新型多功能表面活性劑的開發(fā)和選用

1、新型多功能表面活性劑的開發(fā)和選用單組分表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)中U不再含單一親水基團(tuán)或單一親油基團(tuán)，而且含多種親水基或親油基t且注匝提高抗敲、耐溫性能.降低成本，加強(qiáng)特種表面活性劑(如亂表面活性劑h敘f表而活性劑等)的研究陰.具體有*(1)提寫抗鹽能力為了捉高表面活性別的抗鹽能力可在分F結(jié)構(gòu)中引入非離T-舉氧烷基或在陰離子型分子屮引入陽離子型親水星.或引人同種或并種的刃一個(gè)或多個(gè)的陰離子親水展"(?)增強(qiáng)耐淋件能在表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)中引入碼修戰(zhàn)Th時(shí)謡性能強(qiáng)的特征基團(tuán)，或輔以K它合適的助刑，可竹效地捉高其驅(qū)油時(shí)的咐溫性能.降低成本首先是選用廉價(jià)的表面活性劑然后將茸改性成術(shù)較低的表面活性

2、劑主要有三類】木廡索磺酸鹽類、不需加增效劑的表而活性劑類和竣酸鹽表而活性劑類.1尸木質(zhì)索礁酸鹽類表面活性劑的親油性不夠，在改性時(shí)35引入親油性的基團(tuán).如烷基化、謎化成取代反應(yīng)等可以引入烷燒鏈得到成本較低的木庾慕確酸鹽改性產(chǎn)捅都能便H標(biāo)碩油樣品與馳油劑間的界面張力達(dá)到10dmN7m以卜竣酸鹽類表血活性劑一般水溶性璉一些*需引入親水件旱HL12表面活性劑驅(qū)油機(jī)理111降低油水界面張力機(jī)理注水采油以后.劇余油以不連續(xù)的油塊披圈閉在油藏巖石孔隙中,作用于油珠I;的兩個(gè)主要作用力楚粘滯力和毛細(xì)管力.在嶇油過程中,二g的比率決定T微觀曲油效率oStegemeier145-471把農(nóng)面活性劑提亂采收率的機(jī)理

3、分丸兩大類.一是改變牯滯力和毛細(xì)訟力的比值，二是改變流體的相休積.即右鍛觀上啟動驗(yàn)油*并在宏觀I:進(jìn)行驅(qū)替.降低油水界術(shù)張力機(jī)理是毛細(xì)進(jìn)數(shù)的概念.如卜'式：其中,M為毛細(xì)管數(shù),人為驅(qū)替液速度,農(nóng)為驅(qū)替液粘度.為油一水界面張力,N越人驅(qū)油效率越島。般礦場的驅(qū)枠液速度人變化不丿、，町以通過增加張和降低加來達(dá)到提高毛細(xì)管數(shù)的冃的,在表面活性劑的水溶液中加入聚合物可以増加g為了用化學(xué)法進(jìn)步采出原油，E細(xì)管數(shù)耍增加到io3t*i(r2左右在具體油液條件下，可以用降低油水界而張力的方法使毛細(xì)管數(shù)増加3*個(gè)數(shù)足級。一般原油冰界而張力在2030mN/m范鬧內(nèi),使用適十的表而活性劑體系,界而張力可以降到

4、超低界而張力(10-3mN/m),從ifu達(dá)到驅(qū)油的耍求?？梢允觯w低界血張力町以極人地提島E細(xì)管tt.換句話說.如果油水界血上的界面張力泉油珠通過地層巖石孔隙時(shí)阻止油珠變形的上耍因索，那么降低界浙張力就可減少變形的阻力，便廉油可以在通常的注水壓差卜被驅(qū)出.另外,界面悵力的降低可使巖石由油濕變?yōu)樗疂?減小巖石對原油的束縛力,使油滴更易啟動，可見趙低界面張力是表面活性劑的驅(qū)油機(jī)理之一.乳化機(jī)理表面活性劑體系對股油具冇較強(qiáng)的乳化能力,在油水兩相流動剪切的條件下,能迅送將巖石表面的原油分散、剝離，形成水包油(0/W)型乳狀液,從而改善油水兩相的流度比,提高波及系數(shù)。同時(shí),由于表面活性劑在油滴表面吸

5、附而使油滴帶有電荷.油滴不易重新粘回到地層表而，從Ifu破夾帶看流向采油井鬧)。聚并形成油帶機(jī)理從地層表面洗F來的油滴越來越多，它們在向前移動時(shí)可相互破撞,便油珠聚并成油帶.油帶又和更多的油珠合并,促便殘余油向生產(chǎn)井進(jìn)一步驅(qū)替.潤濕反轉(zhuǎn)機(jī)理研究結(jié)采農(nóng)明，驅(qū)油效率9巖石的洶濕性密切相關(guān).油濕農(nóng)而導(dǎo)致驅(qū)油效率差，水濕*血導(dǎo)致報(bào)油效率好。合適的表面活性劑，町以使原油與巖石間的潤漫接tk角增加，使巖石表面由油濕性向水濕性轉(zhuǎn)變.從而降低油滴在巖石表面的黏附功.改變原油的流變性機(jī)理原油中因含仃膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、石蠟等而具有非牛頓流體的性質(zhì),其黏度隨剪切應(yīng)力的變化而變化.這是因?yàn)樵椭心z質(zhì)、瀝青質(zhì)和石第類高分子

