超低界面张力表面活性剂分类及其应用

化学驱油作为一种最常用采油技术,在我国各大油田已被广泛应用,其中表面活性剂有着重要作用。由于碱性物质的存在有许多不利方面,如油层和油井结垢等,都不利于提高采收率;另外,表面活性剂的作用是降低界面张力,超低界面张力的表面活性剂是研究趋势。超低表面活性剂在EOR、降压增注、油井吞吐等方面都有着广泛的应用,本文主要总括了有碱和无碱超低界面张力表活剂的类别及其应用,为油田的高效开发提供依据。     

超低界面张力表面活性剂分类及其应用

近年来,在国家经济快速发展的时代背景下,我国石油行业也得到了飞速发展,这也在一定程度上推动了采油技术水平的提升.在开展采油工作时,需要充分发挥出化学驱油技术的优势.就目前工作形势来看,这也成为现阶段采油工作中大部分企业所使用的一种有效方式.从其应用效果来看,虽然可以在一定程度上提升采油量和采油效果.但从另一方面来看,该...     

表面活性剂界面吸附的研究

综述了4种主要表面活性剂的界面吸附模型,有Langmuir吸附模型、Frumkin吸附模型、重排吸附模型和严格重排吸附模型;讨论了这4种吸附模型的特点和相互间的联系,并且介绍了这些吸附模型在表面活性剂界面吸附研究中的应用,旨在为吸附模型在表面活性剂界面吸附的研究提供系统的理论基础和理论指导。最后提出了这4种吸附模型在表面活性剂界面吸附研究中的应用前景。     

二元复合驱表面活性剂界面张力研究

研究了二元驱用植物改性羧酸盐表面活性剂SNHD与原油间的动态界面张力,并探讨了聚合物、矿化度、pH值以及时间对界面张力的影响。结果表明SNHD与原油的界面张力能达到超低值;聚合物对界面张力影响不大;矿化度对低活性剂浓度体系界面张力的影响较大,随矿化度增加,界面张力减小;体系的最佳pH值约为7。     

添加剂对驱油用表面活性剂界面性能的影响

本文应用气相色谱、红外光谱、核磁共振等分析方法,对辽河油田某区块原油进行了组分、结构和原油酸值分析,在此基础上,研究了碱,盐,极性分子等添加剂对一种常见的表面活性剂6501降低界面张力性能的影响。结果表明,碱,盐,极性分子等添加剂的加入,可以与表面活性剂间形成正协同效应,能够进一步降低油水间界面张力。     

烷基苯磺酸盐表面活性剂的界面性能研究

通过合成碳链长度不同的4种烷基苯磺酸盐表面活性剂,研究了复配表面活性剂质量分数、Na_2CO_3质量分数、正戊醇体积分数对油/水界面张力的影响。结果表明,复配表面活性剂质量分数在0.1%～0.3%范围内,界面张力较低;Na_2CO_3质量分数为0.6%时,界面张力较低,且最低界面张力达到超低(3.1×10~(-3)mN/m);正戊醇的最佳体积分数为1.6%。     

一种星型苯磺酸盐表面活性剂的合成及原油界面张力和乳化性能研究

以三乙醇胺为原料通过氯化反应、烷基化反应和磺化反应合成了一种星型表面活性剂,其具有3条疏水碳链和3个磺酸盐亲水基团。研究发现该表面活性剂具有很高的表面活性其临界胶束浓度CMC为4.93×10-5 mol/L,此时的界面张力为32.5 mN/m。同时,研究了星型表面活性剂浓度和NaOH浓度对原油/水界面张力的影响。研究发现,少量的星型表面活性剂就能有效的降低原油/水体系的界面张力。当表面活性剂浓度为0.1 g/L,NaOH浓度为0.5 g/L,温度为50 ℃时的原油/水体系的界面张力降至1.1×10-4 mN/m。该界面张力值已经属于超低界面张力,满足驱油用表面活性剂的基本条件。自乳化实验表明,该表面活性剂具有很好的乳化能力,表面活性剂浓度在0.1 g/L时就能将原油乳化成粒径为5 ~ 20 μm的O/W乳状液。     

