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基於陰離子−非離子型表麵活性劑複配最佳強化潤濕高效驅油體係——摘要
來源:石油與天然氣化工 瀏覽 53 次 發布時間:2025-04-08
摘要:目的陰離子−非離子型表麵活性劑具有改變岩石表麵潤濕性的能力,然而其降低油水界麵張力能力有限。因此,對其複配一種助表麵活性劑以實現油水與油固界麵協同調控,旨在解決殘餘油開發困難的問題。方法通過Williamson成醚反應,在非離子表麵活性劑月桂酸二乙醇酰胺分子中引入磺酸根基團,合成強潤濕調控主表麵活性劑——月桂酸乙醇酰胺磺酸鈉(HLDEA)。以降低油水界麵張力為指標,複配表麵活性劑壬基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉(NPES),得到最佳強化潤濕高效驅油體係。對其降低油水界麵張力性能、潤濕調控性能、油膜剝離性能及驅油性能進行評價。結果質量分數為0.3%的HLDEA+NPES體係可將油水界麵張力降低至3.8×10−3 mN/m,達到超低界麵張力。此外,HLDEA+NPES分子可吸附至親油岩石表麵,將親油岩心表麵水下油滴接觸角由41.34°增至162.53°,將疏水岩石表麵調控為水下強疏油狀態。75℃下,經HLDEA+NPES體係處理24 h,載玻片表麵油膜麵積減少75.3%,實現油膜整體剝離。結論室內岩心動態驅油實驗結果表明,HLDEA+NPES體係可將采收率提高至63.60%,在水驅基礎上提高了28.74個百分點,在超低界麵張力體係驅基礎上提高了7.80個百分點。HLDEA+NPES體係可同時達到超低界麵張力和調控岩石表麵潤濕性,具有應用潛力。
目前,我國多數水驅開發後期的油田進入高含水階段,剩餘油分布分散,殘餘油以難開采的油滴、油膜和盲端油等形式存在。油藏岩石表麵長期與原油接觸,其表麵性質受到原油中極性較強的膠質、瀝青質組分影響使表麵呈現強親油性質。研究表明,實現超低界麵張力能有效增加毛管數,降低殘餘油飽和度。然而,針對油膜狀殘餘油,僅超低界麵張力作用難以實現高效采出,殘餘油與油固界麵的作用力大小在采出過程中占主導地位。表麵活性劑具有低界麵張力與潤濕調控等性能,能夠促使油滴聚集並形成油帶,變形後運移從而采出殘餘油,被普遍使用於三次采油中。如何通過表麵活性劑結構設計與篩選,實現親油岩石表麵強親水改性是進一步提高殘餘油采收率的關鍵。
近年來,國內外油田主要使用的潤濕調控類表麵活性劑有非離子型表麵活性劑、離子型表麵活性劑或複配體係。非離子型表麵活性劑能通過疏水作用與氫鍵吸附實現表麵潤濕改性,但其親水端極性較差,存在溶解性較差及改性後表麵潤濕性為弱親油或中性的問題。在有效改善岩石表麵潤濕性的基礎上,如何進一步降低油水界麵張力,通過油水與油固間的協同作用,實現殘餘油“剝下來”與“運出去”的完整過程是進一步提高殘餘油采收率的關鍵。國內外研究學者使用兩種及以上表麵活性劑進行複配,實現不同表麵活性劑分子在油水界麵與油固界麵上的作用規律差異,提高單位油水界麵與油固界麵上的分子數,構建致密吸附膜,實現超低界麵張力與潤濕調控,以達到超低界麵張力效果。然而,現有報道中少有體係可同時滿足超低界麵張力與高效潤濕調控。潤濕調控可促進油膜整體剝離,超低界麵張力能夠顯著降低殘餘油脫離親油表麵時的形變阻力,以細長油絲的形式通過微小孔隙,進一步提高體係驅油性能。
本研究合成的陰離子−非離子型表麵活性劑以月桂酸乙醇酰胺磺酸鈉(HLDEA)為主劑,通過篩選一種助表麵活性劑與其複配,從而得到一種可同時實現低界麵張力與表麵潤濕調控的高效驅油體係。同時,利用界麵張力儀、接觸角測量儀和油膜剝離實驗分別評價了HLDEA+NPES(壬基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉)強化潤濕調控高效驅油體係在油水和油固界麵上的作用規律和協同作用機理。與超低界麵張力體係作對比,借助岩心驅油實驗驗證強化潤濕調控高效驅油體係協同作用在提高采收率方麵的效果。