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。     

低界面张力起泡剂筛选

表面活性剂吸附在油水界面上,使油水的界面张力降低,减小粘附功,从而提高了洗油能力,所以从油田提高采收率的角度看,表面活性剂溶液的配置与筛选起到十分重要作用。不同表面活性剂不仅对油水界面张力降低程度不同,而且起泡性能也各有差异。针对16种不同的表面活性剂,采用改进Ross-Miles法和TX-500C旋转滴界面张力仪,从起泡性能和降低油水界面张力两个方面来筛选出理想的起泡剂。根据实际的操作和实验结果,HK-MAC、KB-6等表面活性剂起泡性能强;JVR-35、2011040301等能更好地降低油水界面张力;但从表面活性剂的起泡性能和油水界面张力两个方面来考虑JVR-35表面活性剂最佳。     

XSY-11双子表面活性剂提高采收率应用研究

通过测定双子表面活性剂与原油的界面张力,发现双子表面活性剂在缺碱的条件下,也可以使油水界面张力降低至超低的能力,证明了其对碱的依赖性较小,优于普通表面活性剂.单独使用双子表面活性剂或者与其他表面活性剂协同使用,均可以使多种原油-水界面张力降低至超低范围.对双子表面活性剂溶液浓度等因素对油水界面张力的影响程度进行了分析.发现双子表面活性剂降低油水界面张力的能力主要与表面活性剂和油的性质密切相关.研究了其界面张力行为,发现双子表面活性剂具有比普通表面活性剂较高的界面活性,并且与盐具有很好的协同性,可以在较宽的盐度和表面活性剂浓度范围内降低油水界面张力至超低范围.     

超低界面张力阴离子复合型驱油体系性能研究

采用旋转滴法分别测定了两种单一阴离子型表面活性剂体系和阴/阴离子复配型表面活性剂体系的油水界面张力,讨论了在50℃下表面活性剂的浓度、矿化度对油水界面张力的影响以及复配体系的最佳复配质量比,以此提高原油的采收率,评价了复配型体系表面活性剂的性能。结果表明,50℃、矿化度为3×104mg/L时将这两种阴离子表面活性剂以1∶1的质量比复配后,可以使油水界面张力值降至10-5m N/m,最终筛选出性能优越的超低界面张力驱油体系WY-2,同时此复配体系具有较好的稳定性和良好的乳化能力。     

超低界面张力阴离子复合型驱油体系性能研究

采用旋转滴法分别测定了两种单一阴离子型表面活性剂体系和阴/阴离子复配型表面活性剂体系的油水界面张力,讨论了在50℃下表面活性剂的浓度、矿化度对油水界面张力的影响以及复配体系的最佳复配质量比,以此提高原油的采收率,评价了复配型体系表面活性剂的性能。结果表明,50℃、矿化度为3×104mg/L时将这两种阴离子表面活性剂以1∶1的质量比复配后,可以使油水界面张力值降至10-5m N/m,最终筛选出性能优越的超低界面张力驱油体系WY-2,同时此复配体系具有较好的稳定性和良好的乳化能力。     

直链型非离子表面活性剂在油水界面吸附的动态Monte Carlo模拟

用动态Monte Carlo方法模拟了对称性和非对称性直链非离子表面活性剂在油水界面的吸附过程,得到了关于系统达到平衡所需要的时间、界面上吸附的表面活性剂分子数、界面层厚度、系统链节密度分布、油水界面张力等动态和静态信息,讨论了表面活性剂分子的结构和浓度对它们的影响;系统达到平衡所需要的时间与表面活性剂分子的结构和浓度有关,表面活性剂分子结构一定时,系统处于临界胶束浓度（CMC）以下时,平衡时间随浓度增加而增加;表面活性剂分子数目一定,平衡时间与表面活性剂的链长和结构有关;达到平衡以后,系统的链节密度分布关于油水分界面的对称性与表面活性剂分子的对称性有关;直链型非离子表面活性剂的表面活性主要由其结构决定,对于对称性的非离子表面活性剂,链越长表面活性越高,而对于非对称非离子表面活性剂,其对称性越高,表面活性越高;在链长一定的情况下,油水界面张力随着表面活性剂分子浓度的增加而增加,在达到一个稳定值后,不再随着浓度改变而改变.     

