油砂的ζ电位对MD-1膜驱剂吸附的影响及吸附动力学和热力学研究

采用静态吸附法研究了不同pH值下MD 1膜驱剂在大庆主力油藏洗油油砂上的吸附特性。实验结果表明油砂悬浮液的pH值明显影响油砂粒子表面的带电性,大庆主力油藏油砂的pHzpc=2.58,pH<2.58时油砂的表面带正电,pH>2.58时,油砂的表面带负电,且pH值越高,表面负电荷越多。油砂对MD 1膜驱剂的饱和吸附量As随ζ电位的降低很快增加,电位是决定吸附的主要因素。当ζ电位降到一定值(约为-60mV)以下时,饱和吸附量As几乎不再随ζ电位的降低而变化。吸附动力学研究表明,油砂颗粒表面电位越低,对MD 1膜驱剂的吸附活化能越小,要克服的吸附势能垒越低,吸附MD 1膜驱剂的速度越快,吸附MD 1膜驱剂的静电作用越强。温度对吸附速率影响不大。吸附热力学研究表明,吸附过程是自发且放热的,而且放热很大,pH=10.03时ΔH=-79.33kJ/mol,pH=4.04时ΔH=-38.84kJ/mol。pH值越高,放出的热越多,吸附后体系越稳定。pH越高,油砂表面电荷量越大,越有利于MD 1膜驱剂的吸附。图5表2参14。     

MD-1膜驱剂在油砂表面的吸附及润湿性研究

分子沉积(MD)膜驱油是提高原油采收率的一种新方法。在题示实验研究中所用MD膜驱剂MD 1是一种分析纯单分子双季铵盐,油砂未洗油,取自辽河兴隆台109井。介绍了溴百里酚蓝为指示剂测定水溶液中MD 1质量浓度的方法,在10～300mg/L范围内溶液吸光度与浓度之间有良好的线性关系。MD 1在油砂上的吸附很快,在25℃下4h即基本达到平衡,吸附量随MD 1溶液pH值升高而增大,pH值在2～4之间时增加快,在4～9之间时增加慢,在9～12之间时又增加快,由此确定吸附主要是静电作用的结果,油砂表面的电荷性质和电荷量是决定吸附的主要因素。吸附等温线符合Langmuir定律,即为单分子层吸附,计算求得25℃和40℃时饱和吸附量分别为13.04和12.68mg/g油砂,吸附热为-15.2kJ/mol。在吸附MD 1后的油砂上汽油的相对接触角由43.68°增大至49.56°,油砂表面亲油性减弱,亲水性增强。在油砂上吸附成膜时放热,成膜表面润湿性改变,是MD膜驱剂提高原油采收率的2个重要因素。图4表1参12。     

MD-1膜驱剂在石英砂上的吸附

分子沉积(MD)膜驱油技术是依靠MD膜驱剂分子在油藏体系的各种界面上通过静电作用形成单层MD膜释放热量,从而提高原油采收率的新型技术。利用静态吸附法研究了不同pH值下MD-1膜驱剂在石英砂上的静电吸附特性,并进行吸附动力学和热力学分析。实验结果表明,MD-1膜驱剂在石英砂上的吸附主要由静电作用引起的,其吸附量随着pH值的增加而增大。动力学计算表明,pH值越高,石英砂表面所带负电越多,对MD-1膜驱剂吸附的活化能越低,吸附MD-1膜驱剂的速度越快;热力学计算表明,MD-1膜驱剂在石英砂上的吸附受pH值影响较大。pH值越高,石英砂表面所带负电越多,石英砂与MD-1膜驱剂间的静电引力越大,MD-1膜驱剂在石英砂上的理论饱和吸附量越大,吸附放热越多。     

MD膜驱剂驱油机理探讨

MD膜驱油已成为提高采收率的一种新方法。为了深入认识其驱油机理,实验测定了从兴隆台油田驱油现场取得的两个MD膜驱剂样品MD A100和MD A200的表面张力和界面张力、表面润湿性、表面电性并进行了讨论。MD A100为单分子双季铵盐MD 1的250g/L水溶液,MD A200为MD 1同系物的180g/L水溶液。结果表明:MD膜驱剂没有表面活性和界面活性,不是表面活性剂;MD膜驱剂能改变表面润湿性,可将强水湿表面(相对接触角为4.2°)转变为中性润湿(1800mg/LMD A100和MD A200溶液的相对接触角为89.9°和88.4°),可将油湿表面(114.1°)转变为中性润温(分别为90.2°和91.5°)。MD膜驱剂溶液能改变表面电性,当MD膜驱剂的质量浓度由600mg/L增加到900mg/L(亲油砂)或由900mg/L增加到1200mg/L(亲水砂)时负电表面转变为正电表面,即存在一个zeta电位为零的浓度。这说明MD膜驱剂驱油时润湿反转机理和表面电性反转机理起主要作用,也即MD膜驱剂的强烈吸附作用改变了砂岩表面的性质,引起原油存在状态的变化,从而有利于原油的采出。表3参7。     

