超低界面張力強(qiáng)乳化復(fù)合型表面活性劑的研究

程麗晶（大港油田采油工藝研究院,天津 300280)

王碩(大港油田原油運(yùn)銷公司，天津 300280）

目前油田開采進(jìn)入中后期，綜合含水高，油藏環(huán)境復(fù)雜，三次采油已經(jīng)成為中國陸上及海上油田提高采收率和提高單井產(chǎn)量的主體技術(shù)，化學(xué)驅(qū)也成為三次采油提高采收率的主要技術(shù)手段，其中聚合物驅(qū)日漸成熟，三元復(fù)合驅(qū)和二元復(fù)合驅(qū)經(jīng)過礦場試驗(yàn)的應(yīng)用也在不斷發(fā)展，且動用地質(zhì)儲量7000多萬噸[1-2、4]。隨著二、三元復(fù)合驅(qū)的發(fā)展，其對表面活性劑的要求也越來越高，表面活性劑經(jīng)過多年的發(fā)展也取得了一定的進(jìn)展，目前三次采油用表面活性劑能使油水界面張力降低至10-3mN/m，有的甚至達(dá)到10-4mN/m，但油水界面張力達(dá)到10-4mN/m后，乳化性能則較差，如果進(jìn)一步提高乳化性能，可實(shí)現(xiàn)采收率的大幅度提高[3]。應(yīng)積極研制新的表面活性劑以適應(yīng)油田三次采油日益發(fā)展的需求。

本文主要采用陰離子、非離子復(fù)合的方式形成一種既能達(dá)到超低油水界面張力，又具有強(qiáng)乳化性能的新型表面活性劑，以實(shí)現(xiàn)采收率的大幅度提高。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑及材料

石油磺酸鹽陰離子表面活性劑DM-01，工業(yè)品；非離子表面活性劑NQ-03，工業(yè)品；助劑SZJ-01，工業(yè)品；聚合物為部分水解聚丙烯酰胺HTPW-112（天津），水解度25.6%，分子量為2500萬；配制水為大港油田港西三區(qū)現(xiàn)場產(chǎn)出污水；實(shí)驗(yàn)用原油為大港油田港西三區(qū)西6-8-2井原油；實(shí)驗(yàn)溫度：53℃。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

TX-500C界面張力測定儀，德國；電熱鼓風(fēng)干燥箱，重慶四達(dá)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 表面活性劑的復(fù)合

將石油磺酸鹽與非離子表面活性劑以不同比例進(jìn)行復(fù)配，外加少量助劑形成新的表面活性劑，命名為DCS系列表面活性劑。

1.3.2 復(fù)合表面活性劑性能的測定

1.3.2.1 界面張力測定

港西三區(qū)污水配制不同濃度的表面活性劑溶液，然后用TX-500C界面張力測定儀在53℃條件下測定表面活性劑與西6-8-2井原油界面張力。

1.3.2.2 乳化性能測定

港西三區(qū)污水配制不同濃度的表面活性劑溶液，將表面活性劑溶液與西6-8-2井原油以體積比為3:1加入具塞量筒中，然后放置于53℃恒溫箱中老化1h后用手來回震蕩100次，靜置考察不同時(shí)間其乳化增溶率。

增溶率%=（乳化后原油體積-初始原油體積）/初始原油體積*100%

1.3.2.3 驅(qū)油性能

實(shí)驗(yàn)用人造非均質(zhì)巖心，分別進(jìn)行極限水驅(qū)以及聚/表二元驅(qū)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）極限水驅(qū)：水驅(qū)5PV至含水98%以上；

（2）聚/表二元驅(qū)：首先水驅(qū)2PV,而后進(jìn)行0.65PV的二元驅(qū)（聚合物濃度為2000mg/L，表面活性劑濃度為0.4%）；后續(xù)水驅(qū)至5PV。