温度和盐离子对表面活性剂溶液与原油之间界面张力的影响规律研究

为了研究油藏条件对表面活性剂性质的影响,本文用TH5000旋转滴超低界面张力仪研究了不同温度和不同盐离子浓度下,表面活性剂溶液与原油之间的油水界面张力。结果说明,本文研究的三种表面活性剂中,温度越高,阴离子表面活性剂H102与原油之间的界面张力越低,非离子表面活性剂W201与原油之间的界面张力先降低后增加,Gemini季铵盐型表面活性剂G101与原油之间的界面张力基本不变;矿化度越高,三种表面活性剂与原油之间的界面张力越低,而且,Ca~(2+)、Mg~(2+)等高价离子的加入使油水界面张力更易降低。比较来看,G101具有耐温、耐盐的良好性能。     

甜菜碱体系对玉门油田界面张力影响规律研究

研究了新型甜菜碱表面活性剂复配体系对玉门油田油水界面张力的影响情况。通过使用Texas-500型界面张力仪,利用旋转滴法测定了甜菜碱表面活性剂的水溶液与玉门油田脱水原油之间的界面张力,讨论了活性剂浓度、碱的浓度、矿化度对甜菜碱复配体系油水界面张力的影响。实验结果表明:该甜菜碱活性剂与其它助剂有很好的协同作用,选择合适的助剂与其复配可以很大程度上减少该甜菜碱活性剂的用量,降低经济成本。碱对界面张力的影响较大,当碱浓度为0.8%时,可以使该复配体系与玉门原油油水界面张力达到10-3 m N/m。     

磺酸盐型表面活性剂界面性能影响因素研究

在三次采油中,表面活性剂降低油水界面张力是驱油的主要原理之一。为了能够清楚地逐一研究表面活性剂体系各因素对界面行为的影响,本文采用一种磺酸盐型表面活性剂以及结构组成明确的模拟油(烷烃),探讨各因素对界面张力行为的影响。     

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。     

耐盐高稳泡超低界面张力泡沫体系研究

对28种表面活性剂进行了泡沫综合性能评价和油水界面张力测试,并通过不同表面活性剂之间的复配和配方的优化,筛选出高稳泡超低界面张力的泡沫体系。结果表明,当FC-06、5#和DS10复配表面活性剂的质量分数为0.4%,配比为2∶1∶3时,最大起泡体积为500 mL,半衰期为28.8 min,平衡时的油水界面张力为8.0×10~(-3) mN/m。泡沫体系性能评价结果表明,在40 000 mg/L的矿化度条件以下,泡沫体系均能保持高稳泡时间和超低界面张力,具有较强的耐盐性。     

一种含羧基表面活性剂HDXA界面特性研究

通过系统研究一种含羧基表面活性剂HDXA的界面张力特性,表明在一定条件下,该表面活性剂在0.05%~0.4%的范围内可形成10-3mN/m数量级的超低界面张力,添加剂的加入能使油水界面快速的达到最低界面张力,其中最低界面张力和稳定界面张力值均低于单一表面活性剂体系,活性剂HDXA浓度不同时,最佳添加剂浓度也随之改变。不同活性剂浓度达到最低界面张力及稳态界面张力的时间也不同,随着浓度的增大依次缩短。     

辛基酚聚氧乙烯醚烷基磺酸钠溶液的性能研究

对非离子-阴离子型表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚(10)烷基磺酸钠(OPS-10)的溶液性能进行了研究。用表面张力法测定OPS-10的CMC为65 mg/L;在85℃、无机盐离子浓度90 000 mg/L的水溶液中,OPS-10表现出了良好的抗温抗盐性;动态界面张力研究显示,OPS-10降低油-水动态界面张力的曲线呈"L"型,平衡值达到10-2数量级;室内驱替实验表明,对于特低渗透率的岩心,OPS-10可以在水驱的基础上提高驱油效率2.89%,优于十二烷基苯磺酸钠的驱替效果。基于在上述方面表现的良好性能,OPS-10可以作为驱油剂或助剂进行高矿化度水和高温油藏的驱油实验研究和应用。     

纳米颗粒与表面活性剂的自组装行为对硅油-水界面性质影响的分子动力学

采用耗散分子动力学模拟方法,研究了氨基修饰的表面活性剂聚二甲基硅氧烷与羧基修饰的二氧化硅纳米颗粒在硅油-水界面上的自组装行为,通过分析油-水界面性质（界面厚度和界面张力）和活性剂的结构性质（回转半径）,探讨了活性剂质量分数ω_S和纳米颗粒质量分数ω_N等对界面性质的影响,阐明了自组装过程中界面性质的影响因素。结果表明,纳米颗粒和表面活性剂在油-水界面上自发组装成纳米颗粒表面活性剂,当ω_S=0.005~0.2时,纳米颗粒表面活性剂可有效降低界面张力;而在ω_S=0.2~0.5时,该组装行为使界面张力随ω_S而提高。当ω_S=0.2时,活性剂的回转半径最大、随时间波动最小,表明活性剂分子被拉伸效果更明显,此时体系的界面张力最低。活性剂结构对界面张力影响较大,活性剂链长在8~17时,端氨基占比较大,即链长最短时,体系的界面张力最低,界面厚度最大。当纳米颗粒直径在2.44~12.21Å(1Å=0.1nm)时,界面张力随颗粒直径增大而降低;当ω_N=0.0165625~0.1325时,界面张力随ω_N而提高。当活性剂与颗粒的作用参数在9~21时,作用参数对界面性质无影响。     

