耐温抗盐化学驱油体系界面张力性能研究

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在石油消费进入较快增长的当前,以化学驱为主的提高原油采收率技术必然成为能源行业研究的重要课题。表面活性剂驱是化学驱的重要组成部分,主要通过降低界面张力来改善洗油效率,从而大幅提高石油采收率。随着油田的不断开发,油藏条件持续恶化,高温高盐油藏逐渐成为研究的重点,耐温抗盐驱油表面活性剂如甜菜碱和阴离子-非离子表面活性剂引起关注。因此,研究高温高盐油藏驱油化学剂与原油活性组分之间的相互作用,阐明驱油体系降低界面张力的作用机理,对于指导提高石油采收率的生产具有实践意义。  本论文首先简化驱油体系的影响因素,采用旋转滴法测定耐温抗盐表面活性剂溶液的界面张力,在阐明表面活性剂结构和油相链长对界面张力影响机制的基础上,系统研究了高温高盐油藏原油以及原油活性组分与耐温抗盐表面活性剂在降低界面张力过程中所涉及到的作用机理。并考察了矿化度和二价离子等因素对原油活性组分与表面活性剂间界面张力的影响,明确了原油活性组分与表面活性剂表现为协同效应时所对应的最佳条件。通过以上研究得到如下结论:  1、甜菜碱的亲水头基近似平铺在界面上,支链甜菜碱的亲水基和亲油基在界面上占据的空间更接近,因而与正癸烷的界面张力要低于直链甜菜碱;聚氧乙烯醚磺酸盐中的氧乙烯(EO)与氧丙烯(PO)的数目对界面张力的影响较大,且PO数为6,EO数为3时,界面张力随表面活性剂浓度的增加降低得尤为明显。  2、明确了原油对表面活性剂在界面上的吸附、脱附和排布的影响主要与原油中活性组分的性质有关,从而导致动态界面张力呈现不同的变化趋势。此外,高酸值原油含有的活性物质较多,对界面张力作用明显;但酸值并不是唯一的决定因素,酸的类型对界面张力起着重要影响。  3、原油中活性较强的组分如酸性组分,可与直链甜菜碱发生正协同效应的混合吸附,界面膜排布得更紧密,降低界面张力,支链甜菜碱由于具有较大尺寸的疏水基团,煤油中少量的活性物质即可将界面张力降至超低,而原油活性组分的加入,则削弱了界面膜原有的紧密性,导致界面张力大幅度升高。原油活性组分通过改变聚氧乙烯醚磺酸盐的PO基团在油相的伸展状态,以及混合吸附来影响界面上活性分子的排布,改变界面张力。  4、矿化度、二价离子等水相条件对原油活性组分与耐温抗盐表面活性剂体系有影响,主要通过改变油相性质、改变界面上表面活性剂分子排布的紧密性、与活性较高的酸性组分混合吸附等机理,来影响原油活性组分与表面活性剂之间混合吸附。
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