MD-1膜驱剂溶液的性质

分子沉积(MD)膜驱油技术是依靠MD膜驱剂在油藏体系的各种界面上单分子层静电吸附释放热量，从而提高原油采收率的新型技术。考察了MD-1膜驱剂溶液的电导率、粘度和其在原油中的分配。结果表明，MD-1膜驱剂属表面非活性物质，其水溶液不存在“胶束”状态；MD-1膜驱剂的加入不增加驱替流体的粘度，不改变油-水流度比，膜驱油机理与聚合物驱不同。随着MD-1膜驱剂质量浓度的增加，其相应油-水分配系数明显降低，MD-1膜驱剂质量浓度小于200mg／1时．其相应油-水分配系数随着质量浓度的增加明显降低，而浓度大于200mg／1时，油-水分配系数一般小于0．1；相同条件下，原油中的胶质和沥青质含量越多，MD-1膜驱剂在油、水两相间的分配系数越高。MD-1膜驱剂的油-水分配系数远小于1，说明其在油相中的溶解量很小。     

高岭土悬浮液的ζ电位对 MD 膜驱剂吸附性能的影响

采用静态吸附法研究了 MD-1膜驱剂在高岭土上的吸附特性.结果表明, 高岭土悬浮液的 pH 值显著影响其颗粒表面的带电性,ζ电位是决定高岭土对 MD-1膜驱剂吸附的主要因素, 饱和吸附量 As随着ζ电位的降低而增加.当高岭土的 pHzpc=3.14, 且悬浮液的 pH＞3.14时, pH 值越高, 表面负电荷(带电量)越多, MD-1膜驱剂在高岭土颗粒上的吸附量越大.动力学研究发现, 高岭土颗粒表面电位愈低, 对 MD-1膜驱剂的吸附活化能越小, 要克服的吸附势能垒越低, 吸附 MD-1膜驱剂的速度越快, MD-1膜驱剂与高岭土颗粒间的静电相互作用越强.温度对吸附速率影响不大.热力学研究表明, 碱性条件下吸附过程是自发且放热的, pH 值愈高, 放出的热量愈多, pH=10.56时, ΔH=-36.31 kJ/mol.     

MD-1膜驱剂溶液的界面特性研究

以非离子、阳离子、阴离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚OP－10、十六烷基三甲基溴化铵CTAB、十二烷基苯磺酸钠SDBS作对比剂，在20℃用吊环法实验测定了膜驱剂MD－1（一种单分子双季铵盐）水溶液的表面张力和界面张力。MD－1水溶液的表面张力基本上不随溶液浓度而定，其值约71．5mN/m，比纯水表面张力理论值仅约低2％，说明MD－1不具有表面活性，是表面非活性物质。模拟油（1％胶质沥青质的煤油溶液，胶质沥青质为辽河兴隆台原油在体积比2：3的甲醇／苯中的沉淀物）与MD－1水溶液之间的界面张力在MD－1浓度增至25mg/L时开始下降，250mg/L时降至稳定值（20mN/m左右），只下降36％，不形成低界面张力体系。界面张力下降是MD－1在界面吸附富集的结果。模拟油与1000mg/L OP－10＋MD－1混合水溶液之间的界面粘度随MD－1浓度（0，300，500mg/L)增加而降低，降低幅度在低转动角速度下随角速度增加而增大，在高角速度下趋于一致.讪于OP－10不具有与MD－1相互作用的基团，加入MD－1引起界面粘度（即界面膜强度）降低，是MD－1与胶质沥青质作用的结果。图4参10。     

