾分子量相差14的整倍數(shù)，即基于重烷基苯磺酸鹽化學(xué)性質(zhì)全面了解的基礎(chǔ)上，可針對其界面性質(zhì)和驅(qū)油機(jī)理進(jìn)行實(shí)證研究。

2 重烷基苯磺酸鹽界面性質(zhì)和驅(qū)油機(jī)理實(shí)證研究

2.1 實(shí)驗(yàn)部分

首先，在實(shí)驗(yàn)化學(xué)試劑和儀器準(zhǔn)備過程中，需通過硅膠柱沖洗色譜法，分離重烷基苯，而后獲得二烷基苯、烷基、烯烴、單烷基苯、二烷基茚萘滿、烷基萘、極性物、多苯烷若干個(gè)組分，而其中，二烷基茚萘滿含量小于等于20%。同時(shí)，基于分離工作完畢的基礎(chǔ)上，應(yīng)進(jìn)行磺化實(shí)驗(yàn)反應(yīng)。即在反應(yīng)溫度為10℃，SO3∶原料=（0.8～0.9）∶1的基礎(chǔ)上，讓分離得到的組分與液體SO3在二氯乙烷溶液中進(jìn)行反應(yīng)作用，且在磺化反應(yīng)處理期間，注重蒸除溶劑，而后，用NaOH中和磺化產(chǎn)物，并待中和處理后，以石油醚萃取未反應(yīng)物，最后經(jīng)乙醇脫鹽處理后，放置于真空干燥，供實(shí)驗(yàn)使用[2]。除此之外，為了實(shí)現(xiàn)重烷基苯磺酸鹽界面性質(zhì)和驅(qū)油機(jī)理的測定，也應(yīng)在實(shí)驗(yàn)儀器準(zhǔn)備工作中，配備JJ2000A旋轉(zhuǎn)滴界面張力/接觸角測量儀和數(shù)控超級恒溫水浴，就此滿足實(shí)驗(yàn)需求。

其次，在實(shí)驗(yàn)方法選擇過程中，為了滿足實(shí)驗(yàn)需求，應(yīng)注重運(yùn)用實(shí)驗(yàn)中配置的JJ2000旋轉(zhuǎn)滴界面張力/接觸角測量儀，測定瞬時(shí)界面張力。然后，在界面張力測定后，配置水相，而水相由已經(jīng)分離出的各族組分，即二烷基苯、烷基、烯烴、單烷基苯等組成。同時(shí)，為了保障原油質(zhì)量和礦化水質(zhì)量，在實(shí)證研究過程中，采用了全國著名油田中高質(zhì)量的原油，且注重設(shè)定原油的平衡張力為120min后的測定值，而在測定值實(shí)際測定期間，保證儀器的旋轉(zhuǎn)速率為3 000r/min，同時(shí)，其時(shí)間為120min，實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度為45℃，就此保障瞬時(shí)界面張力界定結(jié)果的精準(zhǔn)性。除此之外，在實(shí)際測定期間，為了符合實(shí)驗(yàn)條件，也應(yīng)在實(shí)驗(yàn)過程中，將各個(gè)體系的表面活性劑總濃度控制在0.1%，而Na2CO3濃度為0.6%，由此獲取實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果，探究重烷基苯磺酸鹽界面性質(zhì)和驅(qū)油機(jī)理的具體表現(xiàn)[3]。

再次，在重烷基苯磺酸鹽實(shí)驗(yàn)測定期間，應(yīng)結(jié)合1976年，Cayias等所提出的等效烷烴數(shù)EACN概念，針對重烷基苯磺酸鹽油相進(jìn)行測定，同時(shí)，注重在實(shí)際測定過程中，采取長鏈單烷基苯磺酸鹽測定方式，測定等效烷烴數(shù)在10左右的實(shí)驗(yàn)對象，最終確定實(shí)驗(yàn)各個(gè)體系中所呈現(xiàn)的界面張力，達(dá)到最佳的物質(zhì)探究狀態(tài)。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 界面性質(zhì)

