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在油田开采过程中,三元复合驱是一种新型提高采收率技术,选择优良的表面活性剂又是这一技术的关键。其中阴离子磺酸盐类是应用最广的表面活性剂。 本文以发烟硫酸和三氧化硫作为磺化剂,选用重烷基苯或石油馏分油,在不同的工艺条件下进行磺化反应,摸索了反应物配比、反应温度、反应时间和不同原料等条件对合成产物的性能影响,得出反应物配比(酸烃比)是影响磺化收率的重要因素,由于反应原料的巨大差异,石油馏分油中芳烃含量较低,故合成产物中活性剂的含量也很低。 在烷基苯磺酸盐分析方面,建立了一系列分离测试方法。通过萃取分离,可以检测出合成产物中的挥发性组分、活性物、未磺化油和无机盐的含量,采用两相滴定法,用海明1622测出烷基苯磺酸盐的平均分子量。利用红外光谱的特征吸收峰确认表面活性剂的磺酸根官能团,质谱分析磺酸盐的分子量分布,还详细介绍了用高效液相色谱法检测单、双磺酸盐的原理和步骤。掌握这些测试方法,一方面可以基本剖析活性剂的各项组成结构,另一方面对指导表面活性剂研制提供了必要的保证。 合成出的表面活性剂产品能否满足三次采油的需要,适合于大庆的油水条件,需要对表面活性剂的各项物理化学性能进行评价,通过表面张力、界面张力的测定,所研制的表面活性剂的油水界面张力达到了10-3mN/m超低界面张力范围,符合三次采油用的技术标准。根据毛管数理论,可以通过提高毛管数使残余油降低,而提高毛管数的有效途径是降低油水界面张力,所以本文着重研究了影响油水界面张力的诸多因素。界面张力达到超低的原理是表面活性剂在油水两相中的分配系数接近于1,表面活性剂浓度和碱浓度都可以改变分配系数和扩散系数,它们不仅影响动态界面张力而且影响平衡界面张力,然而聚合物浓度只影响扩散系数,对分配系数的影响很小,即聚合哈尔滨工程大学硕士学位论文二二奋石奋;石石石二石石石石石物浓度只影响动态界面张力,不影响平衡界面张力。在考察活性剂自身组成结构对油水界面张力的影响时,得出一些规律。不同分子量的烷基苯磺酸盐混合,在合适的配比下,可以达到很低的界面张力,在活性剂总浓度不变的J清况下,分子量越高,界面张力曲线向低碱方向移动,反之分子量越低,界面张力曲线向高碱方向移动。由烷基苯磺酸盐同系物构成的表面活性剂,存在某种特定的分布,这种分布下,与原油间的界面张力效果最佳。支链烷基苯磺酸盐在降低界面张力方面有更好的效果。不仅水相组成对油水界面张力有影响,油相的不同也会产生不同的界面张力,通过研究得出,在原油的四种族组成中(饱和烃、芳烃、胶质和沥青),对降低界面张力起主要作用的是胶质。 驱油体系不仅与储层流体存在着液液之间的相互作用,而且与岩石之间的液固相互作用也不应忽视,吸附作用是这种相互作用的主要方式,烷基苯磺酸盐在油砂上的吸附等温线不完全符合langmuir吸附规律,有一个最大的吸附量,在表面活性剂同系物吸附中,随着碳链的增长,表面活性剂在油砂上的吸附量将增加,这些规律对筛选复合体系配方和指导表面活性剂研制方面具有深远的意义。 最后,用室内物理模拟驱油实验验证了所筛选的复合体系配方,实验结果表明,所筛选的复合体系配方采收率比水驱提高20%(OOIP)以上。对于非均质岩心,聚合物对驱油效率的贡献大于表面活性剂的贡献,此外还对三元段塞注入的大小和浓度进行了优化。关键词:三次采油表面活性剂界面张力七