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超低界面張力復配表面活性劑用于渤海X油田水驅(qū)后的“挖潛提采”（二）
來源：石油與天然氣化工 瀏覽 775 次 發(fā)布時間:2024-12-10
2結(jié)果與討論
2.1原油族組分碳數(shù)分布
疏水端擴散進入原油的能力對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散進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，測定原油中飽和分和芳香分的碳原子數(shù)分布，對快速篩選驅(qū)油用表面活性劑具有指導意義。
圖1為原油飽和分和芳香分中碳原子數(shù)分布測定結(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，表面活性劑的疏水端碳數(shù)應保持在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)量分數(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。這是因為原油飽和分和芳香分中C12～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散進入油相的能力較強，因而降低油水界面張力的效果更好。
圖2同時也說明，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，因為單一表面活性劑難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，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，還應在測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行復配，利用表面活性劑分子親水端之間的電荷效應或疏水端碳原子數(shù)差異引起的疏水端空間位置互補效應，使表面活性劑分子能在油水界面形成致密的界面膜，從而實現(xiàn)將油水界面張力降至超低。
2.3復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，考慮將二者進行復配，充分利用二者疏水端的空間位置互補效應，實現(xiàn)油水界面張力的進一步降低。
圖3為二者按不同質(zhì)量比復配后降低油水界面張力的效果。由圖3可知，在相同質(zhì)量分數(shù)(0.2%)下，復配表面活性劑能在10 min內(nèi)將油水界面張力降至超低，并在15 min內(nèi)達到穩(wěn)定。這不僅說明復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，同時也證實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效應。這種效應不僅有利于二者在油水界面快速發(fā)生吸附，并達到平衡，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，但當二者質(zhì)量比降至1∶3時，穩(wěn)定油水界面張力反而有所升高，為6.10×10-3mN/m。這可能是因為當二者質(zhì)量比低于1∶3時，二者疏水端的空間位置互補效應減弱所致。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復配表面活性劑含量對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復配所得表面活性劑，在不同質(zhì)量分數(shù)時降低油水界面張力的效果。由圖4可知，隨復配表面活性劑質(zhì)量分數(shù)的增加，油水界面張力呈下降趨勢。當復配表面活性劑質(zhì)量分數(shù)≥0.10%時，油水界面張力可降至超低。這說明，在使用該復配表面活性劑作為驅(qū)油劑時，其質(zhì)量分數(shù)不應低于0.10%。
超低界面張力復配表面活性劑用于渤海X油田水驅(qū)后的“挖潛提采”（一）