阴离子双子表面活性剂在油砂上吸附规律研究

利用静态吸附实验法研究了阴离子双子表面活性剂-双烷基乙氧基二硫酸酯钠盐在油砂上的吸附规律。实验结果表明双十二烷基乙氧基二硫酸酯钠盐(GA12-2-12)在油砂上的吸附等温线服从Langmuir等温方程,相同浓度下其吸附量低于常规单链表面活性剂-十二烷基硫酸钠(SDS)。GA12-2-12在油砂上的吸附量随着电解质浓度增大、介质pH值下降、油砂含油量降低而增大。烷基疏水链碳数及间隔基团碳数增加,双烷基乙氧/丁氧基二硫酸酯钠盐在油砂上的吸附量增大。     

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。     

阳离子表面活性剂吸附规律的研究

彩静态吸附法研究了在高矿化度，高钙、镁离子浓度水中的阳离子表面活性剂（ＪＪ－７６８）的吸附特性，研究用岩心为中原油田马寨油砂。通过吸附实验探讨了温度、ｐＨ值等因素对其吸附的影响。结果表明，阳离子表面活性剂在岩心上的吸附主要是靠静电作用。根据这一吸附机理，合成了３种能有效地抑制阳离子表面活性剂吸附的配合物，使其在岩心上的吸附量降低了８８．０２％。     

油酸-油酸钠在油砂上的吸附损失

测定了含有和不含有０．４％ＮａＣｌ时，１００％和７５％中和度油酸在大庆油砂上的吸附等温线，探讨了吸附损失的机理。研究结果表明，油酸－油酸钠在油砂表面上的吸附，既有非极性吸附，也存在氢键吸附。可能的机理是：油酸－油酸钠混合胶束中的油酸和油酸钠与油砂表面的氢键作用，使得活性剂以胶束的形式吸附于油砂表面上，从而使油砂表面由亲油性向亲水性转化。ＮａＣｌ的存在，增强了油酸和油酸钠的疏水性，吸附作用更易发生。ＨＰＡＭ大分子在胶束和油砂粒子表面上的架桥絮凝作用，使油酸－油酸钠的吸附损失量进一步增大。     

烷基酚聚氧乙烯醚在油砂上的吸附损失

本文研究了烷基酚聚氧乙烯醚(OP)在高岭土、蒙脱土和井楼油田油砂上的吸附等温线。结果表明,非离子型表面活性剂OP在高岭土上的吸附遵循Langmuir规律。静态和动态吸附试验说明,OP在油砂上的吸附与水溶液含电解质有关,随着金属阳离子的电荷数增加,OP在油砂上的吸附量增加。     

弱碱三元复合体系各组分作用关系研究

辽河油区锦16块(西)面临油层非均质性严重、采出程度高和含水率高等开发难题,亟待采取提高采收率技术措施.针对油田开发实际需求,在室内实验的基础上,研究了不同类型聚合物和表面活性荆对复合体系粘度和界面张力的影响,并探讨了表面活性剂浓度对三元复合体系溶液的增粘特性,以及碱浓度对三元复合体系溶液粘度和聚合物分子结构的影响,并首次利用界面张力值来评价表面活性剂在天然油砂上的吸附特性.实验结果表明,聚合物添加剂对界面张力存在不利影响,使复合体系的界面张力值升高.表面活性荆分子与聚合物分子链形成络合结构,对三元复合体系溶液具有增粘作用.不同类型表面活性荆在天然油砂上的吸附量存在差异,羧酸盐类表面活性剂在天然油砂上的吸附量最低.     

油酸—油酸钠在油砂上的吸附损失

测定了含有不含有０．４％ＮａＣｌ时，１００％和７５％中和度油酸大庆油砂土的吸附等温线，探讨了吸附损失的机理。研究结果表明，油酸－油酸钠在油砂表面上的吸附，既有非极性吸附，也存在氢键吸附，可能的机理是：油酸－油酸钠混合胶束中的油酸和油钠酸与渍砂表面的氢键作用，使得活性剂以胶束的形式吸附于油砂表面上，从而使油砂表面由亲油向亲水性转化，ＮａＣｌ的存在，增强了油酸和油酸钠的疏水性，吸附作用更易发生，ＨＰＡ     

非离子表面活性剂Tween80的静态吸附研究

针对Tween80-IIPAN3530S-Na2CO3＋NaHCO3复合驱油体系，研究了非离子表面活性剂Tween80在胜利油田孤东油砂上的吸附。结果表明，Tween80的吸附规律满足Langmuir方程；IIPAM3530S和复碱抑制Tween80在油砂上的吸附；IIPAM3530S和Tween80减小Na2CO3和NaHCO3的损耗。     

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。     

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。     

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.     