三元复合驱油体系粘弹性及界面活性对驱油效率的影响

实验研究了大庆油田所用ASP三元复合驱替液的驱油效率与碱浓度之间的关系。在45℃(大庆油藏温度)下,随碱浓度增大(0～1.5×104mg/L),NaOH/ORS 41/HPAM蒸馏水溶液在全部实验剪切速率范围内的粘度及在全部实验剪切振荡频率范围内的损耗模量、储能模量、松弛时间均不断下降,表明溶液粘弹性不断减小;溶液与原油间的动态界面张力(60min稳定值)基本上不受聚合物浓度的影响,而随碱浓度的增大而下降,在碱浓度≥8.0×103mg/L时达到超低值(10-3mN/m)。用注入水(矿化度3.7×103mg/L)配制的相同ORS 41和HPAM浓度、不同碱浓度(0、3.0×103、6.0×103、1.2×104mg/L)的ASP溶液在不同岩心上的驱油效率变化规律有很大不同,水驱后提高采收率的幅度,在人造非均质岩心上在碱浓度3.0×103和6.0×103mg/L时达到高峰值,在标准长度和加长至两倍长度的两组天然均质岩心上随碱浓度增大而逐步提高,在碱浓度增大至1.2×104mg/L时略有降低。高碱浓度ASP溶液尽管具有超低界面张力,但由于粘度低、粘弹性低,驱油效率也低;油水界面张力在10-1～10-2mN/m、粘弹性(和粘度)较高的ASP溶液在岩心上驱油效率最高;超低界面张力不是绝对必要的。图4表2参11。     

MD膜驱剂在蒙脱土及中原油砂上的吸附性能

用静态吸附法研究了MD膜驱剂在蒙脱土及中原油砂上的吸附性能和机理。在pH值为2～12范围内。蒙脱土及中原油砂颗粒对膜驱剂的静电引力随电位降低而增大。蒙脱土离子交换容量大,主要为离子交换吸附．吸附量较大．吸附能垒低,吸附速率大．单位吸附的能量变化不大。中原油砂主要为离子对吸附．吸附量小．有一定能垒．单位吸附放热量较大。     

分子沉积膜驱油效率实验及影响因素分析

研究了分子沉积膜驱油剂的驱油效率。通过岩心驱替实验,考察了岩心渗透率、段塞尺寸（宏观和微观条件下）、膜剂浓度和阳离子度、吸附时间、温度等因素对膜剂驱油效率的影响。实验结果表明,膜剂驱油能有效提高原油采收率,岩心渗透率和温度对膜剂驱油效率影响较小,段塞尺寸、吸附时间和膜剂阳离子度对驱油效率有一定的影响,较高的膜剂浓度有利于提高采收率。当膜剂质量浓度为1 500 mg/L、膜剂阳离子度大于24%、膜剂注入体积约为1 PV、吸附时间12 h以上时,可获得较高的原油采收率。     

Experimental Investigation of Surfactant Partition in Heavy Oil/Water/Sand Systems

Abstract

Surfactant adsorption on reservoir rocks or sands is one of the major factors that may significantly reduce the effectiveness of an alkaline/surfactant flood for oil recovery. It is difficult to determine the surfactant adsorption by measuring the difference between surfactant concentrations before and after adsorption when the water phase contains fine oil drops. In this study, an extraction method was used to quantitatively determine the adsorptions of surfactant on sand and at oil-water interfaces in an alkaline/surfactant flood for heavy oil recovery. Experimental results showed that the formation of emulsions dramatically reduced surfactant loss to sand surface. The adsorptions of surfactant on sand and at oil-water interface were determined under various alkaline concentrations and salinities. The results provide useful information for evaluating and predicting surfactant adsorption in alkaline/surfactant flooding for enhanced heavy oil recovery.     

静电纺丝聚氯乙烯吸附材料除油机理分析

为了处理含油工业废水,通过静态试验、动态试验结合红外谱图、SEM照片、孔隙率的测定,对静电纺丝聚氯乙烯过滤吸附材料的除油机理进行了研究.结果表明:高分子有机膜除油率的大小与原水的油含量有关.油含量越大,膜对油的去除率越高,达到吸附饱和的时间也越短.在用φ-ЛφC-2聚氯乙烯膜进行动态实验的过程中过膜压力随着运行时间的延...     

车用燃料油吸附法深度脱硫技术进展

综述了车用燃料油吸附法深度脱硫的技术及吸附机理,主要包括物理吸附脱硫、化学吸附脱硫、络合吸附脱硫和选择性吸附脱硫等。物理吸附是极性吸附,吸附剂对硫化物的选择性差,难以对燃料油进行深度脱硫;化学吸附能对燃料油进行深度脱硫,但吸附温度和吸附剂再生温度较高;络合吸附和选择性吸附脱硫技术操作条件温和、投资和操作费用低,能深度脱硫,可生产硫含量小于50μg/g的低硫车用燃料油,但目前吸附剂对含硫芳烃的选择性和容硫量还较低,不能满足工业应用的要求。     

新型油气回收吸附剂HBY-1的吸附性能研究

对新型油气回收吸附剂HBY-1的吸附、解吸性能进行了研究。试验结果表明,室温下,在甲苯浓度为10 000μL/L、空速为200～400h-1、解吸时间为2h、解吸温度为22℃时,HBY-1对甲苯的平衡吸附容量为28.0％,解吸速率为23.0g/h,高于活性炭;在油气浓度为140 000μL/L、解吸时间为2h、解吸温度为22℃时,HYB-1的吸附热比活性炭低17.1kJ/mol,而HYB-1的解吸速率为18.0g/h,是活性炭解吸速率的1.5倍,说明HYB-1的安全性和回收性能均优于活性炭。     

