污水條件下抗鹽表面活性劑配方的篩選及試驗*

吳東瑩

（東北石油大學提高采收率教育部重點實驗室，黑龍江大慶163318）

工程師園地

污水條件下抗鹽表面活性劑配方的篩選及試驗*

吳東瑩

（東北石油大學提高采收率教育部重點實驗室，黑龍江大慶163318）

基于以往超低界面張力表面活性劑降壓增注技術(shù)在應(yīng)用中,表面活性劑溶液采用清水配制,研究了污水與清水1∶1混合條件下表面活性劑界面張力的影響。為了節(jié)約表面活性劑的用量，開展了抗鹽表面活性劑的研究。在進行了熱穩(wěn)定試驗、濃度窗口分析、洗油試驗以及吸附損耗試驗，最終篩選出5#和4種復配體系適合污水條件下應(yīng)用。

污水；抗鹽；表面活性劑；界面張力

二元驅(qū)驅(qū)油時將油田采出污水作為配制二元驅(qū)體系用水，既解決了配置水源的問題，又避免了采出污水外排帶來的環(huán)境污染問題[1，2]。為了在污水與清水混合條件下保持二元驅(qū)的流度控制及驅(qū)油效果，需要大幅度提升二元驅(qū)的質(zhì)量濃度，增加聚合物和表面活性劑的用量，致使二元復合驅(qū)驅(qū)成本驟增，影響二元驅(qū)開發(fā)效益[3-5]。因此，為了克服當前污水配置二元驅(qū)體系的負面影響，選用新型抗鹽表面活性劑是降低表面活性劑用量、改善開發(fā)效果的有效途徑之一[6，7]。

1 污水對表面活性劑界面張力的影響

對大慶油田采油廠的污水進行分析表明，污水中還含有殘留化學劑、殘留聚合物、硫化物、鐵離子、鐵細菌、腐生菌、硫酸鹽還原菌、懸浮固體、原油等。對于污水/清水=1/1復配水礦化度的情況，我們首先可以通過表面活性劑增效體系協(xié)同效應(yīng)開展助劑增效抗鈣復配體系的研究，其次再通過表面活性劑構(gòu)效關(guān)系開展抗鈣單一表面活性劑的優(yōu)選。

（1）現(xiàn)有活性劑及配方性能研究二元復合驅(qū)技術(shù)在現(xiàn)場取得了明顯的降水增油效果開展現(xiàn)有配方在污水與清水1∶1條件下的界面張力試驗，發(fā)現(xiàn)目前礦場應(yīng)用二元驅(qū)配方難以達到超低界面張力。

（2）新型表面活性劑及配方性能研究對新型表面活性劑的降低界面張力能力進行測定，結(jié)果見表1。

由表1可知，特殊結(jié)構(gòu)表面活性劑HY、HLX，復配表面活性劑HB-1、HF-3、HE-7、HB-12、HD-12，兩性型表面活性劑5#同時都可以使原油界面張力達到超低。

復配體系中的SL/HS-1、YR/HS-1、SL/HS-2、YR/HS-2、SL/5#這五種復配體系可使界面張力達到超低。

表1 驅(qū)油用新型表面活性劑降低界面張力能力Tab.1Flooding with a new type of surfactant to reduce the interface tension capacity

2 抗鹽表面活性劑性能評價

2.1 試驗條件

實驗儀器：FY-3型恒溫箱；Texas500旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀；DV-Ⅲ布氏粘度計；平流泵；真空泵；壓力傳感器；電子天平；攪拌器；巖心夾持器；中間容器等。

實驗用油：原油為大慶六廠提供的脫水原油，用蒸餾水配制地層水、注入水為污水與清水1∶1復配。

實驗巖心：實驗所用巖心為人造均質(zhì)巖心，幾何尺寸為30cm×4.5cm×4.5cm，滲透率1000×10-3μm2。

實驗溫度：65℃

實驗用水：污水∶清水=1∶1。TDS=20114mg·L-1，[Ca2+]=794mg·L。

2.2 抗鹽表面活性劑的性能研究

（1）熱穩(wěn)定試驗為觀察表面活性劑在油藏溫度下的穩(wěn)定性，我們進行了熱穩(wěn)定試驗，實驗結(jié)果見圖1、2。

通過圖1、2可以看出，HB-1、HF-3、HE-7等3種表面活性劑界面張力雖然很好，但是熱穩(wěn)定性隨著時間的變化穩(wěn)定性變差。并且單一體系5#、HY、HLX及復配體系YR/HS-1、SL/HS-1、YR/HS-2、SL/5#熱穩(wěn)定性能較好。

