三次采油用表面活性剂研制与评价

1、三次采油用表面活性剂研制与评价化学复合驱是继聚合物驱后一种更有潜力的三次采油技术， 而化学复合驱配方中表面活性剂的筛选与研制是决定试验成功 的关键 2 。目前化学驱用表面活性剂品种较多，普适性很差， 使得在筛选评价表面活性剂工作中， 每种原油都需要筛选不同的 表面活性剂，给评价工作带来很大的重复工作量1，4 。特别是尽管筛选评价的表面活性剂在室内评价各项指标较好， 但能够应 用矿场试验的却很少，多存在表活剂吸附大、性能不稳定、成本 高、安全环保不合格等问题。 因此，如何有效地合成出性价比高、 安全环保的表面活性剂工业化产品， 已经成为人们十分关心的问 题。一、实验1. 试剂与原油试剂：正已烷，

2、二氯甲烷，乙醇， NaOH Na2CO蒔，均为 分析纯试剂。原油：辽河油田某区块脱水原油。2. 主要仪器设备7890A/5975C型气质联用仪，AV400型核磁共振波谱仪，Lambda 35 型紫外可见分光光度计， 1100 LC/MSD Trap 型二维液相色谱 - 离子 阱质谱联用仪， VERTEX 70型傅立叶变换显微红外 /拉曼光谱仪等。3. 原油组分分析分别利用红外、紫外光谱、GC-MS和核磁共振仪分析方法， 测定分析原油组分、特征基团、碳链分布及结构特征。4. 性能测试 界面张力测试：按照中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T6424-2000 中的方法测量，采用 Texas-

3、500C 型旋转滴超低 界面张力仪测定随时间变化的油 - 水界面张力，每个试样的测量 时间为2h，以达到其平衡界面张力。表面活性剂吸附量测试： 根据表面活性剂结构， 利用紫外可 见分光光度计在205nm波长下测试溶液吸收值。二、实验结果与讨论1. 原油组分分析结果2924cm-1、2857cm-1为碳氢伸缩振动，1458cm-1为亚甲基 弯曲振动吸收峰， 1376cm-1 为甲基的弯曲振动， 3430-3447cm-1 为羟基伸缩振动， 证实原油主要成分为饱和烃。 紫外光谱分析结 果表明，原油在226nm 260nm左右有两个吸收谱带，为苯环特 征吸收， 并且吸收强度很大， 表明原油中含有一定

4、量的连接有强 助色基的苯或稠环芳烃。原油中主要成分为链状饱和碳氢化合 物，碳数主要分布在12-30之间，其中C19-C20烃含量最高，碳 原子数超过 30 以上的化合物含量较低，有较多的支链结构。氢 核、碳 -13 核磁共振分析结果表明，原油中还含有一定量的苯、多环芳烃等芳香化合物及酚类、脂肪酸类化合物。2. 表面活性剂的合成与结构表征 表面活性剂降低界面张力的能力是由表面活性剂分子之间及其与油分子和水分子之间的相互作用决定的2，3 。具有与油分子碳链结构相似的疏水基结构的表面活性剂， 将有利于降低油 水界面张力；对具有能较稳定存在于水表面的表面活性剂分子， 将有利于降低油水界面张力。 按照这

5、一思路， 设计由脂肪酸与烷 基醇胺反应合成一种表面活性剂 LHB-1,反应用甲醇钠作催化剂， 100-110C减压下反应4h,反应式如下：对表面活性剂 LHB-1 用气相色谱进行分析， 利用纯合成物作为外标，可以判断表面活性剂碳链长度。由图 1 可知，第29.332min 和 33.565min 时出现的峰面积最大，证明为表面活性剂HZS的主要组分，进一步比较、研究表明该两种组分的碳数分 别为 18、 20，与原油组分中主要烃含量的碳数分布一致。图 1 合成表面活性剂 LHB-1 气相色谱图3. 性能测试3.1 界面性能测试LHB-1 表面活性剂活性高，可较好降低油水界面张力，当使用浓度为0.

6、1%0.3%时，界面张力可以达到超低（10-3mN/m数 量级），其中，使用浓度为 0.3%和 0.2%测试时，油滴大约在 20-25min 左右被拉断，见表 1 。表 1 不同 LHB-1 表面活性剂体系与原油间界面张力对比3.2 吸附性能测试除了界面张力指标外， 表面活性剂在油砂上的吸附量也是评 判一种表面活性剂是否适用于三次采油的一个重要指标。 实际油 藏环境是由很多岩石毛细孔组成， 低浓度表面活性剂水溶液注入 到地下， 如果被油砂吸附掉很多， 就起不到降低油水界面张力的 效果，不能大幅度提高采收率，实验结果见图 2。由图 2 可知， 表面活性剂浓度损失达到 0.06%时，静态吸附达到饱和，可见 LHB-1 表面活性剂吸附损耗较低。注：1 为表面活性剂吸附前紫外吸收曲线， 2 为表面活性剂 吸附后紫外吸收曲线图 2 LHB-1 表面活性剂吸附前后紫外吸收光谱图三、结论1. 通过多种仪器方法联合使用， 建立了一套有效地分析原油 主要组分与结构的方法，认清了原油中烃分子碳链长度影响规 律。目标区原油以链状饱和碳氢化合物为主，碳数主要分布在 12-30 之间，其中 C19-C20 烃含量最