驅(qū)油表面活性劑體系優(yōu)選研究

邱岳

摘 ?????要：表面活性劑驅(qū)可以有效地提高洗油效率，減少毛細(xì)管阻力，對(duì)低滲油藏提高采收率達(dá)到理想的效果。利用界面張力儀評(píng)價(jià)了4種表面活性劑（甜菜堿活性劑、羧酸鹽活性劑、石油磺酸鹽SS活性劑、DVS活性劑）界面張力穩(wěn)定性并優(yōu)選出了2種（界面張力達(dá)到了10-3 mN/m）?；趦?yōu)選的2種表面活性劑進(jìn)行了其乳化性能的評(píng)價(jià)，以達(dá)到更好的驅(qū)油效果。

關(guān) ?鍵 ?詞：表面活性劑驅(qū);洗油效率;采收率;界面張力;乳化性能

中圖分類號(hào)：TQ 016 ??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ??????文章編號(hào)： 1671-0460（2019）08-1767-04

Abstract： Surfactant flooding can effectively improve oil washing efficiency， reduce capillary resistance， and achieve ideal results for enhanced oil recovery in low permeability reservoirs. In this paper， the interfacial tension stability of four surfactants （betaine active agent， carboxylate active agent， petroleum sulfonate SS active agent， DVS active agent） was evaluated by interfacial tension meter. Two kinds of better surfactants （interfacial tension reached 10-3 mN/m） were screened out. Their emulsifying properties were evaluated to achieve better oil displacement effect.Key words： Surfactant flooding; Washing efficiency; Recovery ratio; Interfacial tension; Emulsifying properties

在化學(xué)驅(qū)過程中，將活性劑注入聚合物中[1]，以改變驅(qū)替流體的物化性質(zhì)及驅(qū)替流體與原油和巖石礦物之間的界面性質(zhì)，將二者有效的結(jié)合起來并注入地層中，以便達(dá)到更好的驅(qū)油效果。但聚合物溶液會(huì)發(fā)生熱降解和水解，大大降低了驅(qū)油的效果，同時(shí)較低的水的礦化度可以起到增粘的效果[2，3]。但是礦化度過高會(huì)導(dǎo)致聚合物注入量的增加，這樣會(huì)增加不必要的成本。然而表面活性劑能使原油與水的界面張力降至較低的程度，可降低巖層對(duì)原油的吸附作用，并能在油層中長(zhǎng)時(shí)間保持理化穩(wěn)定性，具有較好的耐鹽性，對(duì)電解質(zhì)不敏感[4，5]。在成本可以考慮的范圍內(nèi)還可以大幅度的提高原油的采收率。

學(xué)者潘一探討了陽(yáng)離子型雙子表面活性劑在石油行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)展，得出了因其具備較高的表面活性、水溶性等，在石油行業(yè)已有應(yīng)用吳芳等人[6]對(duì)驅(qū)油活性劑的應(yīng)用發(fā)展進(jìn)行了研究，并指出研究甜菜堿類表面活性劑降低界面張力的能力的效果良好;學(xué)者蔡紅巖[7]通過對(duì)無堿表面活性劑進(jìn)行界面性能研究，得出了驅(qū)油用的表面活性劑與模擬原油間界面張力的降幅大于相應(yīng)的原油結(jié)果;周海韻等人[8]通過分析關(guān)于陰離子表面活性劑的影響因素，研究了無機(jī)鹽、濃度等對(duì)于該表面活性劑的影響程度。學(xué)者廖茂林等人[9]對(duì)于表面活性劑驅(qū)進(jìn)行了室內(nèi)研究，得出了增油效果較好的結(jié)論。

本文介紹了4種表面活性劑，并評(píng)價(jià)了4種表面活性劑改善界面張力的效果及其乳化性能，從而優(yōu)選出性能最佳的驅(qū)油體系。

1表面活性劑介紹

本文介紹了常用的典型表面活性劑4種（DVS活性劑、羧酸鹽活性劑、石油磺酸鹽SS活性劑、甜菜堿活性劑）且具體性能指標(biāo)及生產(chǎn)廠家見表1所示。

DVS活性劑是一種無毒性、無腐蝕、親水性的表面活性劑（陰離子型）。其外觀呈淺乳白色粘稠液體狀，有效含量在20%～60%（根據(jù)需要配制），密度在0.9～1.15之間，pH值在6～8（濃度為0.1%）。它的親水、親油及降低界面張力的性能良好，因此其乳化性能極佳，并且該乳化穩(wěn)定時(shí)間可根據(jù)所需而調(diào)整和改變。如圖1所示。

1.2 石油磺酸鹽SS活性劑

石油磺酸鹽SS是一種常用的驅(qū)油用表面活性劑（陰離子型），外觀呈黑色液體狀，有效含量維持在40%左右。該劑具有較低的制造成本，它的原材料比較容易獲取，條件允許的情況下也可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)制備和利用，可以有效的降低界面張力，來提高原油采收率。如圖2所示。

1.3 ?羧酸鹽活性劑

羧酸鹽活性劑的親水親油基團(tuán)是穩(wěn)定不變的，能定向排列在溶液的表面上，該劑降低界面張力的效果及能力一般。其外觀呈紅棕色液體狀。有效含量在25%。它最突出的特點(diǎn)是具有親水基團(tuán)（極性）和憎水基團(tuán)（非極性）兩親性的分子結(jié)構(gòu)。該活性劑用途較廣泛，如洗液，溫和性化妝品等個(gè)人保護(hù)用品及工業(yè)清洗，在石油工業(yè)等領(lǐng)域中也被認(rèn)可。如圖3所示。