驱油阴/两性表面活性剂复配体系协同效应研究

针对某油藏A区块,利用阴离子/两性表面活性剂的协同作用,进而达到油水超低界面张力,且两性表面活性剂十二烷基甜菜碱在浓度为0.1%~0.5%的范围内,降低油水界面张力的效果达到10~(-2) mN/m数量级,在加入阴离子表面活性剂的条件下,复配体系可以使油水界面张力达到超低界面张力。通过探讨表面活性剂的总浓度以及复配比对油水界面张力的影响,最终得到阴离子/两性表面活性剂复配体系可在较高矿化度和较低的浓度(0.4%)范围内达到10~(-3) mN/m的超低界面张力,并在此基础上对两者的协同作用进行分析。     

一种阴离子表面活性剂的合成与性能研究

合成了一种阴离子型双醚双苯磺酸盐Gemini表面活性剂,测定该系列Gemini表面活性剂水溶液的表面张力(γcmc)分别为:32.00mN/m、28.41 mN/m、29.76 mN/m、33.20 mN/m,临界胶束浓度(cmc)分别为:0.79mmol/L、0.87 mmol/L、1.02 mmol/L、0.84 mmol/L;该Gemini表面活性剂(DPDAS-12)可在无碱,浓度为0.35%条件下,将油/水界面张力降至1.2×10-3mN/m的超低水平;可有效改变岩石表面润湿性,可将亲油表面(θ=114°)改变为弱亲油(θ=69.3°),可将亲水表面(θ=26.0°)改变为弱亲水表面(θ=34.0°)。     

新型两性表面活性剂的驱油体系界面特性变化规律研究

随着三次采油技术的不断发展,复合体系的表面活性性能和含量是在提高采收率技术研究中日趋重要。本文针对新型两性表面活性剂一元及聚合物/表面活性剂二元体系同油的界面特性展开了研究。结果表明：一元体系中表面活性剂质量浓度越高,界面张力达到稳定所需时间越短;随着体系中表面活性剂质量浓度的增加,稳定界面张力值越低。聚合物对两性表面活性剂同模拟油之间的界面张力有影响,且有利于体系同模拟油间的界面张力的降低;但界面张力并不是随着聚合物质量浓度的增加一直单纯降低,当质量浓度为1.0g/L时界面张力最低。     

Novel surfactants for ultralow interfacial tension in a wide range of surfactant concentration and temperature

This work investigates the possibility of injecting dilute aqueous solutions of novel surfactants into the Yibal field (Sultanate of Oman). This was accomplished through an experimental protocol based on the following criteria: (i) compatibility of the surfactants with the high-saline reservoir water (∼200 g/L); (ii) low interfacial tension (IFT) between crude oil and reservoir water (less than 10⁻² mN m⁻¹); and (iii) maintaining the low IFT behaviour during the entire surfactant flooding. Novel surfactants selected in this study consist of a series of ether sulfonates (AES-205, AES-128, AES-506, and 7–58) and an amphoteric surfactant (6–105). These surfactants were found to be compatible with reservoir water up to 0.1% surfactant concentration, whereas 6–105 and 7–58 showed compatibility within the full range of surfactant concentration investigated (0.001–0.5%). All surfactant systems displayed dynamic IFT behavior, in which ultralow transient minima were observed in the range 10⁻⁴–10⁻³ mN m⁻¹, followed by an increase in the IFT to equilibrium values in the range 10⁻³–10⁻¹ mN m⁻¹. The results also showed that with respect to concentration (0.05–0.5%) and temperature (45–80°C), AES-205 and 7–58 surfactants exhibit a wide range of applicability, with the IFT remaining below 10⁻² mN m⁻¹, as required for substantial residual oil recovery. In addition, ultralow IFT were obtained at surfactant concentrations as low as 0.001%, making the use of these surfactants in enhanced oil recovery extremely cost-effective.     

