1、三次采油用表面活性剂研制与评价摘 要：为研制三次采油用高效低廉表面活性剂，应用气相色谱、红外光谱、核磁共振等分析方法，对原油进行了组分与结构分析，根据构效关系研制了 LHB-1 表面活性剂。表面活性剂结构表征与性能评价结果表明，表面活性剂主要组分碳数与原油主要烃含量的碳数分布一致，油水界面张力达到超低，在岩心表面浓度吸附损失低。 关键词：原油分析 三次采油 表面活性剂 研制与评价 化学复合驱是继聚合物驱后一种更有潜力的三次采油技术，而化学复合驱配方中表面活性剂的筛选与研制是决定试验成功的关键2。目前化学驱用表面活性剂品种较多，普适性很差，使得在筛选评价表面活性剂工作中，每种原油都需要筛选不同的
2、表面活性剂，给评价工作带来很大的重复工作量1，4。特别是尽管筛选评价的表面活性剂在室内评价各项指标较好，但能够应用矿场试验的却很少，多存在表活剂吸附大、性能不稳定、成本高、安全环保不合格等问题。因此，如何有效地合成出性价比高、安全环保的表面活性剂工业化产品，已经成为人们十分关心的问题。 一、实验 1.试剂与原油 试剂：正已烷，二氯甲烷，乙醇，NaOH，Na2CO3 等，均为分析纯试剂。 原油：辽河油田某区块脱水原油。 2.主要仪器设备 7890A/5975C 型气质联用仪，AV400 型核磁共振波谱仪，Lambda 35型紫外 可见分光光度计，1100 LC/MSD Trap 型二维液相色谱-
3、离子阱质谱联用仪，VERTEX 70 型傅立叶变换显微红外/拉曼光谱仪等。 3.原油组分分析 分别利用红外、紫外光谱、GC-MS 和核磁共振仪分析方法，测定分析原油组分、特征基团、碳链分布及结构特征。 4.性能测试 界面张力测试：按照中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T6424-2000 中的方法测量，采用 Texas-500C 型旋转滴超低界面张力仪测定随时间变化的油-水界面张力，每个试样的测量时间为 2h，以达到其平衡界面张力。 表面活性剂吸附量测试：根据表面活性剂结构，利用紫外可见分光光度计在 205nm 波长下测试溶液吸收值。 二、实验结果与讨论 1.原油组分分析结果 2924c
4、m-1、2857cm-1 为碳氢伸缩振动，1458cm-1 为亚甲基弯曲振动吸收峰，1376cm-1 为甲基的弯曲振动，3430-3447cm-1 为羟基伸缩振动，证实原油主要成分为饱和烃。紫外光谱分析结果表明，原油在226nm、260nm 左右有两个吸收谱带，为苯环特征吸收，并且吸收强度很大，表明原油中含有一定量的连接有强助色基的苯或稠环芳烃。原油中主要成分为链状饱和碳氢化合物，碳数主要分布在 12-30 之间，其中C19-C20 烃含量最高，碳原子数超过 30 以上的化合物含量较低，有较多的支链结构。氢核、碳-13 核磁共振分析结果表明，原油中还含有一定量的苯、多环芳烃等芳香化合物及酚类、
5、脂肪酸类化合物。 2.表面活性剂的合成与结构表征 表面活性剂降低界面张力的能力是由表面活性剂分子之间及其与油分子和水分子之间的相互作用决定的2，3。具有与油分子碳链结构相似的疏水基结构的表面活性剂，将有利于降低油水界面张力；对具有能较稳定存在于水表面的表面活性剂分子，将有利于降低油水界面张力。按照这一思路，设计由脂肪酸与烷基醇胺反应合成一种表面活性剂 LHB-1，反应用甲醇钠作催化剂，100-110减压下反应 4h，反应式如下： 对表面活性剂 LHB-1 用气相色谱进行分析，利用纯合成物作为外标，可以判断表面活性剂碳链长度。由图 1 可知，第 29.332min 和 33.565min时出现的
6、峰面积最大，证明为表面活性剂 HZS 的主要组分，进一步比较、研究表明该两种组分的碳数分别为 18、20，与原油组分中主要烃含量的碳数分布一致。 图 1 合成表面活性剂 LHB-1 气相色谱图 3.性能测试 3.1 界面性能测试 LHB-1 表面活性剂活性高，可较好降低油水界面张力，当使用浓度为0.1%0.3%时，界面张力可以达到超低（10-3mN/m 数量级） ，其中，使用浓度为 0.3%和 0.2%测试时，油滴大约在 20-25min 左右被拉断，见表 1。 表 1 不同 LHB-1 表面活性剂体系与原油间界面张力对比 3.2 吸附性能测试 除了界面张力指标外，表面活性剂在油砂上的吸附量也
7、是评判一种表面活性剂是否适用于三次采油的一个重要指标。实际油藏环境是由很多岩石毛细孔组成，低浓度表面活性剂水溶液注入到地下，如果被油砂吸附掉很多，就起不到降低油水界面张力的效果，不能大幅度提高采收率，实验结果见图 2。由图 2 可知，表面活性剂浓度损失达到 0.06%时，静态吸附达到饱和，可见 LHB-1 表面活性剂吸附损耗较低。 注：1 为表面活性剂吸附前紫外吸收曲线，2 为表面活性剂吸附后紫外吸收曲线 图 2 LHB-1 表面活性剂吸附前后紫外吸收光谱图 三、结论 1.通过多种仪器方法联合使用，建立了一套有效地分析原油主要组分与结构的方法，认清了原油中烃分子碳链长度影响规律。目标区原油以链
8、状饱和碳氢化合物为主，碳数主要分布在 12-30 之间，其中 C19-C20烃含量最高。 2.根据原油组分特点，研制了一种在低浓度下能有效降低界面张力的非离子表面活性剂，在岩心表面吸附量低。 3.应用原油组分、构效关系研究思路，可有效筛选、研制适用不同油藏条件的表面活性剂，提高工作效率。 参考文献 1 郭万奎，杨振宇，等. 用于三次采油的新型弱碱表面活性剂J.石油学报，2006，27（5）：75-78 2 朱友益，沈平平.三次采油复合驱用表面活性剂合成、性能及应用M.北京：石油工业出版社，2002：15-16 3 葛际江， 张贵才，等. 驱油用表面活性剂的发展J.油田化学，2007：24（3）：287-291 4 沈平平，愈稼镛.大幅度提高采收率的基础研究M. 北京：石油工业出版社，2004：10-14 作者简介：董丽娜（1985-） ，女，本科，从事油田开发和三次采油化学驱工作。
