α-烯烴磺酸鈉應(yīng)用研究

摘要：α-烯烴磺酸鈉作為常見的表面活性劑、高溫起泡劑在冷家油田氣體助排措施中被使用，本文通過模擬實(shí)驗(yàn)對比現(xiàn)有施工方式與α-烯烴磺酸鈉、氣體同時注入優(yōu)劣性，并測定不同濃度下α-烯烴磺酸鈉溶液的起泡泡高和半衰期。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： α-烯烴磺酸鈉與氣體同時注入產(chǎn)生的泡沫穩(wěn)定性更好;稀釋后的α-烯烴磺酸鈉溶液更容易產(chǎn)生泡沫;泡沫泡高和半衰期隨著濃度升高而增加;現(xiàn)使用的α-烯烴磺酸鈉最優(yōu)濃度為20%。

關(guān)鍵字：α-烯烴磺酸鈉;注入方式;藥劑濃度;泡沫穩(wěn)定性。

1前言

1.1α-烯烴磺酸鈉簡介

α-烯烴磺酸鈉是一種常見的陰離子型表面活性劑，具有良好的潤濕性、可乳化性，水溶性好、配伍性好、生物降解性好 [1]，同時該藥劑在高溫起泡情況下具有很好的穩(wěn)定性。

1.2α-烯烴磺酸鈉在冷家油田使用情況

α-烯烴磺酸鈉作為高溫起泡劑在冷家油田已使用多年，主要應(yīng)用在稠油注汽前的氣體助排措施中，配合后期注入的非烴類氣體及水蒸氣發(fā)泡，封堵油井地層近井地帶的大孔道，擴(kuò)大非烴類氣體及蒸氣的波及體積，產(chǎn)生的泡沫還具有遇油消泡的特性，不會影響后期原油在地層的中的運(yùn)移。同時作為一種表面活性劑，其本身具有較好的乳化性，注入到油井后可提高油井的返排能力。

1.3研究方向

目前在措施中使用的α-烯烴磺酸鈉是廠家出產(chǎn)的原液。本文通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究：1.α-烯烴磺酸鈉與氣體同時注入相比于現(xiàn)有施工模式的優(yōu)劣性。2.α-烯烴磺酸鈉在稀釋后使用與現(xiàn)在使用原液的優(yōu)劣性。

2發(fā)泡實(shí)驗(yàn)

2.1泡沫的形態(tài)結(jié)構(gòu)變化過程實(shí)驗(yàn)

2.1.1實(shí)驗(yàn)方案

取1gα-烯烴磺酸鈉倒入燒杯，加入清水至200g，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的溶液，倒入?yún)且鹗蠑嚢杵鲾嚢?min，將泡沫倒入量筒中，記錄泡沫自然消泡的過程。

2.1.2實(shí)驗(yàn)結(jié)論

泡沫存在兩種形態(tài)，一種為球形泡沫，另一種為多面體泡沫。

球形泡沫氣泡相互之間被液體隔開較遠(yuǎn)，氣泡在液體中一個接一個地分布，氣泡間的液體由于重力作用產(chǎn)生排液，所含液體量逐漸減少，因此排液程度取決于液體的粘度，同時氣體從小氣泡向大氣泡擴(kuò)散也會影響其穩(wěn)定性。當(dāng)氣泡超過最致密球形分布時，就變成多面體泡沫。

多面體泡沫是氣泡聚集體彼此失去了它們的獨(dú)立性，構(gòu)成了一種大小不一的群體，氣泡間通道構(gòu)成了一種由所謂節(jié)點(diǎn)連接的有聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)。由于大小氣泡中氣體存在壓差，氣體從小氣泡向大氣泡擴(kuò)散，小氣泡被大氣泡兼并，大氣泡越來越大，直至泡沫趨于破裂[2]。

2.2起泡劑注入方式對比模擬實(shí)驗(yàn)

2.2.1實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)設(shè)置兩組充氣發(fā)泡實(shí)驗(yàn)：

第一組實(shí)驗(yàn)?zāi)M現(xiàn)行注入方式發(fā)泡情況。稱取100gα-烯烴磺酸鈉倒入塑料桶內(nèi)，膠皮管一端連氣泵，一端伸入桶內(nèi)藥劑中，充氣發(fā)泡。

第二組實(shí)驗(yàn)?zāi)M藥劑與氣體同時注入時的發(fā)泡情況。稱取100gα-烯烴磺酸鈉，抽入到注射器中，將注射器通過三通與氣泵注氣的膠皮管連接到一起，在氣泵充氣的同時，用注射器注入藥劑，使藥劑與氣體在管線內(nèi)混合，注入到塑料桶內(nèi)產(chǎn)生泡沫。

兩組實(shí)驗(yàn)同時進(jìn)行，注氣2min后，觀察記錄兩組實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生泡沫形態(tài)，記下停氣后泡沫高度的刻度值，為泡沫的初始高度，然后開始計時，當(dāng)泡沫液面降低至最高處刻度值一半的時候停止計時，此時記下時間，為泡沫的體積半衰期。