經(jīng)過120min原油與礦化水測定結(jié)果可知，本次實(shí)驗(yàn)中，各個(gè)體系礦化度均在0～10g/L之間，同時(shí)，若將其礦化度按照由高到低的順序排列，那么其界面張力測定結(jié)果均在5g/L以上，而各組分磺酸鹽界面張力由高到低的排列順序?yàn)椋憾榛交撬猁}、多苯烷磺酸鹽、單烷基苯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽，其中，當(dāng)烷基萘磺酸鹽達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，其界面張力將達(dá)到10-2mN/m。即經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究可知，重烷基苯磺酸鹽界面張力數(shù)值較大，因而，在將重烷基苯磺酸鹽與礦化水混合時(shí)，如若其界面張力過高，那么將呈現(xiàn)出不易稀釋的問題，同時(shí)，此時(shí)重烷基苯磺酸鹽、原油成分多，而礦化水成分較少，繼而降低了重烷基苯磺酸鹽在采油作業(yè)中優(yōu)勢的發(fā)揮。因此，為了更好的滿足石油開采作業(yè)實(shí)施需求，應(yīng)針對重烷基苯磺酸鹽界面性質(zhì)，調(diào)整重烷基苯磺酸鹽各個(gè)組分，最終以科學(xué)的原料成分控制方式，提高其親水能力，并更好的發(fā)揮重烷基苯磺酸鹽油與水分離能力[4]。

除此之外，在實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)重烷基苯磺酸鹽作為采油中表面活性劑使用時(shí)，若其體系達(dá)到HLB平衡，那么其原油/水界面將呈現(xiàn)出超低的界面張力表現(xiàn)狀態(tài)，因而，在表面活性劑實(shí)際使用過程中，可通過對不同HLB值組分的調(diào)節(jié)，提高表面活性劑作用效果。

2.2.2 驅(qū)油機(jī)理

經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究可知，重烷基苯磺酸鹽的驅(qū)油機(jī)理主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，由于重烷基苯磺酸鹽驅(qū)油機(jī)理與其界面性質(zhì)表現(xiàn)出相輔相成的關(guān)系，因而，在其驅(qū)油機(jī)理探究過程中，判斷了界面大小對驅(qū)油效果的具體影響，而后發(fā)現(xiàn)，若重烷基苯磺酸鹽中正構(gòu)烷烴碳數(shù)增加，那么其界面張力將隨之增大，同時(shí)，親水能力也將有所改善。因而，在重烷基苯磺酸鹽驅(qū)油能力發(fā)揮過程中，應(yīng)提高對此問題的重視程度，就此在石油開采作業(yè)中，達(dá)到最佳的驅(qū)油作業(yè)狀態(tài)[5]；

第二，當(dāng)重烷基苯磺酸鹽界面濃度達(dá)到最大值時(shí)，其作為表面活性劑，將表現(xiàn)出水與油界面的最佳處理效果。即同時(shí)兼具親水性、親油性。同時(shí)，如若石油開采中原油接近EACN值，那么其親水性、親油性將表現(xiàn)出平衡的狀態(tài)，因而，在其驅(qū)油作用發(fā)揮時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體的驅(qū)油機(jī)理；

第三，如若重烷基苯磺酸鹽nminj值＞原油EACA值，那么其將表現(xiàn)出最佳的親油性狀態(tài)，因而，在實(shí)際采油作業(yè)中，若遇到三次采油的情況，可加入一定的LAS，改善重烷基苯磺酸鹽驅(qū)油性能，同時(shí)，通過復(fù)配方式，增強(qiáng)重烷基苯磺酸鹽使用效果[6]。