重烷基苯磺酸盐驱油剂中试产品的应用性能

在1000t/a降膜式连续磺化装置上对重烷基苯的磺化进行了中试放大,结果表明中试产品质量可靠。经复配的驱油剂中试产品能在较宽的表面活性剂浓度和碱浓度范围内与大庆原油、辽河原油及苏北原油形成超低界面张力,尤其能溶于总矿化度12×104mg/L、钙镁离子质量浓度为5000mg/L～6000mg/L的中原油田地层水中,在无碱条件下使中原油田原油/地层水的界面张力降至10-2mN/m～10-3mN/m数量级。对大庆原油和苏北原油的驱油试验表明,中试驱油剂ASP(碱-表面活性剂-聚合物)体系的驱油效率比水驱提高15%～35%OOIP(原油地层储量)。     

耐温抗盐表面活性剂溶液与原油的界面张力

研究了二甘醇双(α-磺酸钠)烷基羧酸酯(DMES-n)、十二烷基二甲基胺乙内酯(BS-12)两类表面活性剂与原油的界面张力,并考察了表面活性剂的耐温抗盐性。实验结果表明,DMES-n能将油水界面张力降低至10-2mN/m数量级,但是抗盐性不如BS-12;将两者复配后,在NaCl浓度为30 000～100 000 mg/L、MgCl2和CaCl2浓度为10 000 mg/L的条件下,DMES-14/BS-12和DMES-16/BS-12复配体系都能将油水界面张力降低至10-3mN/m数量级,表明复配体系既具有更好的降低界面张力的能力,同时还具有良好的抗高盐、高钙镁性能以及良好的耐温性。     

Interfacial properties of cationic and anionic Gemini surfactant mixtures

The possibility and the prospect of cationic/anionic (“catanionic”) surfactant mixtures based on sulfonate Gemini surfactant (SGS) and bisquaternary ammonium salt (BQAS) in the field of enhanced oil recovery was investigated. The critical micelle concentration (CMC) of SGS/BQAS surfactant mixtures was 5.0 × 10⁻⁶ mol/L, 1–2 orders of magnitude lower than neat BQAS or SGS. A solution of either neat SGS or BQAS, could not reach an ultra-low interfacial tension (IFT); but 1:1 mol/mol mixtures of SGS/BQAS reduced the IFT to 1.0 × 10⁻³ mN/m at 100 mg/L. For the studied surfactant concentrations, all mixtures exhibited the lowest IFT when the molar fraction of SGS among the surfactant equaled 0.5, indicating optimal conditions for interfacial activity. The IFT between the 1:1 mol/mol SGS/BQAS mixtures and crude oil decreased and then increased with the NaCl and CaCl₂ concentrations. When the total surfactant concentration was above 50 mg/L, the IFT of SGS/BQAS mixtures was below 0.01 mN/m at the studied NaCl concentrations. Adding inorganic salt reduced the charges of hydrophilic head groups, thereby making the interfacial arrangement more compact. At the NaCl concentration was above 40,000 mg/L, surfactant molecules moved from the liquid–liquid interface to the oil phase, thus resulting in low interfacial activity. In addition, inorganic salts decreased the attractive interactions of the SGS/BQAS micelles that form in water, decreasing the apparent hydrodynamic radius (D_{H, app}) of surfactant aggregates. When the total concentration of surfactants was above 50 mg/L, the IFT between the SGS/BQAS mixtures and crude oil decreased first and then increased with time. At different surfactant concentrations, the IFT of the SGS/BQAS mixtures attained the lowest values at different times. A high surfactant concentration helped surfactant molecules diffuse from the water phase to the interfacial layer, rapidly reducing the IFT. In conclusion, the cationic-anionic Gemini surfactant mixtures exhibit superior interfacial activity, which may promote the application of Gemini surfactant.     

羟磺基甜菜碱的界面性能研究

研究了羟磺基甜菜碱表面活性剂溶液与正构烷烃以及与沙特原油间的界面张力,系统考察了羟磺基甜菜碱的耐温性、耐盐性和稳定性。实验结果表明,羟磺基甜菜碱的等效烷烃碳数为12;随着NaCl质量分数的增加,羟磺基甜菜碱溶液与正构十二烷间的界面张力先下降再升高,并在NaCl质量分数为5%～7%时,体系能够达到超低界面张力;与沙特油田原油间的测试结果表明,质量分数为0.1%的羟磺基甜菜碱溶液在30～90℃和NaCl质量分数为2%～10%时均能达到超低界面张力,具有较高的界面活性,且在180 d内界面张力能够保持超低,稳定性良好。     

