碱对烷基苯磺酸盐吸附损失的影响研究

研究了有效物含量50％的两种国产工业品重烷基苯磺酸盐HAILS在大庆洗油油砂上的吸附及外加碱的影响。实验温度45℃，HABS溶液用矿化度3．83g／L的模拟油藏盐水配制。随溶液浓度增大，HAILS样品1（M=427，CMC=0．86g／L）在0．5～1．0g／1，浓度区间显现吸附峰．最大吸附量1．29mg／g砂，在1．0～3．0g／L浓度区间吸附量缓慢下降。在外加碱影响实验中使用8．0g／LHAILS溶液。HABS样品1和样品2（M=440，CMC=0．78g／L）的吸附量，在外加NaOH浓度分别为6．0～11g／L和4．0～9．0g／L时低于无碱吸附量，最小吸附量分别为无碱吸附量的68％和53％，外加NaOH浓度≥12g／L时吸附量高而稳定。在外加Na2CO3浓度低于～3．0g／L或外加NaOH＋Na2CO3浓度低于-8．0g／L时，HABS样品2吸附量低于无碱吸附量，外加碱浓度再增大时则迅速升高。加入Na3PO4＋Na2CO3，加量≤12g／L时，HAILS样品2吸附量稳定而显著降低，其原因尚不明了。HABS样品1在储层岩心中的动态吸附量和在油砂上的吸附量随NaOH浓度的变化规律相同，岩心吸附量不到油砂吸附量的1／10。图4表5参8。     

复配表面活性剂/碱驱油体系中石油羧酸盐与重烷基苯磺酸盐的吸附研究

在45℃下测定了石油羧酸盐(室内制品O126，工业品ICO435)和重烷基苯磺酸盐(工业品WGN和ORS-41)从混合溶液中的吸附量。配液用水为大庆采油四厂净化污水，矿化度为4．3g／L。在静态吸附测定中波固比(mL／g)范围为1：8～8：1。在人造岩心粉上，O126/WGN(2．4／0．6g／L)溶液中O126和WGN的静吸附量随波固比的增大而增大；加入电解质NaOH，NaCl或Na2CO3(9．0g／L)使吸附量增大，其中Na2CO3的影响程度较小；在液固比1：4下，吸附后的不含和含电解质的溶液中O126和ORS-41的摩尔浓度比大体上接近初始比值(0．7971)。在大庆去油油砂上，吸附后ICO435/WGN／Na2CO3(5．33／0．67／10．0g／L)溶液中ICO435与WGN的摩尔浓度比，在液固比1：4时为0．9063，接近初始比值(0．8919)。在人造岩心驱油中，注入O126／ORS-41／NaOH／HPAM(0．77／0．82／12．0／1．2g／L)驱油溶液0．3PV和HPAM(0．8g／L)溶液0．3PV后，流出液中O126和ORS-41的质量浓度与初始质量浓度之比随累计流出体积(0．31～3．49PV)的变化趋势大体上是一致的。因此认为：在接近实际驱油过程的液固比下(1：3～1：4)，石油羧酸盐和重烷基苯磺酸盐的色谱分离较弱，在驱油液中可大体上保持初始比例。图1表4参5。     

石油磺酸盐组分的结构与性能关系

 以绥中低凝环烷基馏分油为原料, 以三氧化硫为磺化剂, 在单管降膜式磺化反应器中合成了石油磺酸盐NPS. 采用溶剂萃取法将NPS按平均相对分子质量的不同分离为若干组分, 采用元素分析、¹H-NMR及¹³C-NMR表征各组分的分子结构, 并测定了它们的界面张力、临界胶束浓度(CMC)和在孤岛地层砂上的吸附量. 采用室内模拟驱油实验考察了NPS各组分的驱油性能. 结果表明, NPS的界面化学性质与其分子结构密切相关. NPS浓度在CMC左右, 其吸附量达到最大值; NPS各组分的界面活性和吸附性质有较大差异. NPS各组分的驱油效率不同, NPS与Na₂CO₃、NaOH、NaCl及Na₂SO₄等电解质复配后, 油-水界面张力降低, 驱油效率大大增加.     

