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超低界面张力复配表面活性剂用于渤海X油田水驱后的“挖潜提采”（二）
来源：石油与天然气化工 浏览 962 次 发布时间:2024-12-10
2结果与讨论
2.1原油族组分碳数分布
疏水端扩散进入原油的能力对表面活性剂在油水界面吸附，降低油水界面张力有直接影响。根据“相似相溶”原理，表面活性剂疏水端扩散进入原油的能力和其是否与原油中低极性组分(即饱和分和芳香分)具有相似结构密切相关。因此，测定原油中饱和分和芳香分的碳原子数分布，对快速筛选驱油用表面活性剂具有指导意义。
图1为原油饱和分和芳香分中碳原子数分布测定结果。从图1可知，渤海某油田原油饱和分的碳原子数主要分布在C12～C21，芳香分的碳原子数主要分布在C16～C21和C23～C26。因此，在选择表面活性剂时，表面活性剂的疏水端碳数应保持在C12～C26范围内。
2.2单一表面活性剂降低油水界面张力性能
根据第2.1节原油饱和分和芳香分中碳原子数分布结果，同时考虑到成本的可行性，选择了脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(疏水端碳原子数为12)、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基二甲基甜菜碱、烷基糖苷APG1214(疏水端碳原子数为12～14)5种表面活性剂作为渤海某油田原油超低界面张力驱油剂的复配原料。
图2为不同表面活性剂降低油水界面张力的情况。从图2可知，在5种表面活性剂质量分数均为0.2%的情况下，十六烷基二甲基甜菜碱和烷基糖苷APG1214效果最好，分别能将油水界面张力降至0.38 mN/m和0.17 mN/m，低于0.50 mN/m。这是因为原油饱和分和芳香分中C12～C16组分所占比例大，使得这两种表面活性剂的疏水端碳原子数与其匹配较好，根据“相似相溶”原理，这两种表面活性剂疏水端扩散进入油相的能力较强，因而降低油水界面张力的效果更好。
图2同时也说明，采用单一表面活性剂将油水界面张力降至超低(10-3mN/m)难度大，因为单一表面活性剂难以在油水界面形成致密的界面膜。因此，在研究超低界面张力驱油表面活性剂时，除考虑表面活性剂疏水端碳原子数与原油中饱和分和芳香分碳原子数分布的匹配性外，还应在测定单一表面活性剂降低油水界面效果基础上，考虑将不同表面活性剂进行复配，利用表面活性剂分子亲水端之间的电荷效应或疏水端碳原子数差异引起的疏水端空间位置互补效应，使表面活性剂分子能在油水界面形成致密的界面膜，从而实现将油水界面张力降至超低。
2.3复配表面活性剂降低油水界面张力性能
由于十六烷基二甲基甜菜碱和烷基糖苷APG1214降低油水界面张力效果最好，加之烷基糖苷APG1214本身疏水端碳原子数分布较宽(C12～C14)，因此，考虑将二者进行复配，充分利用二者疏水端的空间位置互补效应，实现油水界面张力的进一步降低。
图3为二者按不同质量比复配后降低油水界面张力的效果。由图3可知，在相同质量分数(0.2%)下，复配表面活性剂能在10 min内将油水界面张力降至超低，并在15 min内达到稳定。这不仅说明复配表面活性剂降低油水界面张力的能力明显优于单一表面活性剂，同时也证实了十六烷基二甲基甜菜碱与烷基糖苷APG1214疏水端之间存在良好空间位置互补效应。这种效应不仅有利于二者在油水界面快速发生吸附，并达到平衡，也有利于二者在油水界面上形成致密的界面膜。随着十六烷基二甲基甜菜碱和烷基糖苷APG1214质量比由2∶1降至1∶2，稳定油水界面张力由2.61×10-3降至5.10×10-4mN/m，但当二者质量比降至1∶3时，稳定油水界面张力反而有所升高，为6.10×10-3mN/m。这可能是因为当二者质量比低于1∶3时，二者疏水端的空间位置互补效应减弱所致。图3表明，十六烷基二甲基甜菜碱和烷基糖苷APG1214的最佳质量比为1∶2。
2.4复配表面活性剂含量对降低油水界面张力的影响
图4为十六烷基二甲基甜菜碱和烷基糖苷APG1214按质量比为1∶2复配所得表面活性剂，在不同质量分数时降低油水界面张力的效果。由图4可知，随复配表面活性剂质量分数的增加，油水界面张力呈下降趋势。当复配表面活性剂质量分数≥0.10%时，油水界面张力可降至超低。这说明，在使用该复配表面活性剂作为驱油剂时，其质量分数不应低于0.10%。
超低界面张力复配表面活性剂用于渤海X油田水驱后的“挖潜提采”（一）