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提高水驱后原油采收率的研究,已成为石油勘探与开发的重要课题。现有的提高原油采收率的方法较多,例如,化学驱、微生物驱、气体混相驱和非混相驱等。在这些提高采收率的方法中,化学驱是三次采油中最重要的一种驱油方式,其包括聚合物驱、碱驱、表面活性剂驱和复合驱等。复合驱技术是将聚合物与表面活性剂、碱或其他化学剂复配成各种复合驱油体系使用,它有着较好的驱油效果,是因为体系内部包含的表面活性剂能够迅速降低油水界面张力,同时利用聚合物提高波及体积两者相互配合共同来提高原油采收率。但是市场上复合驱技术中所使用的表面活性剂产品种类较少,且大多表面活性剂不能迅速将油水界面张力降低至超低值(10-3mN/m),另外有些表面活性剂的专一性较强、性能不稳定或受国外垄断等因素严重影响化学驱的推广使用。因此开发出价格低廉、合成工艺简单及性能较好的表面活性剂有着重要的意义。
本研究合成出一类新型的氨基磺酸型双子表面活性剂(Gemini表面活性剂),利用双子表面活性剂的较好的表界面活性、耐温性、乳化性和吸附性等性能,将其很好地应用于三次采油的化学驱提高采收率的方法中。本实验以伯胺(含碳数为12、14、16、18)、3-氯-2-羟基丙基磺酸钠、二氯三甘醇为主要原料。通过逐步取代反应合成出一系列氨基磺酸型双子表面活性剂(简称AHS表面活性剂)。并利用红外光谱对合成的表面活性剂进行了结构表征。
通过表界面张力仪对系列AHS表面活性剂进行表面张力测定后,发现在AHS表面活性剂系列中AHS-14表面活性剂的临界胶束浓度值最低为0.68mmol·L-1,除AHS-12表面活性剂外其余AHS表面活性剂均可在一定的浓度下使油水界面张力降低至10-3mN/m;AHS-14表面活性剂具有较好的耐温性,耐温温度可达80℃,进而可以配合热水驱技术及适合于高温地层;AHS-14表面活性剂在浓度为0.1%时饱和吸附量达到饱和其值为0.77mg/g油砂,吸附损失少且吸附稳定性较好,在连续5天吸附过程中均可将油水界面张力降低至10-3mN/m;AHS表面活性剂的乳化性能好,在矿化度为50000mg/L的溶液体系中油水乳化液不分层相态稳定。
将AHS-14表面活性剂与非离子表面活性剂NP-4复配,能够更快的将油水界面张力降低至10-3mN/m;添加1%的二乙醇胺后,根据二乙醇胺的助溶增效作用,将油水界面张力值降低至超低10-3mN/m所需用的时间更短,提高了表面活性剂降低油水界面张力的性能;与驱油用聚丙烯酰胺复配后通过测试体系的表观粘度和储能模量,发现体系中的聚合物或助表面活性剂不影响AHS-14表面活性剂降低油水界面张力的能力。另外聚合物体系中添加表面活性剂后,聚合物溶液的粒径及流变性能均无变化。因此表面活性剂与聚合物或助表面活性剂之间有着较好的配伍性。
通过表面活性剂溶液对人造填砂管驱替实验可知,在渗透率极差为19的非均质填砂管中,用质量分数为0.5%的AHS-14表面活性剂溶液完成驱替实验,发现原油采收率提高了24%,说明AHS-14表面活性剂能够很好地满足表面活性剂驱提高原油采收率的要求,为进行矿场实验提供较好的准备。