奇数碳烷基间二甲苯磺酸钠在大庆油砂上的吸附

 摘要：考察了11种结构明确的奇数碳烷基间二甲苯磺酸钠(mCn-hS)在大庆油砂上的吸附,探讨了mCn-hS的初始质量浓度、分子结构、分子中烷基链长度及助剂对其吸附量的影响。结果表明,随着mCn-hS初始质量浓度的增大,其在大庆油砂上的吸附量先增大至饱和,后略有降低;烷基链长度相同的mCn-hS,随着其中芳基位置向烷基链中间位置移动,其在大庆油砂上的吸附量降低;NaCl和NaOH的加入使mCn-hS在大庆油砂上的吸附量增大,而异戊醇的加入使其降低;加入助剂后,随着mCn-hS分子中烷基链长度的增加,mCn-hS在大庆油砂上的吸附量减小。     

阳离子表面活性剂在不同砂岩表面的吸附与吸附焓变研究

驱油过程中,阳离子表面活性剂不仅能够降低油水界面张力,而且能够改变岩石表面的润湿性。为了加深对阳离子表面活性剂与砂岩表面作用机理的认识,用紫外分光光度法测定了阳离子表面活性剂在不同润湿性砂岩表面的吸附量,并利用相应的数学公式计算了吸附焓变。吸附量的测定说明阳离子表面活性剂在砂岩表面的吸附符合Langmuir吸附规律,不同润湿性砂岩表面的饱和吸附量不同,油砂表面的饱和吸附量最大,亲油表面的饱和吸附量中等,亲水表面的饱和吸附量最小。吸附焓变与吸附量相对应,油砂表面吸附焓变最大,亲油表面的吸附焓变中等,亲水表面的吸附焓变最小。这说明阳离子表面活性剂与油砂表面的作用最强,有利于改变储层岩石表面的性质,提高洗油效率。     

储层矿物上表面活性剂损耗规律的研究

本文在结合大庆油田三元复合驱（ASP）的地质条件下,系统评价了在ASP体系中表面活性剂测定方法,确定了储层中不同单矿物与表面活性剂相互作用机理、损耗规律及其影响因素,复合矿物组合对表面活性剂损耗的协同效应。研究表明储层中粘土矿物的表面活性剂损耗量通过大于储层中其它矿物颗粒的表面活性剂损耗量,为其4－5倍;ASP复合体系中表面活性剂的损耗量为单一表面活性剂体系中的2－5倍,表面活性剂损耗量大的矿物,其矿物组合的损耗量也大。     

牺牲剂降低表面活性剂吸附损失研究

针对三元复合体系,应用牺牲剂对油砂预吸附后,测定表面活性剂在油砂上吸附等温线,结果可降低表面活性剂吸附损失４０％￣６０％。界面张力和粘中度测量表明,牺牲剂加入对复合体系性质影响较小。牺牲剂无论是以前置段塞还是以混合方式注入都可以提高三元复合体系驱油效率,但以前置段塞注入效果为佳。     

Performance comparison of novel chemical agents in improving oil recovery from tight sands through spontaneous imbibition

Tight sands are abundant in nanopores leading to a high capillary pressure and normally a low fluid injectivity.As such,spontaneous imbibition might be an effective mechanism for improving oil recovery from tight sands after fracturing.The chemical agents added to the injected water can alter the interfacial properties,which could help further enhance the oil recovery by spontaneous imbibition.This study explores the possibility of using novel chemicals to enhance oil recovery from tight sands via spontaneous imbibition.We experimentally examine the effects of more than ten different chemical agents on spontaneous imbibition,including a cationic surfactant(C12 TAB),two anionic surfactants(0242 and 0342),an ionic liquid(BMMIM BF4),a high pH solution(NaBO_2),and a series of house-made deep eutectic solvents(DES3-7,9,1 1,and 14).The interfacial tensions(IFT) between oil phase and some chemical solutions are also determined.Experimental results indicate that both the ionic liquid and cationic surfactant used in this study are detrimental to spontaneous imbibition and decrease the oil recovery from tight sands,even though cationic surfactant significantly decreases the oil-water IFT while ionic liquid does not.The high pH NaBO_2 solution does not demonstrate significant effect on oil recovery improvement and IFT reduction.The anionic surfactants(O242 and O342) are effective in enhancing oil recovery from tight sands through oil-water IFT reduction and emulsification effects.The DESs drive the rock surface to be more water-wet,and a specific formulation(DES9) leads to much improvement on oil recovery under counter-current imbibition condition.This preliminary study would provide some knowledge about how to optimize the selection of chemicals for improving oil recovery from tight reservoirs.     