重芳烃磺酸盐在砂岩表面相对接触角的测定

所报道的重芳烃磺酸盐(HPS)S)为一种工业石油磺酸盐，系炼厂催化裂化油抽提芳烃后剩余重质芳烃的工业磺化产物，除去工业品的挥发物，用液一液萃取法分离除去无机盐和未反应油，得到29．17％的提纯HPSS，用于接触角(θ)的测定，测定温度25℃。由表面张力(γ)曲线求得HPS的cmc为157．4mg/L。θ的测定基于多孔介质的Washburm方程，即H^2～t关系方程(H为渗透高度，t为时间)，包含的参数有θ，γ，η(粘度)及不可测的参数组合Cr^-。以浓度300mg／L的KPS(新疆石油磺酸盐)水溶液为标准溶液并设其在实验多孔介质(填砂管)表面的θ=0^ ，测出Cr^-值。通过H^2～t关系的测定与处理并利用这-Cr^-值，求得HPSS和KPS水溶液在填充砂粒表面的相对接触角θr，发现随溶液浓度增加(80～1600mg/L)，θr值分别在200mg/L和300mg／L处出现最低值。用经NaCl溶液处理的填砂管测定1000mg/L HPS水溶液的θr，随NaCl浓度增大(5～10g／L)，θr值先增大，再减小，又增大，但变化范围不大。给出了所测体系的H^2～t关系曲线及拟合直线斜率κ(=Cr^-γcosθ/2η)，讨论了相关的机理。图5表3参2。     

三元复合驱油各组分在大庆油砂上的吸附研究

实验测定了ASP驱油液各组分在大庆油田矿场试验区油砂上的静态吸附量和油藏岩心内的动态滞留量,考察了3种有机牺牲剂减少吸附量的效能,实验温度45℃,油砂由岩心制得,其岩石和粘土矿物组成已测,当溶液含12g/L碱（NaOH或Na2CO3),1200mg/L HPAM时,表面活性剂ORS41（Witco)和B（Stepan)在油砂上的吸附等温线均经过最大值,出现最大值时的平衡浓度分别为3．1和2．1mmol/L,预吸附牺牲剂生物表面活性剂RH（1．5g/L),石油羧酸钠（5g/L),木质素磺酸钠（10g/L)不改变吸附等温线的形状,但使表面活性剂吸附最大值降低60％－30％,ASP驱油液中,两种碱和HPAM在油砂上的吸附等温线均为Langmuir型,碱耗达到平衡需要20－30小时,NaOH的碱耗约为Na2CO3的2倍,HPAM的最大吸附量为0．4mg/g油砂,在不使用牺牲剂时,表面活性剂,碱（NaOH),HPAM在岩心内的滞留量分别为0．081,0．210,0．057mg/g岩心（注入0．6PV ASP驱油液,再水驱到4PV）,流出液中初见HPAM,NaOH和表面活性剂时的注入量分别为0．2,0．23,0．3PV,相对浓度达到最大时的注入量分别为0．9,0．9,1．0PV,各组分在岩心内的相对滞留量大小依次为表面活性剂,碱,聚合物。3种牺牲剂降低组分滞留的效果,在作为前置段塞时较混入主段塞中注入时略好。     

