甜菜碱与胜利原油间界面张力的影响因素

采用旋转滴法测定了两性离子表面活性剂十六烷基二乙基羟丙基磺基甜菜碱与胜利原油间界面张力,并考察了矿化度、二价离子浓度及弱碱NaHCO3对界面张力的影响。结果表明,甜菜碱分子与原油活性组分在界面上混合吸附、协同作用,共同决定油水界面张力。电中性的甜菜碱表面活性剂在界面上排列较为紧密,随着离子半径较小的Na＋和Mg2＋质量分数增大,界面张力呈缓慢下降的趋势;而随着离子半径较大的Ca2＋质量分数增大,界面张力始终较高;NaHCO3与原油活性组分反应,能将油水界面张力降至超低,此时总矿化度起决定作用,离子类型影响不大。     

新型羟基磺基甜菜碱表面活性剂的合成及性能评价

以十二烷基氯化苄、二甲醇胺及2-羟基-3-氯丙磺酸钠为主要原料合成新型羟基磺基甜菜碱两性表面活性剂N,N-二羟甲基-N-(对十二烷基苯亚甲基)丙铵基(2-羟基)丙磺基甜菜碱,并利用红外光谱对目标产物进行结构表征。对新型羟基磺基甜菜碱表面活性剂进行界面张力、吸附性能和乳化性能的评价,并对比其他两种类型表面活性剂,同时对目标产物的机理和适用性进行分析。结果表明,新型羟基磺基甜菜碱表面活性剂(NHSB)由于添加苯环与疏水性长链的结构能有效改善表面活性剂性能。在NHSB质量分数为0.43%时,可降低至超低界面张力10-3 mN/m。在一定的质量分数范围,其吸附量均小于2.1mg/g,并且在乳化60min后吸水率基本保持稳定,且吸水率在40%以下,具有相对较好的表面活性剂性能。最后通过室内低渗透岩心驱油实验表明,该表面活性剂能提高采收率5.64%。     

超低界面张力驱油用表面活性剂的研究及应用

以十二烷基甜菜碱和脂肪酸酰胺两种表面活性剂为主要原料,研发了一种高活性、耐温、抗盐、超低界面张力的表面活性剂CS-6.实验结果表明:在40℃~80℃、矿化度10 000~100 000mg/L、表面活性剂溶液浓度0.3%~0.6%的情况下,油水间的界面张力均可达10-4mN/m数量级.同时该表面活性剂体系具有较好的乳化能力,且抗吸附性强,驱替实验效果良好.     

磺酸盐表面活性剂助剂体系优化及抗性研究——以太北SⅡ组磺酸盐表面活性剂为例

为实现降压增注效果,太北SⅡ组采用磺酸盐表面活性剂降低油水界面张力(IFT),需要对表面活性剂配方进行优化调整。通过对醇类和盐类助剂种类和浓度的筛选降低油水界面张力(IFT),并对表面活性剂抗性及最佳应用条件进行考察。结果表明,质量分数为0.1%~0.8%乙醇和正丁醇与磺酸盐混合试剂对IFT的作用效果优于甲醇、正丙醇和丙三醇;随着盐类质量分数升高,IFT先降后升,曲线呈现斜L型;表面活性剂在50℃地层中15d内活性较好;矿化度对油与表面活性剂之间的IFT影响趋势近似"Ω"型,偏碱性条件对表面活性剂作用是有利的。岩心驱替试验表明,优化后的表面活性剂可实现降压18.7%,效果较好。     

支链化聚氧乙烯醚磺酸盐溶液的界面张力性质

利用旋转滴界面张力仪研究了不同烷基链长的支链脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐异十六烷基聚氧乙烯醚磺酸盐(i-C16EO5S)、异十八烷基聚氧乙烯醚磺酸盐(i-C18EO5S)和异十二烷基聚氧乙烯醚磺酸盐(i-C20EO5S)溶液与正癸烷之间的动态界面张力,考察了表面活性剂质量分数、盐质量分数、二价离子对界面张力的影响.实验结果表明:与相同链长的直链表面活性剂相比,支链化结构有利于界面张力的降低,适宜条件下iC16EO5S的界面张力可达10-2 m N/m数量级;Na Cl可加快i-CnEO5S向界面的吸附速度,高盐质量分数条件下i-CnEO5S的动态界面张力出现最低值,曲线呈现"V"形,且瞬时界面张力可达10-3 m N/m数量级;二价离子的存在促进表面活性剂吸附膜的紧密排列,低浓度条件下有利于界面张力的降低,但二价离子浓度较高时破坏表面活性剂的亲水亲油平衡,造成界面张力稳态值明显升高.     

