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提高水驱后剩余油采收率的三次采油技术研究,已成为油田开发后期加强油田开发的重要课题。上世纪80年代,碱/表面活性剂/聚合物(ASP)三元复合驱是在碱驱、表面活性剂驱和聚合物驱之上发展起来的三次采油技术,它是利用各驱油剂间的协同作用,不断提高洗油效率且扩大了驱替相的波及体积,从而大幅提高原油采收率的。选择合适的表面活性剂体系,将油/水界面张力(IFT)降低至10-3mN/m数量级是该技术应用的关键。但是,目前我国尚未开发出一种可以降低油/水IFT至超低水平的表面活性剂体系。国外公司开发的少量品种,虽然可以将油/水IFT降至超低水平,但是这些表面活性剂价格昂贵且无普适性,在使用过程中需要大量碱的协助,增加了使用成本。因此,开发一种高效、实用、廉价的表面活性剂具有重大意义。双子(Gemini)表面活性剂是一种新型的表面活性剂。与普通表面活性剂相比,它具有更高的表(界)面活性、低临界胶束浓度(cmc)和高效润湿性能等特点,这是目前三次采油中驱油用的任何一种表面活性剂所无法比拟的。本研究以双酚A、溴代烷(含碳数分别为10、12、14、16)、氯磺酸、三乙醇胺为主要原料,通过醚化反应、磺化反应和中和反应从而合成了一种阴离子型双醚双苯磺酸盐(DADPS)Gemini表面活性剂:2,2-二(4-烷氧基-3-苯磺酸三乙醇胺)丙烷,系统命名法:5,5’-(2,2-丙撑基)二[(2-烷氧基苯磺酸三(2-羟乙基)铵],并对合成的Gemini表面活性剂利用红外光谱进行了结构表征。通过对该系列Gemini表面活性剂的表面活性研究发现,其cmc为0.79~1.02 mol·L-1,表面张力(γcmc)为28.4~33.2 mN·m-1。Gemini表面活性剂降低油/水IFT的研究结果表明,在未添加任何助剂的情况下,可以将油/水IFT降低至10-3 mN·m-1的超低水平(DADPS-10除外),且维持时间较长;同时,Gemini表面活性剂表现出比普通表面活性剂更佳的与碱之间的协同效应,且可以在较宽的矿化度范围内维持超低的油/水IFT。利用接触角测定仪为评价工具,研究结果表明, Gemini表面活性剂可以将亲油砂岩表面(大约110°)改变为弱亲水表面(大约40°),其润湿能力高于普通阴离子型表面活性剂,但低于普通阳离子型表面活性剂;润湿能力随疏水链长度的增加而下降。采用静态法,在45℃下研究表面活性剂油砂表面的吸附,Gemini表面活性剂吸附性明显低于普通表面活性剂,且符合Langmuir等温吸附规律,NaOH和聚丙烯酰胺的加入可以进一步降低吸附量。阴离子Gemini表面活性剂的微观驱油过程研究结果表明,Gemini表面活性剂具有很高的驱油效率。根据实验过程和结果分析其驱油机理,主要包括降低油/水IFT,形成分子膜改变岩石表面润湿性等。由此可见,该阴离子型Gemini表面活性剂在三次采油领域具有良好的应用前景。