阴离子表面活性剂在含油和去油地层砂表面吸附的差异

为了了解阴离子表面活性在砂岩油藏岩石表面吸附的真实情况，对比研究了十二烷基苯磺酸钠（ABS）在含油和去油地层砂表面吸附的差异，地层砂取自胜利东辛油区辛11－531断块油藏，水洗风干，含油4．93％（称为油砂），此油砂经苯／乙醇（1：1）抽提脱油后烘干，为去油地层砂（净砂），吸附实验温度60℃，ABS在净砂上吸附较快，约10h吸附达到饱和，饱和吸附量为45．1μmol/g砂，在油砂上吸附较慢，吸附达到饱和至少需28h，饱和吸附量为35.6umol/L，较净砂饱和吸附量约低21％，ABS在油砂和净砂上的吸附等温线均呈S形，二者的差别是在高ABS浓度区油砂上的吸附量明显下降。，而净砂上的吸附量大体不变，油砂和净砂上ABS的吸附量在加入电解质量（NaCl,≤20g/L)时大幅度增加，加入碱（Na2CO3,≤5g/L)时略有减少，讨论了产生以上实验结果的原因，认为使用含油地层砂测定表面活性的吸附损耗更接近油藏地层实际情况，与不含油的净砂相比，表面活性剂在油砂上吸附较慢，吸附量较少，这有利于表面活性剂驱油作用的发挥，采用浓度适当高的表面活性剂段塞，可能效果更好。     

胜利石油磺酸盐驱油体系的动态吸附研究

石油磺酸盐表面活性剂驱油时在油藏中的吸附损耗、色谱分离会直接影响复合驱油体系协同效应的发挥,从而影响驱油效果。为此,用动态吸附实验考察了石油磺酸盐表面活性剂浓度对油砂吸附量的影响;考察不同长度填砂模型对胜利石油磺酸盐与助剂1^#混合物的色谱分离现象。结果表明,胜利石油磺酸盐浓度在10g/L以上时,油砂吸附量最大达4．8mg／g;胜利石油磺酸盐与助剂1^#之间存在色谱分离现象,且填砂模型越长,分离越明显,说明现场应用时,只要适当增加注入液浓度,复配协同效应可得到发挥。     

阳离子淀粉的干法合成及其堵水调剖剂性能初探

以环氧丙基三甲基氯化铵为醚化荆，用干法合成了阳离子淀粉，确定最佳合成条件如下：催化剂为NaOH。其用量为淀粉质量的1．2％，反应温度80℃，反应时间5小时，反应体系中水的质量分数为25％。取代度随醚化剂与淀粉摩尔比增大而增大，该摩尔比为0．9时取代度可达0．6以上，取代度在0．45以下时醚化剂反应效率超过80％。将20g／L的取代度～0．4的阳离子淀粉溶液与2．0～2．5g／L的HPAM溶液混合后在65℃下注入0．3m长岩心，对水相的封堵率超过90％（23和5．6时岩心），对油相的封堵率达98％（4．0时岩心）。在孤岛聚驱油田4口出聚严重的油井依次注入40g／L的取代度～0.4的阳离子淀粉溶液和2．0～2．5g／L的HPAM溶液并顶替至地层，3口井注入压力由0升至6MPa，日产液量、含水量大幅下降，产油量大幅上升，出聚量分别由807、1042、1500mg／L降至458、458、500mg／L；阳离子淀粉与HPAM生成的淀淀物堵塞可在地层稳定存在3个月以上。图5表4参12。     

阳离子聚多糖MM-1作为驱油剂的物化性能研究

测定了水溶性阳离子聚多糖（季铵基聚多糖）MS—1在粒径0．175～0．246mm的洗油油砂上的静态溶液吸附量，吸附等温线符合Langmuir吸附规律，温度对吸附量的影响小，25℃吸附量略大于60℃吸附量；MM-1的饱和吸附量远大于HPAM．25℃和60℃时分别为1592．1和1513.6μg／g。MM—1在油砂上的吸附量在pH=7．0时有最大值，随电解质硫酸钠加入量的增大（W44％）或MM-1阳离子度的增大（≤0．40）而不断增大并趋于平衡值。对产生以上实验结果的原因作了解释。在60℃吸附MM．1后分离出的油砂在蒸馏水中的zeta电位，随MM-1阳离子度的增大（0．05～0．40）而增大，由负值变正值．阳离子度为0．125时为零。MM-1在溶液中与原油和油砂的相互作用放热，放热量随MM-1浓度增大而增大，分别在浓度1．0g／L（与原油）和10g／L（与油砂）时出现最大值，此后趋于恒定。图8参14。     