NNMB/NAPS二元体系与原油界面张力研究

室内在模拟中原油田油藏温度条件下研究了双子表面活性剂NNMB与疏水缔合聚合物NAPS二元复合体系与原油的界面张力.考察了NNMB、NAPS、NaCl对二元体系/原油界面张力的影响.结果表明:NAPS对NNMB溶液界面张力值没有明显的影响;NNMB/NAPS二元体系中加入一定量的氯化钠,可以增加表面活性剂降低界面张力的效率;该体系与原油间的最低瞬态界面张力均低至10-3mN/m.这种新型二元体系对于高矿化度油藏提高原油采收率具有很大的应用前景.     

两性/阴离子型表面活性剂协同增强起泡性能研究

利用Waring Blender法研究了不同矿化度下两性离子表面活性剂十六烷基磺基甜菜碱(HDPS)与阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)单一体系和复配体系的起泡性能,分析了两性/阴离子型表面活性剂间相互作用对起泡性能的影响。结果表明,由于两性和阴离子型表面活性剂亲水基间的静电吸引作用既增强了复配体系的表面活性,又促进了复配体系在气液表面形成更加紧密的吸附膜,因而在清水和高矿化度水质中,HDPS/SDS复配体系的泡沫综合指数均高于单一表面活性剂体系,表现出协同增强泡沫性能的作用。     

膦酸盐防垢剂对复配体系-桩西原油界面张力的影响

含碱复合驱容易产生结垢问题,通常需要加入防垢剂,为研究防垢剂的加入对体系界面张力的影响,选取SLPS（胜利石油磺酸盐）、OPP4（辛基酚聚氧乙烯醚磷酸酯盐）和PBET17（十八烷基二甲基羟丙基铵磷酸酯盐与十六烷基二甲基羟丙基铵磷酸酯盐的混合物）3种不同类型驱油用表面活性剂在低浓度碱条件下和有机膦酸盐防垢剂进行复配,测定了复配体系与桩西原油的动态界面张力曲线。结果表明,单独使用表面活性剂不能将界面张力降至0.01mN/m以下,使用表面活性剂与碱的复配体系也不能有效地降低界面张力。有机膦酸盐与表面活性剂、碱复配后具有理想的协同效应,多数复配体系都可将油-水界面张力降至低或超低界面张力区域,甚至10^-4mN/m以下。     

气液界面上磺基甜菜碱两性表面活性剂分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了两性表面活性剂十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱在气-液界面的聚集结构,分析了影响液膜稳定性的因素。结果表明,界面生成能对界面膜的稳定有重要作用,增加表面活性剂在液膜上的浓度利于界面膜的稳定。通过表面活性剂头基与水分子之间的径向分布函数,可把表面活性剂周围的水分子分为3种类型:结合水、捕获水和自由水。其中表面活性剂通过氢键、静电作用等束缚结合水和捕获水的能力与液膜稳定性密切相关,模拟发现磺基甜菜碱对水分子具有强烈的结合作用,是泡沫稳定的重要影响因素。     

