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石油磺酸盐 烷基苯磺酸盐弱碱复配体系

2017-10-13 8页 doc 23KB 34阅读

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石油磺酸盐 烷基苯磺酸盐弱碱复配体系石油磺酸盐 烷基苯磺酸盐弱碱复配体系 石油磺酸盐 / 烷基苯磺酸盐/ 弱碱复配体系 的界面活性及吸附乳化特性 王昊宇,幺世椿,张国印,朱慧峰 (大庆油田有限责任公司勘探开发研究院) 摘要: 实验考察了石油磺酸盐/ 烷基苯磺酸盐两种表面活性剂/ 碱(Na2CO3) 复配体系与大庆 脱气原油(45 ?粘度10 mPa?s) 间的界面张力IFT (45 ?) 及在大庆去油油砂上的吸附特 性。实验复配体系用矿化度5000g/ L的模拟注入水配制。当表面活性剂复配浓度为0.2wt%、 Na2CO3浓度为0.6wt%时出...
石油磺酸盐 烷基苯磺酸盐弱碱复配体系
石油磺酸盐 烷基苯磺酸盐弱碱复配体系 石油磺酸盐 / 烷基苯磺酸盐/ 弱碱复配体系 的界面活性及吸附乳化特性 王昊宇,幺世椿,张国印,朱慧峰 (大庆油田有限责任公司勘探开发研究院) 摘要: 实验考察了石油磺酸盐/ 烷基苯磺酸盐两种表面活性剂/ 碱(Na2CO3) 复配体系与大庆 脱气原油(45 ?粘度10 mPa?s) 间的界面张力IFT (45 ?) 及在大庆去油油砂上的吸附特 性。实验复配体系用矿化度5000g/ L的模拟注入水配制。当表面活性剂复配浓度为0.2wt%、 Na2CO3浓度为0.6wt%时出现超低IFT。石油磺酸盐/烷基苯磺酸盐在油砂上的吸附符合 Langmuir定律, 10次吸附后,仍可与原油形成超低界面张力,具有良好的抗吸附性能。石 油磺酸盐与烷基苯磺酸盐复配后产品的乳化性能明显优于单独石油磺酸盐产品的乳化性 能。. 关键词 石油磺酸盐 烷基苯磺酸盐 弱碱 界面活性 吸附 乳化 the interfacial activity、the properties of adsorption and emulsification of Petroleum sulfonate / alkylbenzene sulfonate / alkalescent compound system Wang HaoYu,Yao Shi Chun,Zhang Guo Yin, Zhu Hui Feng (Daqing Oilfield Limited Company, PetroChina, Heilongjiang, 163712, China) ABSTRACT The experiment studys on the interfacial tension (45?)of petroleum sulfonate / alkyl benzene sulfonate / alkalescent (Na2CO3) compound system and Daqing crude oil (45? viscosity 10 mPa . s) and the adsorption characteristics of two kinds of Surfactant in Daqing sand.compound system makes up with simulating injected water the mineralization of that is 5000g / L.When the concentration of the surfactant is 0.2wt% and the concentration of Na2CO3 is 0.6wt% ,the compound system reach the Ultra-low IFT. The adsorption of Petroleum sulfonate / alkyl benzene sulfonate on oil sands conform with Langmuir adsorption law.After 10 times adsorption, Petroleum sulfonate / alkyl benzene sulfonate still reach the Ultra-low IFT with crude oil and keep good anti-adsorption properties. The emulsification of Petroleum sulfonate and alkyl benzene sulfonate compound is superior than the pure petroleum sulfonate product. KEYWORD Petroleum Sulfonate Alkylbenzene sulfonate Alkalescent Surfactant Adsorption Emulsion 目前油田驱油中所使用的表面活性剂主要是石油磺酸盐,它是石油某一段馏分通过磺化 中和反应得到的具有表面活性的产物。