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：

（1）測定巖心的氣相滲透率；

（2）將巖心抽空2小時(shí)后，飽和過濾好的污水測量孔隙度和水相滲透率；

（3）將飽和好注入污水的模型放置在53℃恒溫箱內(nèi)恒溫12小時(shí)以上；

（4）模型飽和油，至模型出口不出水為止，計(jì)算原始含油飽和度；

（5）油田污水配制濃度為2000mg／L的聚合物HTPW-112溶液，將聚合物溶液用0.1mm不銹鋼網(wǎng)過濾后，灌入不銹鋼容器；

（6）通過恒流泵以5m／d的速度進(jìn)行驅(qū)替。

2 結(jié)果與討論

2.1 非離子表面活性劑含量對油水界面張力的影響

表1 陰/非離子配比表

實(shí)驗(yàn)表明石油磺酸鹽陰離子表面活性劑復(fù)配非離子表面活性劑后降低界面張力能力提高，陰離子與非離子的配比在5:1-4:1之間時(shí)效果最佳，其中DCS-201、DCS-217在濃度為0.1%-0.6%范圍內(nèi)界面張力達(dá)到10-4mN/m數(shù)量級。

陰離子/非離子復(fù)配體系的降低油水界面張力能力高于單一組分,主要是由于非離子表面活性劑中大部分含有聚氧乙烯鏈，而聚氧乙烯鏈中的氧原子與水溶液中氫離子結(jié)合使非離子表面活性劑帶一定正電性，所以其與帶負(fù)電的陰離子表面活性劑相互吸引，兩種表面活性離子在油水界面上的吸附相互促進(jìn)，表面活性離子之間不但沒有一般表面活性劑那樣的電斥力，反而存在靜電引力，因而親油基的排列更加緊密，從而表現(xiàn)出優(yōu)良的降低界面張力的能力。

2.2 非離子表面活性劑含量對乳化性能的影響

圖1 不同濃度表活劑的增溶率（靜置24h）

結(jié)果表明石油磺酸鹽陰離子表面活性劑復(fù)配非離子表面活性劑后乳化性能提高，并且陰離子與非離子的配比在5:1時(shí)效果最佳，0.4%的表活劑濃度乳化增溶率達(dá)到90%。表活劑濃度從0.1%增加到0.6%，乳化增溶率提高，這是由于表活劑的濃度在溶液內(nèi)部到油水界面形成濃度差，體相中表活劑的濃度越大，分布到油水界面的表活劑濃度越大，乳化能力增強(qiáng)。

2.3 驅(qū)油性能

表2 物理模擬實(shí)驗(yàn)巖心參數(shù)表

圖2 驅(qū)油動態(tài)曲線

結(jié)果表明在超低界面張力以及強(qiáng)乳化性能的作用下，陰離子非離子復(fù)合體系采收率較水驅(qū)提高28個(gè)百分點(diǎn)，較石油磺酸鹽陰離子體系提高3個(gè)百分點(diǎn)，驅(qū)油性能提高。

3 結(jié)語

3.1 石油磺酸鹽表面活性劑復(fù)配非離子表面活性劑后降低界面張力能力以及乳化性能均提高，界面張力降低至10-4mN/m數(shù)量級，乳化增溶率達(dá)到80%以上；

3.2 石油磺酸鹽表面活性劑與非離子表面活性劑的最佳配比為5:1。

[1]關(guān)淑霞，劉化龍，朱友益.國內(nèi)SP二元復(fù)合驅(qū)研究現(xiàn)狀分析.內(nèi)蒙古石油化工[J].2010，（24）：36-38.

[2]呂鑫,張健,姜偉.聚合物/表面活性劑二元復(fù)合驅(qū)研究進(jìn)展[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,30(3):128-130.

[3]楊振宇,周浩,姜江等.大慶油田復(fù)合驅(qū)用表面活性劑的性能及發(fā)展方向[J].精細(xì)化工,2005,22(1):22-23.