驅油表面活性劑體系優選研究

邱岳

摘 ?????要：表面活性劑驅可以有效地提高洗油效率，減少毛細管阻力，對低滲油藏提高采收率達到理想的效果。利用界面張力儀評價了4種表面活性劑（甜菜堿活性劑、羧酸鹽活性劑、石油磺酸鹽SS活性劑、DVS活性劑）界面張力穩定性并優選出了2種（界面張力達到了10-3 mN/m）。基于優選的2種表面活性劑進行了其乳化性能的評價，以達到更好的驅油效果。

關 ?鍵 ?詞：表面活性劑驅;洗油效率;采收率;界面張力;乳化性能

中圖分類號：TQ 016 ??????文獻標識碼： A ??????文章編號： 1671-0460（2019）08-1767-04

Abstract： Surfactant flooding can effectively improve oil washing efficiency， reduce capillary resistance， and achieve ideal results for enhanced oil recovery in low permeability reservoirs. In this paper， the interfacial tension stability of four surfactants （betaine active agent， carboxylate active agent， petroleum sulfonate SS active agent， DVS active agent） was evaluated by interfacial tension meter. Two kinds of better surfactants （interfacial tension reached 10-3 mN/m） were screened out. Their emulsifying properties were evaluated to achieve better oil displacement effect.Key words： Surfactant flooding; Washing efficiency; Recovery ratio; Interfacial tension; Emulsifying properties

在化學驅過程中，將活性劑注入聚合物中[1]，以改變驅替流體的物化性質及驅替流體與原油和巖石礦物之間的界面性質，將二者有效的結合起來并注入地層中，以便達到更好的驅油效果。但聚合物溶液會發生熱降解和水解，大大降低了驅油的效果，同時較低的水的礦化度可以起到增粘的效果[2，3]。但是礦化度過高會導致聚合物注入量的增加，這樣會增加不必要的成本。然而表面活性劑能使原油與水的界面張力降至較低的程度，可降低巖層對原油的吸附作用，并能在油層中長時間保持理化穩定性，具有較好的耐鹽性，對電解質不敏感[4，5]。在成本可以考慮的范圍內還可以大幅度的提高原油的采收率。

學者潘一探討了陽離子型雙子表面活性劑在石油行業的應用進展，得出了因其具備較高的表面活性、水溶性等，在石油行業已有應用吳芳等人[6]對驅油活性劑的應用發展進行了研究，并指出研究甜菜堿類表面活性劑降低界面張力的能力的效果良好;學者蔡紅巖[7]通過對無堿表面活性劑進行界面性能研究，得出了驅油用的表面活性劑與模擬原油間界面張力的降幅大于相應的原油結果;周海韻等人[8]通過分析關于陰離子表面活性劑的影響因素，研究了無機鹽、濃度等對于該表面活性劑的影響程度。學者廖茂林等人[9]對于表面活性劑驅進行了室內研究，得出了增油效果較好的結論。

本文介紹了4種表面活性劑，并評價了4種表面活性劑改善界面張力的效果及其乳化性能，從而優選出性能最佳的驅油體系。

1表面活性劑介紹

本文介紹了常用的典型表面活性劑4種（DVS活性劑、羧酸鹽活性劑、石油磺酸鹽SS活性劑、甜菜堿活性劑）且具體性能指標及生產廠家見表1所示。

DVS活性劑是一種無毒性、無腐蝕、親水性的表面活性劑（陰離子型）。其外觀呈淺乳白色粘稠液體狀，有效含量在20%～60%（根據需要配制），密度在0.9～1.15之間，pH值在6～8（濃度為0.1%）。它的親水、親油及降低界面張力的性能良好，因此其乳化性能極佳，并且該乳化穩定時間可根據所需而調整和改變。如圖1所示。