重烷基苯磺酸盐在大庆油砂上的静态吸附损失研究

研究了在地层温度（45℃）下,重烷基苯磺酸盐（HABS）以及以其为主表面活性剂的配方物在大庆油砂上的静态吸附损失。结果表明,HABS由于具有较大分子截面分积和含有对电解质敏感的高摩质量成分,自纯水溶液中的吸附量较小,而自NaOH溶液中的吸附量显著增加。HABS自0.8g/dL NaOH溶液中的吸附符合Langmuir吸附,饱和吸附量为2.39mg/g油砂。HABS自0.6-1.2g/dL Na3PO4和Na2SiO3溶液中的吸附量为0.5-0.9mg/g油砂,约为自NaOH和Na2CO3溶液中的吸附量的三分之一。加入少量耐盐性表面活性剂如AES以及采用NaOH/Na3PO4复合碱有利于降低HABS的吸附量。以HABS为主表面活性剂的配方物自纯水溶液、1.0g/dL NaOH溶液和1.0g/dL Na3PO4溶液中的吸附量分别小于、相当于以及小于表面活性剂ORS－41相应吸附量。溶液中含有聚合物有利于降低表面活性剂的吸附损失。     

系列烷基芳基磺酸盐在大庆油砂上的吸附性能

利用静态吸附实验法研究了实验室自制的3种高纯度烷基芳基磺酸盐在大庆油砂上的吸附规律,并考察了吸附时间,温度,磺酸盐、盐、碱及醇含量对磺酸盐吸附量的影响。结果表明,磺酸盐在油砂上的吸附量随着其质量浓度和相对分子质量的增大逐渐增加,然后趋于平稳,随着温度和醇体积分数的降低、盐和碱浓度的增加而增大。吸附热力学研究表明,烷基芳基磺酸盐在油砂上的吸附等温线服从Langmuir等温吸附方程,计算得到的各参数均能很好地反映磺酸盐在油砂上的吸附特征;吸附动力学研究表明,Elovich方程能够更好地描述磺酸盐在油砂表面吸附量随时间的变化。     

甲烷在活性炭上吸附的实验及理论分析

为确定甲烷在活性炭上的等量吸附热和预测过剩吸附量的吸附模型,在温度区间268～338K、压力范围0～12.8MPa测试甲烷在Ajax活性炭上的吸附等温线。引用Ono-Kondo方程分析吸附数据,并由等量吸附线标绘和Henry定律常数确定等量吸附热。结果表明,标定参数后的Ono-Kondo方程预测甲烷过剩吸附等温线的相对误差小于2.5%;温度变化影响等量吸附热的数值,甲烷在Ajax活性炭上的等量吸附热和平均极限吸附热分别为17.25kJ·mol-1～21.5kJ·mol-1和22.5kJ·mol-1。应根据吸附天然气(ANG)系统在典型充放气过程中温度变化极值时的等量吸附热来设置吸附热管理措施。     

甲烷在活性炭上的超临界温度吸附实验及理论分析

为研发ANG吸附剂,本文选择比表面积为2074m2.g-1的活性炭SAC-02,在温度区间263.15K～313.15K、压力范围0 MPa～8MPa,应用Setaram PCT Pro E&E测量甲烷在SAC-02活性炭上的吸附等温线,并由D-A方程、Clausius-Clapeyron方程和Virial方程标绘分析了实验数据。结果表明,当压力高于0.08MPa时,确定参数后的D-A方程预测实验数据的相对误差小于5%;甲烷在SAC-02活性炭上的等量吸附热反映了甲烷在能量非均匀表面吸附的特点,数值为13.99kJ.mol-1～17.57 kJ.mol-1,极限吸附热随温度呈线性变化,其平均值为19.43kJ.mol-1。     