3 重烷基苯磺酸鹽驅(qū)油劑實(shí)際應(yīng)用性能

就當(dāng)前的現(xiàn)狀來看，在重烷基苯磺酸鹽驅(qū)油劑實(shí)際使用中，中試驅(qū)油劑效果最佳，因而，在石油開采工作中，應(yīng)強(qiáng)化對其的應(yīng)用，同時(shí)，為了增強(qiáng)驅(qū)油劑的原油/地層水界面張力性能，可向驅(qū)油劑中適當(dāng)加入堿劑，繼而利用堿劑，讓原油/地層水界面張力降至標(biāo)準(zhǔn)化狀態(tài)，即達(dá)到10-3mN/m，由此達(dá)到最佳的石油開采作業(yè)效果。例如，大慶、遼河、蘇北等地區(qū)，在采油工作中，均使用了中試驅(qū)油劑。即在當(dāng)前油田產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中，重烷基苯磺酸鹽驅(qū)油劑的應(yīng)用，可提升采油中驅(qū)油作業(yè)效率，因而在實(shí)際工作期間，為了達(dá)到最佳的作業(yè)狀態(tài)，同時(shí)保障原油質(zhì)量，應(yīng)強(qiáng)調(diào)對中試驅(qū)油劑良好性能的發(fā)揮，最終打造一個(gè)良好的油田開采環(huán)境。

4 結(jié)束語

綜上所述，基于石油開采行業(yè)逐漸發(fā)展背景下，驅(qū)油作業(yè)問題逐漸引起了人們關(guān)注。因而在此基礎(chǔ)上，為了滿足采油工作中驅(qū)油作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)深入了解重烷基苯磺酸鹽界面性質(zhì)和驅(qū)油機(jī)理，繼而基于重烷基苯磺酸鹽驅(qū)油機(jī)理了解的基礎(chǔ)上，通過對其原料組成成分等的合理調(diào)整，增強(qiáng)其驅(qū)油效果。例如，通過中試驅(qū)油劑的應(yīng)用，提高采油工作中驅(qū)油劑驅(qū)油效率，達(dá)到高質(zhì)量原油開采效果。

[1] 唐麗，劉曉臣，牛金平，等.二烷基苯磺酸鹽與重烷基苯磺酸鹽復(fù)配體系的界面性能[J].印染助劑，2015，12（02）：14-17.

[2] 金釗，劉雙喜，尚濱.重烷基苯磺酸鹽的界面性質(zhì)和驅(qū)油機(jī)理[J].化工管理，2015，40（31）：200.

[3] 楊勇，李晶.重烷基苯磺酸鹽與石油磺酸鹽復(fù)配弱堿體系性能研究[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)（自科版），2015，41（31）：30-33；4.

[4] 李杰，田嵐，吳文祥，等.磺酸鹽型低聚表面活性劑的合成研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2013，12（06）：1385-1394.

[5] 趙修太，陳立峰，彭緒勇，等.驅(qū)油用磺酸鹽表面活性劑的研究進(jìn)展[J].化學(xué)研究，2012，13（03）：106-110.

[6] 李建波，胡正海，張莉梅，等.化學(xué)驅(qū)油用表面活性劑合成及性能研究進(jìn)展[J].精細(xì)與專用化學(xué)品，2014，20（10）：42-47.

The Interfacial Properties of Heavy Alkylbenzene Sulfonate in Oil Production and oil Displacement Mechanism

Feng Gui-quan

Heavy alkylbenzene sulfonate，which is a kind of important chemicals，can be used as surfactants used in oil drilling operation.But its raw material composition is more complex，therefore，in the oil displacement，will be limited by its own chemical substances，showing a different oil displacement effect.Therefore，in order to meet the current oil exploitation work of implementation requirements，should be aimed at the research of heavy alkylbenzene sulfonates interfacial properties and characteristics of the mechanism of oil flooding，diversity，and then combined with the research results，to improve oil production efficiency.Analysis of heavy alkylbenzene sulfonate chemical properties，and expounds the results of empirical research the interfacial properties and mechanism of oil displacement performance.

oil production；heavy alkylbenzene sulfonate；interfacial properties；oil displacement agent

TE39

A

1003-6490（2016）11-0015-02

2016-11-19

馮桂權(quán)（1981—），男，黑龍江大慶人，工程師，主要從事技術(shù)開發(fā)。