1.2 石油磺酸鹽SS活性劑

石油磺酸鹽SS是一種常用的驅油用表面活性劑（陰離子型），外觀呈黑色液體狀，有效含量維持在40%左右。該劑具有較低的制造成本，它的原材料比較容易獲取，條件允許的情況下也可以進行現場制備和利用，可以有效的降低界面張力，來提高原油采收率。如圖2所示。

1.3 ?羧酸鹽活性劑

羧酸鹽活性劑的親水親油基團是穩定不變的，能定向排列在溶液的表面上，該劑降低界面張力的效果及能力一般。其外觀呈紅棕色液體狀。有效含量在25%。它最突出的特點是具有親水基團（極性）和憎水基團（非極性）兩親性的分子結構。該活性劑用途較廣泛，如洗液，溫和性化妝品等個人保護用品及工業清洗，在石油工業等領域中也被認可。如圖3所示。

1.4 ?甜菜堿活性劑

甜菜堿表面活性劑是一種堿性物質，外觀呈金黃色液體狀，有效含量35%，pH值在6～8。它的吸濕性能是其特性中較為突出的一種，它與天然的甜菜堿在諸多方面如分子結構、應用效果等差別甚小，屬于化學合成的天然物等同物。它的氣味比較特殊，溶于水、CH3OH、C2H5OH等，但與乙醚不相溶。它具有極強的耐硬水性，使用時若滴到皮膚上直接沖洗即可，不刺激皮膚，抗靜電性小，該劑的殺菌性能良好， 如圖4所示。

2界面張力效果評價

將4種活性劑（甜菜堿活性劑、羧酸鹽活性劑、石油磺酸鹽SS活性劑、DVS活性劑），在酸性條件（pH=5）、濃度分別為0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%條件下進行界面張力的測試，從而優選出能夠降低界面張力效果最為理想的試劑。

由4種表面活性劑測得的界面張力結果得出，石油磺酸鹽SS活性劑和甜菜堿活性劑在酸性條件下的界面張力值隨著時間的增加逐漸降低最終趨于平緩，且維持在10-3至10-2mN/m數量級，因此可作為優先選擇試劑。如圖5-8所示。

3 ?乳化性能評價

由優選出的甜菜堿活性劑和石油磺酸鹽SS活性劑進行乳化性能評價。

（1）實驗設備：具塞刻度試管，10 mL。如圖9所示。

（2）實驗溫度：75 ℃

3.1 ?實驗步驟

取具塞刻度試管（體積為10 mL），將不同質量分數的表面活性劑溶液和脫水原油按等體積的比例加入（各5 mL），將試管密封，并放置于恒溫箱中（溫度為75 ℃），待20 min后，然后取出震蕩，隨后立即再次置于75 ℃恒溫箱中并計時，每隔一段時間記錄試管中分離出來的水的體積，計算析水率。

3.2 ?實驗結果分析

如圖10可以看出，隨著時間的延長，活性水與原油形成乳狀液的析水率不斷增加，乳狀液逐漸破乳。可以看出，該溶液的乳化能力較弱。

4 ?結 論

（1）由圖5可以看出，表面活性劑DVS的界面張力雖然維持在10-3至10-2 mN/m數量級。但在80 min時，不同濃度下均有上升趨勢，后期才逐漸下滑趨于平緩，因此該劑不作選擇。

（2）由圖7可以看出，羧酸鹽表面活性劑的界面張力維持在10-2至10-1 mN/m數量級，且濃度為0.2%時，隨著時間的增加，界面張力值處于不穩定趨勢，降低界面張力的效果不明顯，因此該劑不作選擇。

（3）由圖6和圖8可以看出，石油磺酸鹽SS活性劑和戴維斯活性劑隨著時間的增加，測得的界面張力逐漸降低最終趨于平緩，并維持在10-3至10-2 mN/m數量級，因此該兩種試劑可作為優選試劑。

（4）由甜菜堿活性劑+石油磺酸鹽SS活性劑進行的乳化性能評價測試結果得出，且該體系乳化性能較差。

參考文獻：

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