MTBE选择性吸附脱硫的研究

采用常温常压吸附法考察了各种分子筛吸附剂对模型溶液中二甲基二硫醚(DMDS)的吸附脱除性能。吸附活性结果表明,由于MTBE的强竞争吸附作用,仅ZSM-5分子筛可以从MTBE选择性吸附脱除DMDS,而其他分子筛均完全没有效果。ZSM-5所特有的十元环孔道是选择性吸附的关键。通过一系列过渡金属改性,结果显示,仅银离子改性吸附剂硫容上升。在模拟油中硫容从未改性的13.4mg/g提高到35.4mg/g。通过热重分析发现,S-M键的形成是选择性吸附脱硫的关键。     

构造煤的孔隙结构及对瓦斯吸附性实验研究

The pore structure and gas adsorption property of deformed coal with different degrees of metamorphism weretested by low-temperature nitrogen adsorption and isothermal adsorption experiments. The fractal theory and the Langmuiradsorption theory were used to analyze the experimental data. The test results showed that the deformed coal had more heterogeneouspore structures and open pores, and its specific surface area （SSA） and fractal dimension （D） were higher. Thereis a polynomial relationship between D and specific surface area as well as gas adsorption capacity （VL）. The gas adsorptioncapacity of deformed coal is influenced by pore structure, coal rank, deformation and stress together, among which the porestructure is the main influencing factor for the adsorption capacity of deformed coal. The test pressure could affect the accuracyof the adsorption constants a and b, so the highest experiment pressure should be greater than the actual pressure ofcoal seam in order to reduce the deviation of adsorption constants.     

吸附贮存天然气吸附热的研究

本文从理论上推导了绝热吸附贮存天然气的吸附贮量和吸附温度变化的关系式, 实验结果进行了验证,其结果表明,该方程计算值、图解值均民实验值得很符。     

CO在稀土复合吸附剂上吸附特性的研究

采用流动重量法测定ＣＯ在稀土复合吸附剂上的吸附平衡和吸附动力学数据，吸附等温线可用Ｌａｎｇ－ｍｕｉｒｅ方程较好的拟合，吸附动力学数据可用单孔扩散模型拟合，得到了吸附热及活化能值并对吸附机理作了探讨。     

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%。     

环境温度对PSA过程的影响

通过实验测定了变压吸附分离专用吸附剂ＣＮＡ１３３ 、ＣＮＡ２２９ 对纯组分Ｎ２ 、ＣＨ４ 、ＣＯ、ＣＯ２ 的吸附性能。由Ｃｌａｕｓｕｉｓ Ｃｌａｐｅｒｏｎ 方程（ｌｎ ｐＴ）ｑ ＝ ＱａＲＴ根据实验数据得出吸附剂分离气体的性能随环境温度变化的规律即反映吸附量、吸附压力与温度三者之间关系的吸附方程：ｑ ＝ Г（ ｐ ,Ｔ） ,并将计算结果与实测结果进行比较,相对误差在５ ％ 以内。根据求得的吸附方程,定量化论述了温度对两种吸附剂上纯组分的吸附性能、待分离组份之间的分离因子以及有效分离因子的影响。对吸附剂ＣＮＡ１３３ ,温度的变化主要影响吸附剂的单位处理能力和ＣＯ 与Ｎ２ 的分离因子 ＫＣＯ／ Ｎ２ ,但对 ＫＣＯ／ＣＨ４ 基本无影响;对吸附剂ＣＮＡ２２９ ,温度的变化既影响吸附剂的单位处理能力,又影响分离因子 ＫＣＯ２／ＣＨ４ 和 ＫＣＯ２／Ｎ２ ;并讨论了温度对组份之间分离因子的不同程度影响的原因。