驱油表面活性剂体系优选研究

邱岳

摘      要：表面活性剂驱可以有效地提高洗油效率，减少毛细管阻力，对低渗油藏提高采收率达到理想的效果。利用界面张力仪评价了4种表面活性剂（甜菜碱活性剂、羧酸盐活性剂、石油磺酸盐SS活性剂、DVS活性剂）界面张力稳定性并优选出了2种（界面张力达到了10-3 mN/m）。基于优选的2种表面活性剂进行了其乳化性能的评价，以达到更好的驱油效果。

关  键  词：表面活性剂驱;洗油效率;采收率;界面张力;乳化性能

中图分类号：TQ 016       文献标识码： A       文章编号： 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

在化学驱过程中，将活性剂注入聚合物中[1]，以改变驱替流体的物化性质及驱替流体与原油和岩石矿物之间的界面性质，将二者有效的结合起来并注入地层中，以便达到更好的驱油效果。但聚合物溶液会发生热降解和水解，大大降低了驱油的效果，同时较低的水的矿化度可以起到增粘的效果[2，3]。但是矿化度过高会导致聚合物注入量的增加，這样会增加不必要的成本。然而表面活性剂能使原油与水的界面张力降至较低的程度，可降低岩层对原油的吸附作用，并能在油层中长时间保持理化稳定性，具有较好的耐盐性，对电解质不敏感[4，5]。在成本可以考虑的范围内还可以大幅度的提高原油的采收率。

学者潘一探讨了阳离子型双子表面活性剂在石油行业的应用进展，得出了因其具备较高的表面活性、水溶性等，在石油行业已有应用吴芳等人[6]对驱油活性剂的应用发展进行了研究，并指出研究甜菜碱类表面活性剂降低界面张力的能力的效果良好;学者蔡红岩[7]通过对无碱表面活性剂进行界面性能研究，得出了驱油用的表面活性剂与模拟原油间界面张力的降幅大于相应的原油结果;周海韵等人[8]通过分析关于阴离子表面活性剂的影响因素，研究了无机盐、浓度等对于该表面活性剂的影响程度。学者廖茂林等人[9]对于表面活性剂驱进行了室内研究，得出了增油效果较好的结论。

本文介绍了4种表面活性剂，并评价了4种表面活性剂改善界面张力的效果及其乳化性能，从而优选出性能最佳的驱油体系。

1表面活性剂介绍

本文介绍了常用的典型表面活性剂4种（DVS活性剂、羧酸盐活性剂、石油磺酸盐SS活性剂、甜菜碱活性剂）且具体性能指标及生产厂家见表1所示。

DVS活性剂是一种无毒性、无腐蚀、亲水性的表面活性剂（阴离子型）。其外观呈浅乳白色粘稠液体状，有效含量在20%～60%（根据需要配制），密度在0.9～1.15之间，pH值在6～8（浓度为0.1%）。它的亲水、亲油及降低界面张力的性能良好，因此其乳化性能极佳，并且该乳化稳定时间可根据所需而调整和改变。如图1所示。

1.2 石油磺酸盐SS活性剂

石油磺酸盐SS是一种常用的驱油用表面活性剂（阴离子型），外观呈黑色液体状，有效含量维持在40%左右。该剂具有较低的制造成本，它的原材料比较容易获取，条件允许的情况下也可以进行现场制备和利用，可以有效的降低界面张力，来提高原油采收率。如图2所示。

1.3  羧酸盐活性剂

羧酸盐活性剂的亲水亲油基团是稳定不变的，能定向排列在溶液的表面上，该剂降低界面张力的效果及能力一般。其外观呈红棕色液体状。有效含量在25%。它最突出的特点是具有亲水基团（极性）和憎水基团（非极性）两亲性的分子结构。该活性剂用途较广泛，如洗液，温和性化妆品等个人保护用品及工业清洗，在石油工业等领域中也被认可。如图3所示。

1.4  甜菜碱活性剂

甜菜碱表面活性剂是一种碱性物质，外观呈金黄色液体状，有效含量35%，pH值在6～8。它的吸湿性能是其特性中较为突出的一种，它与天然的甜菜碱在诸多方面如分子结构、应用效果等差别甚小，属于化学合成的天然物等同物。它的气味比较特殊，溶于水、CH3OH、C2H5OH等，但与乙醚不相溶。它具有极强的耐硬水性，使用时若滴到皮肤上直接冲洗即可，不刺激皮肤，抗静电性小，该剂的杀菌性能良好， 如图4所示。