1.4 ?甜菜堿活性劑

甜菜堿表面活性劑是一種堿性物質(zhì)，外觀呈金黃色液體狀，有效含量35%，pH值在6～8。它的吸濕性能是其特性中較為突出的一種，它與天然的甜菜堿在諸多方面如分子結(jié)構(gòu)、應(yīng)用效果等差別甚小，屬于化學(xué)合成的天然物等同物。它的氣味比較特殊，溶于水、CH3OH、C2H5OH等，但與乙醚不相溶。它具有極強(qiáng)的耐硬水性，使用時(shí)若滴到皮膚上直接沖洗即可，不刺激皮膚，抗靜電性小，該劑的殺菌性能良好， 如圖4所示。

2界面張力效果評(píng)價(jià)

將4種活性劑（甜菜堿活性劑、羧酸鹽活性劑、石油磺酸鹽SS活性劑、DVS活性劑），在酸性條件（pH=5）、濃度分別為0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%條件下進(jìn)行界面張力的測(cè)試，從而優(yōu)選出能夠降低界面張力效果最為理想的試劑。

由4種表面活性劑測(cè)得的界面張力結(jié)果得出，石油磺酸鹽SS活性劑和甜菜堿活性劑在酸性條件下的界面張力值隨著時(shí)間的增加逐漸降低最終趨于平緩，且維持在10-3至10-2mN/m數(shù)量級(jí)，因此可作為優(yōu)先選擇試劑。如圖5-8所示。

3 ?乳化性能評(píng)價(jià)

由優(yōu)選出的甜菜堿活性劑和石油磺酸鹽SS活性劑進(jìn)行乳化性能評(píng)價(jià)。

（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)備：具塞刻度試管，10 mL。如圖9所示。

（2）實(shí)驗(yàn)溫度：75 ℃

3.1 ?實(shí)驗(yàn)步驟

取具塞刻度試管（體積為10 mL），將不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表面活性劑溶液和脫水原油按等體積的比例加入（各5 mL），將試管密封，并放置于恒溫箱中（溫度為75 ℃），待20 min后，然后取出震蕩，隨后立即再次置于75 ℃恒溫箱中并計(jì)時(shí)，每隔一段時(shí)間記錄試管中分離出來的水的體積，計(jì)算析水率。

3.2 ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

如圖10可以看出，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，活性水與原油形成乳狀液的析水率不斷增加，乳狀液逐漸破乳?？梢钥闯?，該溶液的乳化能力較弱。

4 ?結(jié) 論

（1）由圖5可以看出，表面活性劑DVS的界面張力雖然維持在10-3至10-2 mN/m數(shù)量級(jí)。但在80 min時(shí)，不同濃度下均有上升趨勢(shì)，后期才逐漸下滑趨于平緩，因此該劑不作選擇。

（2）由圖7可以看出，羧酸鹽表面活性劑的界面張力維持在10-2至10-1 mN/m數(shù)量級(jí)，且濃度為0.2%時(shí)，隨著時(shí)間的增加，界面張力值處于不穩(wěn)定趨勢(shì)，降低界面張力的效果不明顯，因此該劑不作選擇。

（3）由圖6和圖8可以看出，石油磺酸鹽SS活性劑和戴維斯活性劑隨著時(shí)間的增加，測(cè)得的界面張力逐漸降低最終趨于平緩，并維持在10-3至10-2 mN/m數(shù)量級(jí)，因此該兩種試劑可作為優(yōu)選試劑。

（4）由甜菜堿活性劑+石油磺酸鹽SS活性劑進(jìn)行的乳化性能評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)果得出，且該體系乳化性能較差。

參考文獻(xiàn)：

[1] 魏秋月.三次采油用表面活性劑的研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].化學(xué)工程與裝備，2018（10）：105-106.

[2] 曾楊，康曉東，唐恩高，未志杰，程時(shí)清.高低濃度聚合物交替注入油藏試井解釋方法[J/OL].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2018 （06）： 691-697

[3]Shenwen Fang，Ming Duan，Yini Xia，Hu Wang，Linyu Li. Determination of partially hydrolyzed polyacrylamide in wastewater produced from polymer flooding by colloid titration[J]. Journal of Polymer Engineering， 2013， 33 （4）.

[4] 張朋飛，劉歡，董菲.重質(zhì)原油油氣冷凝-吸附耦合系統(tǒng)的安全工藝探究[J].現(xiàn)代化工，2018，38（07）：187-189.

[5]W.R. Jian，L. Wang，X.H. Yao， S.N. Luo. Tensile and nanoindentation deformation of amorphous/crystalline nanolaminates： Effects of layer thickness and interface type[J]. Computational Materials Science， 2018，154.

[6] Tahereh Fereidooni Moghadam，Saeid Azizian，Shawn Wettig. Effect of spacer length on the interfacial behavior of N，N′-bis（dimethylalkyl）-α，ω-alkanediammonium dibromide gemini surfactants in the absence and presence of ZnO nanoparticles[J]. Journal of Colloid And Interface Science，2017，486.

[7] 蔡紅巖，王紅莊，朱友益，龍杭，樊劍.無堿表面活性劑羧基甜菜堿表/界面性能研究[J].油田化學(xué)，2013，30（03）：407-410.

[8] 周海韻，喻高明.磺酸鹽陰離子表面活性劑粘度研究[J].當(dāng)代化工，2018，47（10）：2074-2077.

[9] 廖茂林，付銘，戴峰.表面活性劑驅(qū)室內(nèi)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)研究[J].當(dāng)代化工，2017，46（09）：1779-1781+1785.