2.2.2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

兩組實(shí)驗(yàn)充入氣體后，第一組起泡速度明顯快于第二組，產(chǎn)生泡沫高度高于第二組，但第一組多為多面體型大氣泡，有一部分泡沫在發(fā)泡過程中就已經(jīng)破裂，且氣泡分布不均勻，塑料桶內(nèi)有未被氣泡充填的空白地方。

第二組實(shí)驗(yàn)中，隨氣體注入到塑料桶的藥劑產(chǎn)生的泡沫多為球形泡沫且泡沫均勻填充塑料桶內(nèi)的空間。充氣結(jié)束后觀察桶內(nèi)殘余藥劑，第一組實(shí)驗(yàn)殘余藥劑明顯多于第二組。觀察兩組實(shí)驗(yàn)泡沫消減速度，第一組實(shí)驗(yàn)泡沫消減速度明顯快于第二組，泡沫體積半衰期較短。

2.2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在泡沫穩(wěn)定性評價實(shí)驗(yàn)中，泡沫半衰期越大表示起泡劑的穩(wěn)定性越好，通過兩組實(shí)驗(yàn)對比可看出，相比現(xiàn)在的起泡劑與氣體分開的注入方式，起泡劑與氣體同時注入的方式產(chǎn)生的泡沫穩(wěn)定性更好，同時兩組實(shí)驗(yàn)相對比，后者起泡劑成泡率高于前者。

2.3起泡劑使用濃度優(yōu)選實(shí)驗(yàn)

2.3.1實(shí)驗(yàn)方案

配置100g不同濃度α-烯烴磺酸鈉溶液（配置濃度：100%、50%、40%、30%、20%、10%、8%、6%、4%、2%），使用藥劑與氣體同時注入的方式，將藥劑隨氣體注入到塑料桶內(nèi)，使藥劑形成泡沫，充氣時間2min，記下停氣后泡沫高度的刻度值，為泡沫的初始高度，開始計時，當(dāng)泡沫液面降低至最高處刻度值一半的時候停止計時，此時記下時間，為泡沫的體積半衰期。

2.3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3.2.1不同濃度下發(fā)泡高度變化分析

在實(shí)驗(yàn)中，相對于藥劑原液，50%濃度藥劑發(fā)泡高度更高，說明藥劑在稀釋后更容易發(fā)泡，因?yàn)樗巹┫♂尯蟊砻鎻埩档停菽a(chǎn)生的過程是一個液體總面積增加、體系總表面能增大的過程，從原則上說，溶液的表面張力越低，產(chǎn)生同樣泡沫所需做的功就越少，溶液越容易起泡。

從試驗(yàn)中看出隨著藥劑濃度升高，藥劑發(fā)泡高度變高，在濃度從10%升到20%時泡沫高度升高的速率變大，濃度達(dá)到20%之后，隨著濃度增加產(chǎn)生泡沫的高度升高速率變緩。

2.3.2.2不同濃度下半衰期變化分析

在實(shí)驗(yàn)中，隨著藥劑濃度增加，產(chǎn)生泡沫的半衰期增加，在藥劑10%濃度以下是泡沫的半衰期較短，藥劑濃度升到20%后半衰期時間增加的速度變緩，隨著濃度增加泡沫半衰期變化不大。

3結(jié)論

（1）通過實(shí)驗(yàn)對比，相比于現(xiàn)行施工方式，α-烯烴磺酸鈉與氣體同時注入產(chǎn)生的泡沫穩(wěn)定性更好，α-烯烴磺酸鈉成泡率更高。

（2）稀釋后的α-烯烴磺酸鈉溶液，隨著表面張力的降低，更容易產(chǎn)生泡沫。

（3）產(chǎn)生的泡沫泡高和半衰期隨著藥劑濃度升高而增加。

（4）通過實(shí)驗(yàn)測量所得數(shù)據(jù)，20%濃度的α-烯烴磺酸鈉溶液產(chǎn)泡量相比于原液僅降低28%，同時在20%濃度α-烯烴磺酸鈉溶液產(chǎn)生泡沫半衰期趨于穩(wěn)定，考慮到經(jīng)濟(jì)因素和性價比20%濃度是現(xiàn)用α-烯烴磺酸鈉最優(yōu)濃度。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃恩慧.α-烯烴磺酸鹽（ AOS） 的性質(zhì)及生產(chǎn)現(xiàn)狀分析[J].精細(xì)與專用化學(xué)品，2006，14（ 5）：25- 29.

[2] 孫其誠，黃晉.液態(tài)泡沫結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性[J].物理，2006，（12）：15-18.

作者簡介：

項鵬心，男，1990年3月出生遼寧阜新，漢族，工程師，2012年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東），現(xiàn)于中國石油遼河油田冷家油田開發(fā)公司工藝研究所從事工藝措施管理工作。