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驱油用表面活性剂

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-07-10  浏览次数:1564
核心提示: 在驱油中,常用的表面活性剂类型有阴离子及非离子型化合物。 阴离子型活性剂,优点是没有浊点或浊点很,在砂岩表面上吸附量少,

 

        在驱油中,常用的表面活性剂类型有阴离子及非离子型化合物。
 
        阴离子型活性剂,优点是没有浊点或浊点很,在砂岩表面上吸附量少,但护盐能力差,临界胶束浓度又较高。
        非离子型活性剂,优点是抗盐能力强,临界胶束浓度低,但有浊点,不能用于超过浊点的地层。但目前已能通过改性,既具有以上特点,但浊点很高,抗盐能力更强,适用于高温高盐地层。
        阳离子型活性剂,通常不适于配制二次或三次采油的胶束段塞,因它易破地层吸附或产生沉淀,故不会形成较低的表面张力。
 
         下面叙述用于化学驱油的表面活性剂
       (一)石油磺酸盐
        美国先前生产的磺酸盐类表面活性剂为14万吨/年,1985年后达1000万吨/年。
早期多用天然石油磺酸盐,它具有分布范围较宽的特点,现在多倾向合成石油磺酸盐,它具有分了呈分布较窄的特点,驱油效果较好。
        石油磺酸盐可选用原油,拔顶原油,重减压瓦斯油或某些其它部分提炼了的原油。
        采油过程中使用石油磺酸盐时,不论是石油磺酸盐在注入地层的表面活性剂作唯一的表面活性剂使用,或是为了能在含盐较高的地层和(或)硬度大的地层水中应用表面活性剂驱油技术而与较复杂的合成磺酸盐(以作为增溶的助表面活性剂)一起使用,假如所用的石油磺酸盐平均当量低于界面张力测试所推荐的平均当量,都会取得最好的结果,一般石油磺酸盐的当量应选取为325-425最好为350-400,特别推荐使用当量如下均匀分布的石油磺酸盐混合物,即5-15%分子的当量小于300,25-50%的当量为300-400,5-15%的当量为400-500,而5-20%的当量为500或500以上。
        上述推荐的当量分布范围,适用于含盐度等于或小于20,000ppm,二价离子浓度高于2000ppm则在石油磺酸盐中需加入非离子型表面活性剂,如脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚类或它们的磺酸盐类才能使用。
 
        (二)脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐
        第一是碳数的选择,C8-C20(最好是伯醇C10-C16)而在其直链上的第二个碳原子位置处具有C1-C8的烷基取代基,它占整个脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的醇基部分的40%-90%,最好是占45%-80%。醇基的其余部分为直链伯醇,且含量最好为醇基的5-55%,其碳原子数一般地方与2-(C1-8烷基)支链取代醇相同。
        第二是磺化剂的选择,目前使用的磺化剂,一般有三氧化硫、硫酸、发烟硫酸、氯磺酸、氨基磺酸等。工业上一般用SO3,特别是SO3的膜式磺化,具有磺化选择性好,磺化率高,无机盐含量少等优点,国内所用的磺化剂,特别是烷基苯磺酸盐及脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的烷基苯、脂肪醇聚氧乙烯醚的磺化均采用这一类。
        第三是中和剂的选择,一般采用钠、钙、镁的碱或碱土金属阳离子氢氧化物,以及铵或胺阳离子,胺阳离子要由脂肪族或芳香族的单、双或多胺衍生物,如硬脂酰胺、乙撑二胺,已撑二胺、二乙撑三胺或三乙撑五胺为好。
        脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐,以浓度高达5%的水溶液或分散液形式使用,显然,基于成本的原因,硫酸化的醇尽可能少,一般地浓度为0.1-1.5%即满足要求。
一般地说,硫酸化的聚氧乙烯脂肪醇的优点之一是它在离子化强度高,含盐量为5-10%,并有钙、镁及三价铁离子存在的水中使用均有效。此外,它在采油过程中的另一优点是与其它直链或支链醇衍生而得的同系物相比,对水溶液的增粘作用强,与直链醇的衍生物相比,具有更大的剪切能力,也就是说当把它挤入地层时,在机械力的作用下稠化效果下降的趋势更小。
 
(三)烷基芳基磺酸盐
        一种与氯化钠的配伍很好,并且可将油水界面能力降到1MN/M或更低的表面活性剂。
        这种表面活性剂是由一个平均分子量为250-1000的烷基芳基磺酸盐和分子中至少含有一个(C2H4O)n基(其中n为大于1小于40)的有机碱构成。
        合适的碱性化合物为三异丙醇胺,而更合适的为三乙醇胺。此类表面活性剂的某些品种特别适合于用水驱替从储层中采油,这一品种中烷基芳基磺酸盐的平均分子量为280-400,最好为300-400,这些酸可由一种合适石油磺化而得,最好是由邻二甲苯烷基化所得的烷基苯磺化而得,而邻二甲苯的烷基化是用四聚丙烯进行的,碱性化合物是用三乙醇胺和一个或几个氯化乙烯缩合而成,氧化乙烯的比例越高,表面活性剂与氯化钠的配伍性越好,但氧化乙烯在碱性化合物中的比例无论是高或低,无具有极好的降低界面张力性能。
 
(四)二烷基苯聚氧乙烯基烷基磺酸盐
        这种表面活性剂它能适用于所含流体的含盐度为10,000-250,000ppm(总溶解盐量),其中二价离子高达20,000ppm左右的油藏。这种表面活性剂包括将水溶性的石油磺酸盐与有效量的增溶助表面活性剂如二烷基苯聚氧乙烯烷基磺酸盐混合,然后把这种表面活性剂的混合物注入并强迫通过储油层而采出油,这类表面活性剂的结构如下:
        RR’C6H3(OC2H4)mC2H4SO3X
        式中R,R’为烷基m为3-15,X为阳离子
        以上的表面活性剂的二烷基可以是直链、也可支链烷基,最好每个烷基具有6-14个碳原子,该表面活性剂的二烷基结构使之具有足够的亲油性,而可有效地增溶与石油磺酸盐充分的混合。以不同用量的二烷基苯基聚氧乙烯烷基磺酸盐加入到盐水(总溶解盐量为90,000ppm,其中二价离子为10,000ppm和、)和石油磺酸盐混合溶液中,然后分别测试所得混合物的毛细管驱替,粘度和界面张力结果列入下表:
增溶的表面活性剂,%
毛细管驱替毫米/20分
粘度厘泊
界面张力毫达因/厘米
0.35
1
--
--
0.43
1
--
--
0.52
1
--
--
0.60
18.2
4.56
19
0.69
20.0
3.88
20
0.78
11.8
4.74
20
0.86
5.6
5.66
15
1.04
6.4
6.02
15
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