柴油吸附脱硫技术研究进展

吸附脱硫是一项具有广阔发展空间及应用前景的脱硫技术,具有操作简单、投资少、无污染、适合于深度脱硫等优点。详细介绍了S-Zorb diesel、MeND、IRVAD、PSU-SARS、Exxon diesel及其他吸附脱硫技术的研究进展情况。     

吸附法燃油超深度脱硫的研究进展

传统的加氢脱硫工艺能耗高且难以超深度脱硫,而吸附脱硫成本相对较低,可超深度脱硫。综述了吸附法燃油超深度脱硫的研究进展。吸附脱硫技术分为物理吸附脱硫和反应吸附脱硫。物理吸附脱硫技术存在的关键问题是,燃油中相对大量的芳烃和烯烃等组分会与有机硫化物形成强烈的竞争吸附,导致吸附剂脱硫选择性及脱硫量较低;反应吸附脱硫技术由于在吸附剂表面将有机硫转化成了其他形式的更易吸附的硫化物,然后再吸附脱除,因而吸附脱硫选择性较高。目前,还原型反应吸附脱硫技术S-Zorb工艺已投产,而近年来发展迅速的氧化型反应吸附脱硫技术由于可在常温常压下进行,且不消耗氢气,极具应用前景。     

油田含CO2伴生气变压吸附材料实验研究

变压吸附工艺是国内小规模CO_2驱产出气处置的常用手段,而吸附剂是吸附分离的基础。选用6种沸石类吸附剂,测试了CO_2/CH4单组分吸附平衡等温线,分析了温度对吸附量的影响。优选了两种材料进行了CO_2-CH4混合气体竞争吸附实验,重点分析了温度、压力、气体组分、CO_2含量等因素对吸附剂吸附分离效果的影响,评价了油、水含量对吸附剂的损伤。实验结果表明:吸附剂的分离系数与混合气体中CO_2含量无明显相关性,但吸附体系压力的变化对混合气体分离效果影响较大。在初始气体CO_2摩尔分数50%、温度20℃、压力2.5MPa条件下,优选的吸附剂13X对混合气体的分离系数为25。油水的存在会对吸附剂的分离性能产生较大影响,在温度20℃、压力2.5 MPa、13X吸附剂含水摩尔分数10%及含油摩尔分数10%条件下,吸附总量分别下降32%和78%,分离系数分别下降48%和78%。     

复配烷基苯磺酸盐在大庆油砂上的吸附

考察了9种结构明确的烷基苯磺酸盐经五种分布形式复配得出的五种相对分子质量的复配烷基苯磺酸盐在大庆油砂上的吸附,探讨了温度、盐、碱、醇加量对复配烷基苯磺酸盐体系在大庆油砂表面吸附量的影响。结果表明,复配体系在油砂表面的吸附量随着温度的升高而降低,随NaCl、Na2SO4浓度的增加而增加,随MgSO4浓度的增加先缓慢增加后有所降低,随NaOH和Na2CO3含量的增加而增加,随着NaHCO3和KHCO3含量的增加而降低,随着醇浓度及醇碳链的增加而逐渐降低;异丁醇对复配体系在油砂表面吸附的影响依次大于叔丁醇、正丁醇。图10表1参10     

燃料油选择性吸附脱硫研究进展

依据燃料油中硫化物与吸附剂表面活性点相互作用的类型,综述了π络合吸附、S—M配位吸附、酸性位吸附和多活性位吸附等选择性吸附脱硫方式的研究进展。认为通过结合多种选择性吸附原理,制备具有多种活性位的吸附剂,达到深度脱硫过程中高选择性和高吸附容量的目的,是燃料油深度脱硫吸附剂研究和开发的主要方向。     

聚合物驱采出液游离水沉降脱除试验

针对聚合物驱采出液的游离水脱除问题，开展了恒温静止分层模拟试验，测试了沉降时间、聚合物含量，加药量及沉降温度对沉降效果的影响规律，并测试了聚结填料的作用效果。试验结果表明，在沉降时间相同的条件下，随采出液中PAM含量的增加，脱后污水含油量近似呈线性增加；随破乳剂用量的增加，脱后污水含油量迅速下降，但当达到临界用量时，除油效果就不再增强。升高沉降温度有利于提高脱水质量；在空罐中加装聚结填料，有明显的除油效果。