2界面张力效果评价

将4种活性剂（甜菜碱活性剂、羧酸盐活性剂、石油磺酸盐SS活性剂、DVS活性剂），在酸性条件（pH=5）、浓度分别为0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%条件下进行界面张力的测试，从而优选出能够降低界面张力效果最为理想的试剂。

由4种表面活性剂测得的界面张力结果得出，石油磺酸盐SS活性剂和甜菜碱活性剂在酸性条件下的界面张力值随着时间的增加逐渐降低最终趋于平缓，且维持在10-3至10-2mN/m数量级，因此可作为优先选择试剂。如图5-8所示。

3  乳化性能评价

由优选出的甜菜堿活性剂和石油磺酸盐SS活性剂进行乳化性能评价。

（1）实验设备：具塞刻度试管，10 mL。如图9所示。

（2）实验温度：75 ℃

3.1  实验步骤

取具塞刻度试管（体积为10 mL），将不同质量分数的表面活性剂溶液和脱水原油按等体积的比例加入（各5 mL），将试管密封，并放置于恒温箱中（温度为75 ℃），待20 min后，然后取出震荡，随后立即再次置于75 ℃恒温箱中并计时，每隔一段时间记录试管中分离出来的水的体积，计算析水率。

3.2  实验结果分析

如图10可以看出，随着时间的延长，活性水与原油形成乳状液的析水率不断增加，乳状液逐渐破乳。可以看出，该溶液的乳化能力较弱。

4  结 论

（1）由图5可以看出，表面活性剂DVS的界面张力虽然维持在10-3至10-2 mN/m数量级。但在80 min时，不同浓度下均有上升趋势，后期才逐渐下滑趋于平缓，因此该剂不作选择。

（2）由图7可以看出，羧酸盐表面活性剂的界面张力维持在10-2至10-1 mN/m数量级，且浓度为0.2%时，随着时间的增加，界面张力值处于不稳定趋势，降低界面张力的效果不明显，因此该剂不作选择。

（3）由图6和图8可以看出，石油磺酸盐SS活性剂和戴维斯活性剂随着时间的增加，测得的界面张力逐渐降低最终趋于平缓，并维持在10-3至10-2 mN/m数量级，因此该两种试剂可作为优选试剂。

（4）由甜菜碱活性剂+石油磺酸盐SS活性剂进行的乳化性能评价测试结果得出，且该体系乳化性能较差。

参考文献：

[1] 魏秋月.三次采油用表面活性剂的研究现状与趋势[J].化学工程与装备，2018（10）：105-106.

[2] 曾杨，康晓东，唐恩高，未志杰，程时清.高低浓度聚合物交替注入油藏试井解释方法[J/OL].成都理工大学学报（自然科学版）， 2018 （06）： 691-697

[3]Shenwen Fang，Ming Duan，Yini Xia，Hu Wang，Linyu Li. Determination of partially hydrolyzed polyacrylamide in wastewater produced from polymer flooding by colloid titration[J]. Journal of Polymer Engineering， 2013， 33 （4）.

[4] 张朋飞，刘欢，董菲.重质原油油气冷凝-吸附耦合系统的安全工艺探究[J].现代化工，2018，38（07）：187-189.

[5]W.R. Jian，L. Wang，X.H. Yao， S.N. Luo. Tensile and nanoindentation deformation of amorphous/crystalline nanolaminates： Effects of layer thickness and interface type[J]. Computational Materials Science， 2018，154.

[6] Tahereh Fereidooni Moghadam，Saeid Azizian，Shawn Wettig. Effect of spacer length on the interfacial behavior of N，N′-bis（dimethylalkyl）-α，ω-alkanediammonium dibromide gemini surfactants in the absence and presence of ZnO nanoparticles[J]. Journal of Colloid And Interface Science，2017，486.

[7] 蔡红岩，王红庄，朱友益，龙杭，樊剑.无碱表面活性剂羧基甜菜碱表/界面性能研究[J].油田化学，2013，30（03）：407-410.

[8] 周海韵，喻高明.磺酸盐阴离子表面活性剂粘度研究[J].当代化工，2018，47（10）：2074-2077.

[9] 廖茂林，付铭，戴峰.表面活性剂驱室内评价实验研究[J].当代化工，2017，46（09）：1779-1781+1785.