与普通表面活性剂相比,双子表面活性剂具有很低的cmc值和很高的界面活性,这两大特性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。本文就是利用双子表面活性剂的高界面活性这一重大特性,将其引入到三次采油领域,并开展一系列的研究,以期解决目前普通表面活性剂在该领域所面临的难题,同时也为以后双子表面活性剂的现场应用研究提供技术和理论支持。 通过阳离子双子表面活性剂产品的合成与表征,结果表明:红外光谱法证明了室内合成样品分子中季铵盐结构的存在;核磁共振法证实了室内合成样品分子中双子结构的存在;最终证实了室内合成样品为目标产物——阳离子双子表面活性剂。 阳离子双子表面活性剂降低油/水界面张力的规律和机理研究结果表明,该类表面活性剂具有很高的界面活性;在无碱和较低浓度下,可以将油/水界面张力降至10^-3mN/m数量级;油的重质组分含量越高,越利于双子表面活性剂降低油/水界面张力;在降低O/W的IFT过程中,双子表面活性剂本身的分子结构与油的组分之间存在匹配性。为双子表面活性剂用于无碱复合驱提供了可能性,也对于在油田开发过程中,运用阳离子双子表面活性剂降低油/水界面张力提供了新的方向和途径。 运用均匀设计研究了阳离子双子表面活性剂与普通表面活性剂在降低油/水界面张力方面的协同效应。研究结果表明:双子表面活性剂与普通非离子表面活性剂混合后,在降低油/水界面张力方面可以协同增效;均匀设计在研究化学驱、复合化学驱领域具有十分广泛的应用前景。通过本部分的研究工作,为在油田开发过程中,有效利用双子与普通表活剂的协同效应,提高效率和降低成本提供了理论和实践上指导。 阳离子双子表面活性剂对固体表面润湿的影响研究结果表明:对于油湿固体表面,阳离子双子表面活性剂可将亲油表面最终改变为亲水甚至强亲水表面;对于水湿固体表面,多数阳离子双子表面活性剂可将亲水表面最终改变为弱亲水表面。通过本部分的研究,为运用阳离子双子表面活性剂改变油藏岩石润湿性,从而有利于提高驱油效率提供了理论和实践方面的指导。 阳离子双子表面活性剂的微观驱油过程研究结果表明:①在毛管模型中,双子表面活性剂溶液具有比水驱高得多的驱油效率,同时也表明了相同浓度的双子表面活性剂GS12-4溶液的驱油效率好于GS14-2溶液;②在填砂微观模型中,GS12-4溶液比GS14-2溶液具有更高的驱替效率;结合两种微观模型和岩心驱油结果表明,双子表面活性剂具有很高的驱油效率;润湿性对驱油效率具有很大的影响;最后根据实验过程和结果,分析出阳离子双子表面活性剂的驱油机理,主要包括降低油/水界面张力机理、改变岩石表面润湿性机理、聚并形成油带机理以及乳化机理。 综上所述,阳离子双子表面活性剂有望成为三次采油用的高效驱油剂。