2結(jié)果與討論

2.1原油族組分碳數(shù)分布

疏水端擴(kuò)散進(jìn)入原油的能力對(duì)表面活性劑在油水界面吸附，降低油水界面張力有直接影響。根據(jù)“相似相溶”原理，表面活性劑疏水端擴(kuò)散進(jìn)入原油的能力和其是否與原油中低極性組分(即飽和分和芳香分)具有相似結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。因此，測(cè)定原油中飽和分和芳香分的碳原子數(shù)分布，對(duì)快速篩選驅(qū)油用表面活性劑具有指導(dǎo)意義。

圖1為原油飽和分和芳香分中碳原子數(shù)分布測(cè)定結(jié)果。從圖1可知，渤海某油田原油飽和分的碳原子數(shù)主要分布在C12～C21，芳香分的碳原子數(shù)主要分布在C16～C21和C23～C26。因此，在選擇表面活性劑時(shí)，表面活性劑的疏水端碳數(shù)應(yīng)保持在C12～C26范圍內(nèi)。

2.2單一表面活性劑降低油水界面張力性能

根據(jù)第2.1節(jié)原油飽和分和芳香分中碳原子數(shù)分布結(jié)果，同時(shí)考慮到成本的可行性，選擇了脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(疏水端碳原子數(shù)為12)、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十六烷基二甲基甜菜堿、烷基糖苷APG1214(疏水端碳原子數(shù)為12～14)5種表面活性劑作為渤海某油田原油超低界面張力驅(qū)油劑的復(fù)配原料。

圖2為不同表面活性劑降低油水界面張力的情況。從圖2可知，在5種表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為0.2%的情況下，十六烷基二甲基甜菜堿和烷基糖苷APG1214效果最好，分別能將油水界面張力降至0.38 mN/m和0.17 mN/m，低于0.50 mN/m。這是因?yàn)樵惋柡头趾头枷惴种蠧12～C16組分所占比例大，使得這兩種表面活性劑的疏水端碳原子數(shù)與其匹配較好，根據(jù)“相似相溶”原理，這兩種表面活性劑疏水端擴(kuò)散進(jìn)入油相的能力較強(qiáng)，因而降低油水界面張力的效果更好。

圖2同時(shí)也說(shuō)明，采用單一表面活性劑將油水界面張力降至超低(10-3mN/m)難度大，因?yàn)閱我槐砻婊钚詣╇y以在油水界面形成致密的界面膜。因此，在研究超低界面張力驅(qū)油表面活性劑時(shí)，除考慮表面活性劑疏水端碳原子數(shù)與原油中飽和分和芳香分碳原子數(shù)分布的匹配性外，還應(yīng)在測(cè)定單一表面活性劑降低油水界面效果基礎(chǔ)上，考慮將不同表面活性劑進(jìn)行復(fù)配，利用表面活性劑分子親水端之間的電荷效應(yīng)或疏水端碳原子數(shù)差異引起的疏水端空間位置互補(bǔ)效應(yīng)，使表面活性劑分子能在油水界面形成致密的界面膜，從而實(shí)現(xiàn)將油水界面張力降至超低。

2.3復(fù)配表面活性劑降低油水界面張力性能

由于十六烷基二甲基甜菜堿和烷基糖苷APG1214降低油水界面張力效果最好，加之烷基糖苷APG1214本身疏水端碳原子數(shù)分布較寬(C12～C14)，因此，考慮將二者進(jìn)行復(fù)配，充分利用二者疏水端的空間位置互補(bǔ)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)油水界面張力的進(jìn)一步降低。

圖3為二者按不同質(zhì)量比復(fù)配后降低油水界面張力的效果。由圖3可知，在相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.2%)下，復(fù)配表面活性劑能在10 min內(nèi)將油水界面張力降至超低，并在15 min內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定。這不僅說(shuō)明復(fù)配表面活性劑降低油水界面張力的能力明顯優(yōu)于單一表面活性劑，同時(shí)也證實(shí)了十六烷基二甲基甜菜堿與烷基糖苷APG1214疏水端之間存在良好空間位置互補(bǔ)效應(yīng)。這種效應(yīng)不僅有利于二者在油水界面快速發(fā)生吸附，并達(dá)到平衡，也有利于二者在油水界面上形成致密的界面膜。隨著十六烷基二甲基甜菜堿和烷基糖苷APG1214質(zhì)量比由2∶1降至1∶2，穩(wěn)定油水界面張力由2.61×10-3降至5.10×10-4mN/m，但當(dāng)二者質(zhì)量比降至1∶3時(shí)，穩(wěn)定油水界面張力反而有所升高，為6.10×10-3mN/m。這可能是因?yàn)楫?dāng)二者質(zhì)量比低于1∶3時(shí)，二者疏水端的空間位置互補(bǔ)效應(yīng)減弱所致。圖3表明，十六烷基二甲基甜菜堿和烷基糖苷APG1214的最佳質(zhì)量比為1∶2。

2.4復(fù)配表面活性劑含量對(duì)降低油水界面張力的影響

圖4為十六烷基二甲基甜菜堿和烷基糖苷APG1214按質(zhì)量比為1∶2復(fù)配所得表面活性劑，在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)降低油水界面張力的效果。由圖4可知，隨復(fù)配表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，油水界面張力呈下降趨勢(shì)。當(dāng)復(fù)配表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥0.10%時(shí)，油水界面張力可降至超低。這說(shuō)明，在使用該復(fù)配表面活性劑作為驅(qū)油劑時(shí)，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)不應(yīng)低于0.10%。

超低界面張力復(fù)配表面活性劑用于渤海X油田水驅(qū)后的“挖潛提采”（一）

超低界面張力復(fù)配表面活性劑用于渤海X油田水驅(qū)后的“挖潛提采”（二）

超低界面張力復(fù)配表面活性劑用于渤海X油田水驅(qū)后的“挖潛提采”（三）