圖1 單一表面活性劑熱穩(wěn)定性圖Fig.1Thermal stability of a single surfactant

圖2 復配體系熱穩(wěn)定性圖Fig.2Thermal stability of complex system

（2）表面活性劑濃度窗口分析分析了HY、HLX、5#、3種表面活性劑及復配體系濃度為0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和0.6%時對原油在復配水條件下的界面張力，并對復配體系不同比例復配時的降低界面張力情況進行了分析，結(jié)果分別見圖3、4。

圖3 表面活性劑超低界面張力濃度窗口分析Fig.3Surfactant ultra low interfacial tension concentration window analysis

由圖3可以看出，3種表面活性劑及復配體系在0.1%～0.6%范圍內(nèi)均可使原油界面張力達到10-2mN·m-1以下，具有較寬的濃度窗口。

圖4 復配體系不同配比降低界面張力圖Fig.4Complex system with different ratio to reduce the interface tension

由圖4可知，復配體系按不同比例復配時均可使界面張力達到超低，隨著復配表面活性劑比例升高，降低界面張力能力增強；結(jié)合超低濃度窗口分析確定YR/HS-2體系比例為1∶1，YR/HS-1、SL/HS-1、SL/HS-2 3種體系比例為2∶1。

（3）洗油能力試驗研究

吸油能力是評價表面活性劑與配方性能的主要指標之一。7種表面活性劑對原油的洗脫能力分析見表2。

表2 表面活性劑洗油能力分析

Tab.2Analysis of the ability of the surfactant to wash oil

通過表2可以看出，3種表面活性劑中5#表面活性劑及復配體系洗油能力較好，而HY和HLX的洗油能力較差，因此，以后主要針對5#、復配體系開展性能評價工作。

（4）吸附損耗將表面活性劑溶液以3∶1的比例與洗凈烘干的油砂混合。在90℃的水浴中震蕩48h。取出后離心處理，測定表面活性劑在吸附前后針對原油界面張力變化情況。測得結(jié)果見表3。

表3 吸附損耗試驗數(shù)據(jù)Tab.3Adsorption loss test data

通過試驗發(fā)現(xiàn)吸附后體系界面張力增加，仍能達到或接近超低。

3 結(jié)論與建議

（1）在污水條件下對表面活性劑進行了篩選并進行了熱穩(wěn)定試驗、濃度窗口分析、洗油能力實驗研究、吸附損耗的實驗，篩選出了上海院5#表面活性劑、陰離子表面活性劑石油硫酸鹽YR與烷醇酰胺類非離子表面活性劑HS 3種表面活性劑。

（2）陰離子表面活性劑YR與非離子表面活性劑HS需要復配后，表面活性劑體系才能達到預(yù)期效果。

［1］李華斌.高溫高鹽油藏S/P二元復合驅(qū)室內(nèi)實驗研究［J］.油田化學,2005,（4）:336-339.

［2］吳景春,王朝霞,金振浩.含聚污水對表面活性劑界面張力影響及巖心降壓效果［J］.大慶石油學院學報,2008,（3）:22-24+134.

［3］李華斌.高溫高鹽油藏S/P二元復合驅(qū)室內(nèi)實驗研究［J］.油田化學,2005,（4）:336-339.

［4］樊明紅.表面活性劑與聚合物相互作用的研究［D］.哈爾濱工程大學,2004.

［5］敬加強,孫娜娜,安云朋,靳文博,田震.兩性表面活性劑與陰離子聚丙烯酰胺復配體系的抗鹽性［J］.高分子學報,2015,（1）:88-96.

［6］王增寶.耐溫抗鹽表面活性劑驅(qū)油體系研究［D］.中國石油大學, 2010.

［7］高慧梅.二元復合驅(qū)用表面活性劑選擇及作用機理研究［D］.大慶石油學院,2004.

Screening and test of salt-resistant surfactant formulation in wastewater*

WU Dong-ying
（Key Laboratory of Enhanced Oil Recovery，Ministry of Education，Northeast Petroleum University，Daqing 163318,China）

Based on the conventional ultra low interfacial tension surfactant,the effect of surfactant on the interfacial tension of the surfactant was studied by using the water preparation in the application of water.In order to save the amount of surfactant,carried out research on salt-resistant surfactants.In the case of thermal stability test, concentration window analysis,and wash oil test,5#and four kinds of complex system were selected for sewage application.

sewage;salt;surfactant;interfacial tension

X703.1

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170871

2017-05-02

中國石油科技創(chuàng)新基金“特高含水期二元驅(qū)多段賽等流度驅(qū)油方法研究”（2013D-5006-0203）

吳東瑩（1993-），男，內(nèi)蒙古赤峰人，在讀碩士研究生，主要研究方向：提高油氣采收率。