阴⁃非离子表面活性剂对稠油乳化的影响

为了探究不同类型阴⁃非离子表面活性剂对稠油乳化的影响,获得其构效关系,针对某油田某稠油区块原油,选择了6种单体型阴⁃非离子表面活性剂C14E3C、C14E5C、C14E7C、C14E9C、C16E3C、C18E3C,两种Gemini型阴⁃非离子表面活性剂OP4、OP15,利用旋转滴界面张力仪和稳定性分析仪,考察了表面活性剂质量分数、油水质量比以及聚合物对油水界面张力、原油乳状液粒径、稳定性等的影响规律。结果表明,单体型随着氧乙烯（EO）基团的增加,乳状液的稳定性变化不大,而烷基链的增长会小幅度增加乳状液的稳定性。对于Gemini型阴⁃非离子表面活性剂,EO基团个数的增加会小幅度增加乳状液的稳定性。单体型相较于Gemini型有较小的分子尺寸,界面张力稳态值普遍偏低。同时,聚合物的加入会提高乳状液的稳定性。     

Gemini型表面活性剂三元复合体系性能和驱油效果

以胱氨酸钠和油酰氯为原料,通过一步反应合成了一种新型阴离子Gemini表面活性剂二油酰胺基胱氨酸钠(Sodium dioleoylamino cystine,SDOLC),利用Texas-500C型界面张力仪和MCR301流变仪研究了Gemini型表面活性剂/HPAM/碱三元复合体系降低油水界面张力性能和黏弹性能,在均质和非均质岩心中评价了体系的驱油效果。结果表明,HPAM的加入不影响Gemini表面活性剂和碱复合溶液与原油界面张力最低值,但可以有效增加体系的黏度。综合考虑界面张力和黏弹性能,选择黏度44mPa·s且与大庆原油界面张力最低值2.4×10-2 mN/m的含质量分数为0.18%HPAM、0.1%SDOLC、0.15%NaOH和0.06%HEDP·Na4体系作为Gemini型表面活性剂三元复合驱油体系。注入0.6PV该体系在均质岩心中水驱基础上可提高采收率26.11%,在非均质岩心中水驱基础上可提高采收率22.25%。     

普通稠油SP二元复合驱波及系数与驱油效率的关系

改变甜菜碱表面活性剂的质量分数建立具有相同黏度不同界面张力的二元复合驱油体系,通过填砂管驱替实验评价驱油体系提高胜利普通稠油采收率的能力。结果表明,二元体系提高采收率的幅度随着表面活性剂质量分数的增大而减小;添加少量(质量分数0.01%)的表面活性剂,能够降低界面张力,但是高于超低界面张力值(10-3 mN/m),二元复合体系的采收率获得较大的提高,聚合物与表面活性剂产生良好的协同效应。微观驱替实验表明,扩大波及系数能更为有效地提高普通稠油化学驱采收率。降低界面张力至超低值能够提高洗油效率,但会降低复合体系扩大波及系数的能力,从而影响采收率的提高。     

东辛原油组分-地层水界面扩张流变研究

从东辛原油中分离得到饱和分、芳香分、胶质、沥青质以及酸性组分,通过滴外形分析方法研究了各原油组分模拟油与地层水问的界面张力及界面扩张流变性质。结果表明,各类活性组分都具有界面活性,酯类组分的水解使得饱和分在高浓度时降低界面张力能力较强;扩张弹性随质量分数增大通过一个极大值,其高低顺序为：饱和分〉芳香分≈沥青质〉胶质≈酸性组分;饱和分中蜡组分在高浓度时以蜡晶形式析出,大大增强界面膜强度,造成较高的弹性,同时界面反应过程导致其较高的黏性。     

复合碱三元体系与含CO_2二类油层适应性研究

针对大庆北一区断东二类油层强碱三元复合驱现场试验,分析了试验区中心井伴生气中CO2含量的变化趋势以及和三元液的化学作用规律,研究了氢氧化钠和碳酸钠复配三元体系的界面张力、黏度特性、驱油效率。其中HPAM质量浓度2 000mg/L、重烷基苯磺酸盐质量分数0.3%、氢氧化钠质量分数0.8%、碳酸钠质量分数0.4%组成的复合碱三元体系(简称F21)综合性能较优。复合碱(F21)三元体系2h的平衡界面张力低至6.5×10-3mN/m;复合碱(F21)三元体系的黏度比强碱体系增加28.5%,且三元体系黏度随复合碱强度减弱而升高;复合碱(F21)三元体系比水驱采收率提高24.4%,和强碱体系化学驱采收率接近;非均质模型化学驱采收率比均质模型降低2.4%。     