6、化合物易彤成空間網(wǎng)狀結(jié)枸，在原油流動時(shí)這種結(jié)構(gòu)部分破壞，破壞用度號流動速度冇關(guān).十原油靜II:時(shí)，恢換網(wǎng)狀結(jié)構(gòu):重新流動時(shí),粘度就很大.原油的這種非牛頓性質(zhì)直接影響驅(qū)油效率和波及系數(shù),使原油的采收率很低。提高這類油田的采收率需改善異常原油的流變性,降低其粘度和極限動剪切應(yīng)力。而用表而活性劑水溶液驅(qū)油時(shí).一部分表而活性劑溶入油中,験附在瀝青質(zhì)點(diǎn)上，町以增強(qiáng)其溶劑化外丸的牢周性，減弱瀝青質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，削弱原油中大分子的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而降低原油的極限動剪切應(yīng)力,提高采收率【劉.1.3表面活性劑結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系表面活性劑的親油基對性能的影響?面活性劑的親油基可以是單催的，也可以是雙縫的、肚鏈的或者是

7、支鏈的烷基燉類,也町以是喩礦化合物、硅氧烷或芳香繪類所以它們的親油（筑水）性能因其結(jié)構(gòu)的不同也存在著基異。對表ifii活性劑的同系物而育，其親油性是隨親油基鏈長的增加而增強(qiáng).相反在水中的溶解度隨Z減弱。實(shí)驗(yàn)早C證實(shí)離子型表而活性劑就是如此，它隨看溫度的升島，溶解度緩慢增大，十溫度升至某一點(diǎn)時(shí).濱解度迅速增大。此點(diǎn)訓(xùn)所謂的KrafR.*.（縮寫為Kp）換才之,離產(chǎn)型表而活性劑的親油性隨著親油基碳數(shù)的增加而Kp點(diǎn)增高，溶度減小，反Z亦然.同系物降低表面張力的規(guī)律:隨著親油基碳鏈的増長其降低表面張力的效率增高,這是閔為在同系物中碳鏈增長，非極性增大，極性相對減小，所以分子的親水性降低，從而更易在表而

8、層上吸附，使那表而活性劑降低表面張力效率提高.同系物中親油展鏈長對沁以及泡沫穩(wěn)定性的影響大致規(guī)律為：隨著親油堆鏈長的增加，gm減小且泡沫穩(wěn)定性增強(qiáng)。此外，在研究同系物親油皐結(jié)構(gòu)（f鏈或支鏈）對性能影響時(shí)已證明：人部分肚詵表而活性劑降低表Ifii張力的效率大于支鏈的:然而降低表面張力的效力則恰恰相反,UH支鏈的大于直鏈的。在乳化、起泡和洗滌的實(shí)際應(yīng)用中,親油基為直鏈的表而活性劑優(yōu)于支徒的：但是潤濕、滲透作用則以支鏈者為佳。表面活性劑親水基對性能的影響各種親水基由組成和結(jié)構(gòu)乞不相同，所以親水性能也不相同.親油基相同（指組成和詵長相同）而親水基親水性越強(qiáng)的表而活性劑.水溶性則越好,溶解度越大.不過在

9、考慮溶解度時(shí)，還要注意表面活性劑的親水基類型、介質(zhì)條件仃溫度。如兩性表面活性劑的溶解度與ph值仃關(guān)。pH人r或小r等電點(diǎn)時(shí)溶解度人.pH等等電點(diǎn)時(shí)溶解度用小離子型表面活性劑的溶解度受溫度影響,lillKp越小.水溶性愈好,溶解度愈大.對于非離子表面活性劑,特別是聚氧乙烯盤非離子表面活性劑來說,隨著溫度的升高.其溶解度降低,當(dāng)溫度升至-定值后,表面活性劑溶液由澄清變?yōu)闇啙幔藭r(shí)的溫氏松為&lhi活件劑的濁/-（Cloudpoint）.IB離于衣血沾件刑的親水性受聚氧乙烯徒的聚合度大小制約，聚氧乙烯鏈聚介度越大，親水性越強(qiáng)，溶解度愈大，濁點(diǎn)越高卩»關(guān)分了雖對性能的影響則岡表而活性

10、劑類劉而異。對離產(chǎn)型、兩性熨表面活性劑.當(dāng)親水基選定后，其分子址的大小.僅由親油宰篠儺長度的堀減而立.也就是說，親油基碳徒長度增加，分子呈增大，反Z亦然.其基木性能（溶解度、g降低農(nóng)ihi張力）、應(yīng)用性能（乳化、潤濕、分散與洗滌）隨分子盤變化戲律與前述的表而活性劑同系物對性能的影響相同.然而聚儲型非離子表面活性劑卻別有特色它的親油基和親水基的分子St都是可以人為調(diào)整的如聚朋熨IE離子表而活性劑不但親水基聚氧乙烯詵可用環(huán)氧乙烷加成摩爾數(shù)調(diào)整，而且親油基聚氣內(nèi)烯鏈也可用環(huán)氧丙烷加成的靡爾數(shù)調(diào)整.所以導(dǎo)致其性能變化多堆.表面活性劑的物理化學(xué)性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，探i：表nil活性劑化學(xué)結(jié)構(gòu)上j性能間的關(guān)系仃助于11:確合理地選擇、使用表面活性劑何。烷基苯磺酸鹽是H前投入三元復(fù)合驅(qū)礦場試驗(yàn)的上要収油用表而活性劑關(guān)于烷基苯磺酸鹽結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系國外研究所用表ifii活性劑多為不同鏈長的混合物不能準(zhǔn)確反應(yīng)其構(gòu)