烷基糖苷与重烷基苯磺酸盐复配体系性能研究＊

姜汉桥 孙传宗

（1.中国石油大学（北京）石油工程教育部重点实验室； 2.中国石油大学（北京）石油工程学院）

在三次采油中，油水关系非常复杂，采用单一结构的表面活性剂往往很难获得超低界面张力和较好的抗盐、耐高温特性。因此，需要利用表面活性剂的协同效应，即用不同类型的表面活性剂进行复配来优化完善体系性质。烷基糖苷（简称APG）是一种新型绿色表面活性剂，兼具非离子与阴离子表面活性剂的很多优点，不仅界面张力低、活性高，而且生物降解好、无毒、复配性好，对环境无污染［1］。近年来，国外已有将APG产品应用于油田化学领域的相关报道［2－3］，但国内 APG 的生产刚刚起步，有关该产品在油田化学领域的应用性研究很少见报道［4］。本文以烷基糖苷和重烷基苯磺酸盐复配物与部分水解聚丙烯酰胺组成了一种新型的二元复合驱油体系，并对此二元复合体系进行了人造岩心驱油实验和可视化微观驱油实验研究，结果表明该二元复合体系性能较好，在水驱后能进一步提高采收率，在聚驱后能进一步启动和驱替残余油。

1 实验部分

1.1 实验材料及设备

（1）实验材料

原油：大庆油田采油四厂的脱气脱水原油，密度为0.879 7g/cm3（45℃），粘度为20.54 mPa·s（45℃）。

驱油实验用水：矿化度为4 700.10 mg/L的模拟盐水。

表面活性剂：中国日用化学工业研究院的烷基糖苷（APG），有效含量80%；大庆化工集团东昊投资有限公司的重烷基苯磺酸盐，有效含量50%。

聚合物：大庆炼化公司的部分水解聚丙烯酰胺（HPAM），分子量1 500万。

二元复合体系：HPAM 质量分数为0.12%，APG和重烷基苯磺酸盐组成的表面活性剂复配体系质量分数为0.2%，其中APG和重烷基苯磺酸盐的质量比为1∶1。

人造岩心：二维均质圆柱模型，长度为10 cm，直径为2.5 cm，由石英砂和环氧树脂胶结而成。

（2）实验设备

微观驱替实验装置：微量驱替泵（最小流量0.001 m L/min）、高精度活塞容器、微观仿真模型、体视显微镜（可视范围4 cm×4 cm）、数码摄像头（有效像素300万）、计算机以及彩色图像处理软件等。

界面张力测试仪：美国德克萨斯大学Model500型悬滴界面张力测定仪。

1.2 实验步骤

（1）界面张力测试

利用界面张力测试仪进行了不同温度、矿化度、二价离子浓度条件下二元复合体系与原油间界面张力的测试，溶液中表面活性剂浓度均以活性物中的有效物计算。界面张力稳定值实验均在45℃条件下进行，测试时间为120 min。

（2）在人造岩心上进行驱油物理模拟实验

首先将岩心抽真空，饱和水，用油驱水至含水饱和度为束缚水饱和度，并将岩心在45℃条件下老化10h；然后用水驱油至含水率为98%。为了对比聚合物驱和二元复合驱的驱油效果，水驱过后，分别注入0.3 PV的HPAM和二元复合体系，再后续水驱至出口端不出油，计算采收率。实验中的流体注入速度为0.3 m L/min，实验温度为45℃。

（3）利用玻璃刻蚀模型进行微观驱油实验

通过图像采集系统将驱油过程的图像转化为计算机的数值信号，并采用图像分析技术研究不同驱油体系对驱油效果的影响。微观驱油实验设备、流程及步骤见文献［5－6］。其中，微观驱油实验用油为利用大庆油田的脱气脱水原油配制的模拟油，该模拟油在实验温度30℃下的粘度为10 mPa·s。

2 结果与讨论

2.1 温度对二元复合体系界面张力的影响

图1为二元复合体系的界面张力随温度的变化曲线，可以看出，温度从45℃升高到80℃，二元复合体系的界面张力值始终保持在超低值的范围内。由此说明，该二元复合体系具有较好的耐温性能。