驱油用表面活性剂AF性能评价及驱油效果研究

评价了脂肪酸烷醇酰胺表面活性剂AF的界面张力和乳化性能,利用岩心驱替实验对其提高采收率效果进行了研究。结果表明,在模拟地层水的矿化度为5 119.63 mg/L时,AF浓度为0.2%～1.2%,其界面张力均能达到超低值;NaCl浓度为0.4%～2%,AF有效浓度为0.3%～0.6%时,体系的界面张力均能达到10-3mN/m数量级。AF具有较好的乳化原油的能力,在浓度为0.5%时,形成的O/W乳状液的稳定性最强,液滴粒径最小。岩心驱替实验表明,AF表面活性剂可在水驱基础上提高原油采收率20%以上,提高采收率效果明显,具有良好的应用前景。     

Evolution of the water–monomer dynamic interfacial properties during methyl methacrylate radical polymerization in a single monomer droplet: dependence on the chemical structure of the surfactant

This paper deals with the monitoring of the methyl methacrylate (MMA) droplet interface during its polymerization in one single monomer droplet by using a drop tensiometer. The droplet is stabilized by various molecular and polymer surfactants, in particular Pluronic® F68 and pullulan‐block‐Jeffamine®. The polymerization in one single droplet of the tensiometer can be seen as a way to study the interface of polymer nanoparticles during a mini‐emulsion polymerization assuming the concept of a perfect nanoreactor. It was found that the experimental results (surface tension and interfacial rheology) can be connected with MMA radical polymerization. These results demonstrate that the drop tensiometer technique enables interface evolution to be followed during polymer polymerization. © 2013 Society of Chemical Industry     

双-十二醇聚氧乙烯醚甲基羧基甜菜碱的合成及性能

双十二烷基甲基甜菜碱(diC₁₂B)是一种优良的无碱驱油用表面活性剂,但由于亲油性太强,在水中的溶解性较差,并且在油砂表面具有较大的吸附量。本文试图在diC₁₂B分子中引入EO基团,以改善其性能。为此以溴代十二烷和三缩四乙二醇为原料合成了单分布的十二醇聚氧乙烯(4)醚,再经氯代并与一甲胺和氯乙酸锂反应,最终合成了双十二醇聚氧乙烯(4)醚甲基羧基甜菜碱(diC₁₂EO₄B)。产物经核磁和质谱表征,证明与目标产物的分子结构相符。与diC₁₂B相比,diC₁₂EO₄B在水中的溶解度显著增加,25℃时达到1.5×10^-4mol/L,是diC₁₂B 的3倍左右,45℃下在石英砂/水界面的饱和吸附量是diC₁₂B的70%左右。diC₁₂EO₄B保留了diC₁₂B的高表面活性,如较低的临界胶束浓度,1.6×10^-5mol/L;较高的降低表面张力的效能,g_cmc=29.3mN/m;在空气/水界面具有较大的饱和吸附量,6.5×10^-10mol/cm²;和较小的分子截面积,0.26nm²。diC₁₂EO₄B具有优良的降低油/水界面张力的能力,45℃下单独能将大庆地层水/C₇~C₉正构烷烃界面张力降至10^-3mN/m数量级,将大庆原油/地层水的界面张力降至10^-2mN/m数量级。通过与亲油性表面活性剂diC₁₂B以及C₁₆B复配,能在0.0625~5mmol/L总浓度范围内将大庆原油/地层水的界面张力降至10^-3mN/m数量级,无需加入任何碱或电解质。     

三次采油用表面活性剂结构对油/水界面性能的影响

测定了几种不同分子结构的磺酸盐类阴离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂水溶液与国内某油田原油间的界面张力。结果表明:磺酸盐类表面活性剂降低油水界面张力的能力相对较高,且磺酸盐的烷链长度、芳环种类对界面张力的影响较大,调整磺酸盐的分子结构可以使油水界面张力降低到10~(-2)mN/m数量级;醇/酚醚类非离子表面活性剂以及两性表面活性剂仅能使油水界面张力降低至0.1 mN/m~10 mN/m数量级。     

表(界)面张力测定方法的研究进展

综述了表(界)面张力的测量原理和方法;详细分析了适合高温、高压、不同气氛影响以及动态表面张力的测量方法、表面张力仪器建立时需要注意的问题和影响测量结果准确度的因素以及其发展趋势;指出了在煤液化工艺和石油加氢工艺中考察气氛对表面张力影响时最好采用最大气泡法和悬滴法。