基于全氟丁基的氟表面活性剂的油水界面张力

研究以全氟丁基为基础的、在酸性环境中具有高表面活性的叔胺盐酸盐型阳离子氟表面活性剂C_4F_9SO_2NH(CH_2)_3NH(CH_3)_2+Cl~-(简称PFB-MC)的油水界面张力以及不同添加物的影响。通过界面张力测定,考察Na Cl、盐酸、正丁醇、异丁醇、正戊醇、正己醇,以及烷基三甲基氯化铵〔CnH_(2n+1)N(CH_3)_3Cl,n=12,16,18〕对PFB-MC水溶液-正庚烷界面张力的影响。分别测定PFB-MC与烷基磺酸钠CnH_(2n+1)SO_3Na(n=4,6,8)复配体系的表面张力及正庚烷-水界面张力,并与十二烷基苯磺酸钠(SDBS)复配的界面张力结果进行对比。结果表明,较高浓度的NaCl、盐酸、脂肪醇均能使体系的油水界面张力降低,但仅降低1~3 m N/m;烷基磺酸钠与PFB-MC表现出很好的协同性,体系的油水界面张力显著降低(降低4~9 m N/m),且界面张力随烷基磺酸钠碳链的增长而降低;而PFB-MC与SDBS复配由于溶解性的原因体系界面张力很高,其清液的界面张力为18.6m N/m。     

高盐油藏提高采收率的室内研究

高盐油藏在水驱采油之后仍有相当一部分原油滞留在地层中,很难将其采出,因此可选用化学方法动用,但高盐油藏地层水矿化度相对较高,温度相对较高,普通表面活性剂很难满足如此苛刻条件下的油藏环境。因此需要将表面活性剂进行复配,充分发挥各种活性剂的优势,进而达到提高采收率的目的。针对玉门油田鸭儿峡L油藏地层水矿化度的特点,采用阴离子-两性表面活性剂复配,通过测定不同复配比和活性剂浓度下的油水界面张力,最终确定了适用于L油藏的表面活性剂驱油复配体系。实验表明在石油磺酸盐A与C14BE复配比为1:4、1:3,总浓度为0.6%、0.1%时,油水界面张力达到了10-3 m N/m级别。此驱油配方适用于L油藏提高采收率的要求。     

表面活性剂驱油效率的影响因素研究

在83℃下测定了3种表面活性剂DL-S、HL-Y/NNR、GZ-16的油水界面张力、乳化能力以及改变油藏岩石润湿性的能力。利用低渗透岩心驱油实验研究表面活性剂的这3种特性对驱油效率的影响。结果表明,表面活性剂的浓度在1 000 mg/L时,DL-S的油水界面张力达到10-3mN/m超低数量级,HL-Y/NNR表现出较为优越的乳化性能,GZ-16具有较好的润湿性能。在驱油实验中,具有最好乳化性能的HL-Y/NNR提高采收率的幅度最大为12.91%,其次为具有超低界面张力的DL-S,相较而言,改变润湿性的能力对驱油效率的影响最小。     

A new zwitterionic surfactant with high interfacial activity and high salt tolerance derived from methyl oleate through an eco-friendly aryl-introducing method

Surfactants, that can reduce the interfacial tension between crude oil and formation water to ultra-low, are needed in tertiary oil recovery. A bio-based zwitterionic surfactant, N-phenylpropanaldehyde epoxy acetal octadecanoicamido propyl-N, N-dimethyl hydroxy sulfonate (PADS), was derived from methyl oleate. In the process of synthesizing PADS, a new reactive site was introduced by epoxidizing methyl oleate and then the benzene ring was introduced by acetalization, which was a greener new method of introducing benzene ring into hydrophobic chains of surfactants. PADS was identified by ESI-MS and NMR, and its interfacial activity was measured by interfacial tensiometer. The results showed that PADS possessed excellent interfacial activity and potential for low-dose application. Under alkali-free conditions, it could reduce the interfacial tension between crude oil and simulated formation water to ultra-low in a wide concentration range (0.005–3 g/L). In addition, although the NaCl concentration was 230 g/L in the system, PADS still had good interfacial activity and could maintain ultra-low oil–water interfacial tension. The protocol of epoxidation and acetalization provides a new feasible path to preparing bio-based surfactants with high interfacial activity.     

长链脂肪醇聚氧乙烯醚丙酸盐的合成与性能

以脂肪醇聚氧乙烯醚、丙烯酸甲酯、氢氧化钠为主要原料,经过加成、皂化反应,合成脂肪醇醚丙酸盐(AEP)。采用IR、质谱对产物结构进行了表征,证明所得产物即为目标产物。测定了AEP的相关性能,结果表明,C12AEP在25℃时,CMC和γCMC分别为0.236 mmol/L和26.63 mN/m;采用稳态荧光法以芘(Py)为荧光探针,测定C12AEP的胶束栅栏层的微极性,较一般表面活性剂小;AEP与甜菜碱(B)复配体系界面张力受硬度、盐度及复配比例的影响较大,C18AEP与甜菜碱(B)复配体系可达到3.98×10-3mN/m的超低界面张力,可适用于石油的三次开采。