图1 二元复合体系在不同温度下的界面张力

2.2 矿化度和二价离子对复合体系界面张力的影响

图2、3是矿化度和二价离子质量浓度对二元复合体系界面张力的影响图，可以看出，在NaCl质量浓度为2 000～10 000 mg/L、二价离子质量浓度为50～300 mg/L范围内时，该二元复合体系的界面张力值变化都很小，始终保持在超低状态。由此说明，此二元复合体系具有较好的抗盐和抗二价离子的性能。

图2 矿化度对二元复合体系界面张力的影响

图3 二价离子质量浓度对二元复合体系界面张力的影响

2.3 人造岩心驱油实验结果

人造岩心驱油实验结果见表1，可以看出，在对人造岩心进行一次水驱后采用二元复合体系驱油的采收率要高于聚合物驱的。聚合物驱的主要作用是提高波及效率，改善微观驱油效率特别是降低毛管力的作用并不明显；而二元复合体系不仅能提高波及效率，还能增加毛管数，提高微观驱油效率，这些都有利于采收率的提高。这说明，本实验中由APG和重烷基苯磺酸盐复配并与聚合物组成的二元复合体系具有较优良的界面性能，采收率比聚合物驱有进一步的提高。

表1 人造岩心二元复合体系驱油实验结果

2.4 微观驱油实验结果

为了观察微观孔喉中残余油的启动情况，在玻璃刻蚀均质模型的驱替主流线附近选取一个观察点（A点），如图4所示。图5显示的是通过微观驱油实验得到的二元复合体系驱油过程中孔喉内剩余油的启动情况及驱油效果。从图5可以看出：水驱后（图5b）的残余油主要是簇状、柱状、盲端和孤岛状；与水驱相比，聚驱后（图5c）连通性好的柱状、簇状和孤岛状残余油被启动，剩余油和残余油明显减少；由于微观模型的孔隙体积较小，与模型的孔隙体积相比，聚合物注入过程中的注入量较大，因此后续水驱（图5d）的效果不明显，一些残余油仍然没有被启动；后续水驱过后的二元复合驱（图5e）对残余油的作用要比聚合物驱明显（以图5中B处毛细管中的残余油为例，聚驱并没有将其启动，而二元复合体系注入以后，毛细管中的残余油基本消失了），这说明本实验中所用表面活性剂复配体系具有很好的界面活性，能够在一定程度上克服毛管力，将毛细管中的残余油启动并且驱出。

3 结论

（1）本文研制的烷基糖苷和重烷基苯磺酸盐的复配物与部分水解聚丙烯酰胺组成的新型二元复合驱油体系，具有较好的耐温、抗盐和抗二价离子的性能。

（2）人造岩心驱油实验表明，此二元复合体系在水驱后能进一步提高采收率，而且采收率要高于聚驱；利用玻璃刻蚀模型进行的微观驱油实验结果显示，此二元复合体系启动和驱替残余油的能力要优于单一聚合物。

［1］ 李忠实，刘平芹，徐明新.表面活性剂合成与工艺［M］.北京：中国轻工业出版社，1995：204－210.

［2］ 于光远，曾青林，杨锦宗.烷基糖苷的制备与应用［J］.化学与黏合，1994，（1）：41－43.

［3］ NICORA L P，MCGREGOR W M.Biodegradable surfacents for cosmetics find application in drilling fluids［C］.SPE 39375，1998.

［4］ 刘庆旺，唐万丽.烷基糖苷在油田化学应用上的性能评价［J］.精细石油化工进展，2010，11（12）：31－33.

［5］ 夏惠芬，王德民，王刚.聚合物溶液在驱油过程中对盲端类残余油的弹性作用［J］.石油学报，2006，27（2）：72－76.

［6］ 夏惠芬，王德民，刘中春.黏弹性聚合物溶液提高微观驱油效率的机理研究［J］.石油学报，2001，22（4）：60－65.