由于它具有低界面张力(可到达1 ×10- 2mN?m- 1 左 右) 、最佳相态、较高的增溶能力,而且价格低、货源广等优点,因此,在油田中广泛应用。但 也存在着许多不足之处,例如,石油磺酸盐在地层中的吸附、滞流和与多价离子的作用,导致了 其在驱油过程中的损耗。目前国内外普遍采用加低碳醇的方法配制表面活性剂驱油体系, 但地层的色谱分离使其丧失驱油能力。为了使表面活性剂在驱油过程中发挥更大的功效,采 用混合表面活性剂体系代替单一的表面活性剂,使用不同的表面活性剂进行复配来优化完善 体系性质,以利用表面活性剂之间的协同效应。如Nealeg、Hornofv 等人〔1~4〕研究了木质 素磺酸盐与石油磺酸盐之间的协同效应;赵福麟、王业飞〔5〕等将羧甲基化的非离子型表面 活性剂与石油磺酸盐进行复配研究;黄宏度等人〔6〕发现石油羧酸盐和磺酸盐复配体系能够 产生协同效应的研究等。 为了使表面活性剂在驱油过程中发挥更大的功效,同时进一步提高其降低油/水界面张力 的能力,以提高原油的采收率,我们制备了石油磺酸盐 / 烷基苯磺酸盐/ 弱碱复合驱油剂,研 究该复合驱油剂在降低大庆油田油/水体系油/水界面张力的能力,为石油磺酸盐 / 烷基苯磺 酸盐/ 弱碱复合驱油剂在驱油技术中的应用奠定基础。 1 实验部分 1. 1 实验原料 石油磺酸盐 / 烷基苯磺酸盐表面活性剂为自制; 大庆油田油/水体系(模拟油,原油?煤油 = 1?4(体积比); 大庆油田注入污水,盐含量5000mg/L,经抽滤后使用) ,石油磺酸盐(简称 PS) 。 1. 2 实验仪器 KQ2100 型超声波清洗器,电子分析天平, TX2500C 型全量程自动动态旋滴界面张力仪等。 1. 3 实验方法 本实验所用的石油磺酸盐型表面活性剂平均当量如下: 在化学驱油过程中,油/水两相间的界面张力是评价驱油配方性能的一项重要指标。当不 可混溶的两种液体接触时,如果两相中的一相或两相含有表面活性物质,由于表面活性物质的 吸附与扩散等的影响,将产生动态界面张力,即两相间的界面张力会随着时间不断变化直至达 到一个平衡值。在达到平衡的过程中,体系将通过一个界面张力的最低点,此最低点即为动态 界面张力的最低值,而把体系的平衡值称之为动态界面张力的稳态值。本文采用了对比分析 的方法,在研究了石油磺酸盐表界面活性的基础上,利用TX2500 型全量程自动动态旋滴界面 张力仪考察石油磺酸盐 / 烷基苯磺酸盐/ 弱碱复合驱油剂降低大庆油田油/水体系油/水界 面张力的能力,考察其驱油性能。 2 石油磺酸盐界面活性及吸附乳化特性 本试验所用石油磺酸盐(PS)是大庆油田驱油用石油磺酸盐,它是由石油馏分经过磺化而 得。石油磺酸盐自身就是一种性能优异的化学驱油用表面活性剂,它具有抗温、耐盐的作用, 是目前广泛使用的化学驱油用主剂。为了说明制备的复合驱油剂的界面张力行为,我们研究 了其界面活性。图2 为界面活性图,界面张力随时间的变化关系曲线如图3 所示。 从图3 中可以看出,开始时界面张力迅速降低, 10 小时左右即可达到2 ×10 - 3mN?m- 1 , 而后界面张力下降趋势变缓,当到12 小时左右时达到超低界面张力为1.76 ×10 - 3mN?m- 1 , , 当超过12 小时后,界面张力又缓慢增加。可见, PS 活性水体系与模拟油间的界面张力存在 一 定最佳范围,这在生产实践中对驱油效果有一定的影响,因此,应尽可能地保证体系在地层中 处于最佳范围之内。 图4 和图5 表明,石油磺酸盐的吸附和乳化性能仍有待改善。 3 石油磺酸盐 / 烷基苯磺酸盐/ 弱碱复合驱油剂对动态界面活性及吸附乳化特性的影响 烷基苯磺酸盐的原料(生产洗涤剂用十二烷基苯的副产品)来源广,转化率高,无副产品, 且产品质量较稳定、性能好,所以被迅速推广使用,尤以美国为多。美国的StePan 公司、 SCI 公司、和Witco 公司先后研制出了各自的产品,如ORS 一41(SCI 公司技术委托Witeo 公司生产)、B 一100(Stepan 生产),并在世界范围内得以广泛使用。大庆油田三元复合驱 在 杏五及杏二西区先导性矿场试验用的表面活性剂即为ORS 一41,中区西部先导性试验用的 表面活性剂即为B 一100。 