一种相对渗透率调节剂的静态吸附研究

油田进入中高含水期后,为控制产水量,可以注入相对渗透率调节剂(RPM)。RPM可以大幅降低水相渗透率,而对油相渗透率影响很小甚至没有影响。RPM在地层岩石中的吸附性能是评价其性能的重要指标,为此笔者通过室内试验分析了阳离子聚合物型相对渗透率调节剂链节的荷电性、地层水矿化度、固体表面润湿性对RPM吸附过程的影响。结果表明,RPM在石英砂及油砂上的吸附量主要受静电引力及固体表面润湿性的影响,聚合物链节及岩石带电性的匹配对RPM的吸附具有重要影响;RPM的吸附量随着矿化度的增大而增大;RPM在石英砂和油砂上的吸附均符合单层吸附规律,且在油砂上的吸附量远小于在石英砂上的吸附量;RPM的吸附可使石英片表面润湿性由油湿向弱水湿方向转变。      

复合驱体系化学剂静态损失评价方法研究

化学剂的损失程度直接影响化学段塞的使用效率。仅考察经油砂吸附后的化学剂损失,不能全面反映驱替过程中的化学剂静态损失程度。为此系统考察了三元复合驱体系经油砂和油相吸附后,表面活性剂质量分数和组成、NaOH质量分数及三元体系与原油间界面张力的变化。三元复合驱组成为:HPAM1.5g/L,表面活性剂上限质量分数0.3%,NaOH上限质量分数1.2%。实验结果表明,经油砂7次吸附后,表面活性剂质量分数从0.28%降至0.02%;NaOH质量分数从1.10%降至0.71%;三元体系经油砂5次吸附后,与原油间的界面张力已无法降至10^-3mN/m数量级。经油砂吸附后的三元体系与油相作用后,表面活性剂质量分数降低,最大降幅达50%,表面活性剂分子量明显升高;而NaOH质量分数降幅较小,最大降幅仅为15.22%;经油砂3次吸附后的三元体系与油相作用后,与原油间的界面张力已无法降至10^-3mN/m数量级。建议将油砂吸附与油相充分作用相结合,综合评价驱替液的化学剂静态损失程度。     

S7断块驱油用阴/非离子表面活性剂性能评价

针对S7断块低渗透油藏特征,开发出驱油用阴/非离子表面活性剂SHSA-JS,并对其进行性能研究。结果表明,在温度为83℃,SHSA-JS溶液浓度窗口为0.05%~0.6%,注入水矿化度为1 000~25 000 mg/L、二价离子(Ca2+,Mg2+)含量为2 410 mg/L的条件下,SHSA-JS可使油水界面张力达到10-2mN/m数量级;储层净砂和石英砂对0.3%SHSA-JS溶液的静态吸附量分别为4.50 mg/g和0.32 mg/g;静态洗油效率在41.8%以上,0.3%SHSA-JS溶液注0.4 PV孔隙体积后可在水驱基础上平均提高采收率7.71%。该表面活性剂可满足S7断块低渗透油藏对驱油用表面活性剂的要求。     

辽河油田欢50块表面活性剂／碱驱油研究

辽河油田欢５０ 块为低渗透油藏,孔隙度小,岩性致密,地层温度高,原油含蜡量高,凝固点高,导致生产时产量下降快,产能低,采出程度低。针对生产中的问题,进行了碱／ 表面活性剂复合驱提高原油采收率的研究。通过研究复合体系溶液与欢５０ 块原油的界面张力、复合体系溶液的长期热稳定性,从７ 种表面活性剂中筛选出既能降低油水界面张力,又能适应该油藏９９℃高温的表面活性剂,并研究了该表面活性剂和碱形成的复合体系在欢５０ 块油砂上的吸附以及复合体系溶液驱油效率。该体系在９９ ℃时能大幅度降低欢５０块原油的油水界面张力（达０．０１ ｍＮ／ｍ 以下） , 并具有很高的驱替效率,水驱后注入复合体系段塞,平均采收率达６５．２４ ％ ,相对于水驱,提高采收率平均为１８．４％ 。并运用核磁共振成像技术研究复合体系溶液的驱油机理,复合体系注入前后核磁共振成像结果表明,复合驱能提高驱替效率,在复合体系前缘形成富集油带,对进一步采出水驱剩余油明显有效。