高分子质量聚合物二元体系在低渗透油层适应性研究

选用相对分子质量在（1．6～1．9）×107的S N F3640D聚合物,测试了该种聚合物在天然低渗透岩心上的流动性、岩心孔隙中的黏度、与甜菜碱表面活性剂二元体系的界面张力以及驱油效率。结果表明,该种聚合物在天然低渗透油层上有较高的阻力系数与残余阻力系数,表现出良好的注入性能和流度控制能力;在岩心孔隙中的黏度损失率低于低分子质量7．0×106聚合物;其甜菜碱二元复配体系与原油间的界面张力能够达到极低（10-3 mN/m）。通过天然低渗透岩心上的驱油实验可知,该种聚合物单独聚驱的化学驱采收率达到7．85％,与其复配的甜菜碱二元体系的化学驱采收率达14．75％左右,远远高于低分子质量7．0×106聚合物的采收率。因此,该种聚合物与低渗透油层有较好的匹配性,对低渗透储层的开发具有一定的指导性。     

弱碱三元复配体系筛选研究

将SS、SHSA-HN6两种表面活性剂和KYPAM、ZL-Ⅱ型两种聚合物以及弱碱Na2CO3进行复配,对复配体系进行黏弹性研究、界面张力的评价以及在纵向非均质人造岩心上进行物理模拟驱油实验,从各种复配体系中选出最佳的弱碱三元复配体系应用于现场试验。结果表明,每种复配体系的黏度都随剪切速率的增大而下降,不同类型的活性剂基本不影响KYPAM三元复合体系的黏度,而对ZL-Ⅱ型三元复合体系的黏度却有所影响。不同复配体系的弹性都随着剪切速率的增加而增加,几种复配体系的弹性基本相同。4种复配体系均在15min内达到超低界面张力,且稳态界面张力都保持在超低范围内,两种表面活性剂都有较好的降低界面张力的能力。在驱油效果评价上,SS所形成的三元体系驱油效果均好于SHSA-HN6所形成的三元体系,KYPAM和ZL-Ⅱ型两种聚合物的三元复合体系的驱油效果KYPAM的占优。     

辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐的合成与界面张力的测定

以辛基酚聚氧乙烯醚（OP-4）和氯化亚砜（SOCl2）为原料,经氯代和磺化合成了辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐（OPES-4）,利用高效液相色谱法和两相滴定分别对各步反应收率进行了测定,对合成条件进行了优化。结果表明,氯代反应以吡啶为催化剂在70℃下反应2h即可完成;磺化的最佳反应条件为：以亚硫酸钾为磺化剂,与氯代辛基酚聚氧乙烯醚物质的量比1.3∶1,在170℃下反应4h,收率可达82.6%。利用红外光谱仪和核磁共振波谱仪对产物结构进行了表征;同时考察了不同矿化度下OPES-4浓度和油水动态界面张力的关系,得到了OPES-4适用的最佳NaCl质量分数在16%～20%,界面张力最低可达1.5×10-2mN/m。     

聚合物/表面活性剂驱模拟采出水的乳化稳定性

以成分相对简单的轻质油(V(石油醚):V(苯)=9:1)作为模拟油取代成分复杂的原油配制模拟采出水,详细探究了驱油剂影响聚合物/表面活性剂二元复合驱采出水乳化稳定性的机理。采用超低界面张力仪、Zeta电位分析仪和界面流变仪对油水界面张力、油滴表面Zeta电位和油水界面流变进行测定,研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM,聚合物)、石油磺酸盐(WPS,表面活性剂)和矿化度对模拟采出水油水分离性能的影响。研究结果表明:WPS能够降低油水界面张力,使模拟采出水更加稳定。HPAM能够增加模拟采出水体相黏度,但对其最终乳化稳定性影响较小。矿化度增加显著增强了模拟采出水乳化稳定性,从而为进一步加深对采出水乳化稳定性的研究提供借鉴。