我们将烷基苯磺酸盐与PS 复合,制备了石油磺酸盐 / 烷基苯磺酸盐/ 弱碱复合驱油剂, 并考察了其降低大庆油田油/水界面张力、吸附、乳化的能力,其动态界面张力随时间的变化 关系如图所示。 从图7 中可以看出,开始时界面张力缓慢降低, 5 小时左右即可达到2.7 ×10 - 3mN/m,当 到13 小时左右时达到超低界面张力为1.94 ×10 - 3mN/m , ,当超过13 小时后,界面张力又缓 慢增加。该复合驱油剂在较长的时间范围内可与大庆原油形成10 - 3mN/m 数量级或更低的超 低界面张力。 图8 和图9 表明,石油磺酸盐与烷基苯磺酸盐复配的三元体系经10 次吸附后,仍可与 原油形成超低界面张力,具有良好的抗吸附性能。同时,石油磺酸盐与烷基苯磺酸盐复配后 产品的乳化性能明显优于单独石油磺酸盐产品的乳化性能。 4 石油磺酸盐 / 烷基苯磺酸盐/ 弱碱复合驱油剂降低油/水界面张力的作用机理 石油磺酸盐 / 烷基苯磺酸盐/ 弱碱复合驱油剂作用机理涉及到了烷基苯磺酸盐表面 活性剂和PS 之间的协同效应。经过研究发现: 石油磺酸盐表面活性剂和烷基苯磺酸盐表面 活性剂混合时,在降低水的表面张力的效能和效率方面,比单体表面活性剂产生更强的协同效 应。本研究所制备的烷基苯磺酸盐表面活性剂的疏水基是由直链烷烃组成的,亲水基则是磺 酸根离子,而石油磺酸盐的疏水基是由具有不同碳原子数的烷烃构成的,其亲水基也是磺酸根 离子,两者结构基本相似。因此,可以认为烷基苯磺酸盐表面活性剂和石油磺酸盐之间存在着 协同效应, 烷基苯磺酸盐表面活性剂和石油磺酸盐交互吸附在油/水界面上,通过相互之间的 协同效应,使得石油磺酸盐 / 烷基苯磺酸盐/ 弱碱复合驱油剂降低油/水界面张力的能力大 大增强,从而使得油/水界面张力降低至超低值。 5 石油磺酸盐 / 烷基苯磺酸盐/ 弱碱复合驱油剂体系中表面活性剂的吸附机理 复配体系中表面活性剂的吸附表面活性剂在固体颗粒表面的吸附量因固体表面吸附活性 位置与表面活性剂分子之间的作用力不同而不同。单一体系中的表面活性剂的吸附量,明显 高于相同浓度复配体系的吸附量,是2 种表面活性剂在固体表面活性位置竞争吸附的结果, 一种表面活性剂的吸附势必减少另一种表面活性剂的吸附量。在烷基苯磺酸盐体系中加入石 油磺酸盐,除与烷基苯磺酸盐产生良好的协同效应,维持超低界面张力外,还起吸附牺牲剂的 作用,可降低烷基苯磺酸盐的吸附量。 结语: (1) 石油磺酸盐和烷基苯磺酸盐均有很好的复配效果,复配体系产生超低界面张力的表活剂 浓度及碱范围比仅用石油磺酸盐的体系大力拓宽。由于烷基苯磺酸盐价廉且原料易得,因 此具有很大的经济价值及应用意义。 (2) 石油磺酸盐和烷基苯磺酸盐复配体系可以较快地达到初始超低界面张力,对驱油有利。 (3) 石油磺酸盐和烷基苯磺酸盐复配体系可在弱碱条件下和大庆原油达到超低界面张力。 (4) 石油磺酸盐与烷基苯磺酸盐复配体系具有良好的抗吸附和乳化性能。 参考文献 〔1〕Nealeg, Hornofv, Chiweteluc. Importance of lingo sulfonates in petroleum recovery operations〔J 〕. Can. J. Chem, 1981, 59 ( 13 ) ,1938~1943 〔2〕Chiweteluc, Nealeg, Hornofv. Imp roving the oil recovery efficacy of lingo sulfonate solutions〔J〕. Can J Petrol Technol, 1980, 20 ( 3) ,91~99 〔3〕Hornofv, Nealeg, Bourgeoisp. Synergistic surfactantmixtures containing lingo sulfonates〔 J〕. Can J Chem Eng, 1981, 59 (4) , 554~556 〔4〕Hornofv, Nealeg, Jacovellaf. Enhancement of interfacial activity of petroleum sulfonates by addition of sulphite〔J〕. Can J Chem Eng,1982, 60 (2) , 331~332 〔5〕赵福麟,王业飞,等. 羧甲基化的非离子型表面活性剂与石油磺酸盐的复配实验〔J〕. 石 油大学学报, 1996, 20 (4) : 52~55 〔6〕黄宏度, 吴一慧, 王尤富. 石油羧酸盐和磺酸盐复配体系的界面活性〔J〕. 油田化学, 2000, 17 (1) , 69~72
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