表面活性剂驱油技术
表面活性剂驱油技术
在三次采油中，二元复合驱是有效利用聚合物的粘度和活性剂的活性的驱油技术。与单一注聚相比，能更加有效地获得降水增油效果，更大幅度地提高采收率。目前胜利油田复合驱项目规模逐年扩大，驱油效果逐渐显现，其中：在孤东油田、孤岛油田见到明显的效果。
在复合驱中活性剂作为其中的一种重要组分起着增加洗油效率的重要作用，由于不同区块的油藏地质条件差别较大，我公司成立专门的研究小组研究适用于不同区块复合驱的活性剂。即HX系列新型非离子-阴离子型表面活性剂体系。
HX驱油用表面活性剂是一种适合在高温、高矿化度条件下使用的新型非离子-阴离子两性表面活性剂。该表面活性剂既保持了非离子、阴离子表面活性剂的优点,又克服了各自的缺点,是一类性能优良的驱油用表面活性剂。
HX驱油用表面活性剂是由多种活性成份组成，兼具非离子、阴离子活性剂的优点，但比阴离子活性剂耐盐能力更强，又比非离子活性剂更耐高温，并且与聚合物有良好的兼容性。该剂地层条件下稳定，不分解，可在高达270℃的条件下使用。其主要特点：能显著降低油水之间的界面张力，0.5%的活性剂即可将油水界面张力降至1×10-3 mN.m-1；具有良好的热稳定性和水解稳定性；具有良好的耐盐性；具有极强的增溶性能和突出的分散性能；与其他表面活性剂具有优异的配伍性。可广泛应用于油田二元、三元复合驱油用表面活性剂体系，或直接做驱油剂使用。
1、HX驱油用表面活性剂技术指标
项目指标
外观浅黄色至棕黄色均匀液体密度（20℃，g/cm3）0.95-1.10
固含量，% ≥45
PH值（1%水溶液）7.0-9.0
水溶性（10%水溶液）与水混融，均匀，无沉淀
界面张力（mN/m）≤1×10-3
洗油效率（%）≥70
2、HX驱油用表面活性剂结构特点
根据胜利油田的实际情况，我们对研发的表面活性剂有以下要求：
◆表面活性剂体系性能稳定，在油砂上吸附量小，并能够显著降
低界面张力；
◆以胜利石油磺酸盐为主剂，所研制的产品与之配伍性好；
◆与石油磺酸盐的复合体系与聚合物配伍性好；
◆经济可行。
研究思路：以常用的适应性较强的聚醚类活性剂为主，经过适当的改性合成阴离子非离子两性活性剂
根据以上思路，合成了如下结构式的活性剂：
R1—C--O R2R3M
其中：R1为聚醚碳链；
R2为烷基或环烷基碳链（根据区块的油品性选用不同的基团）；
R3为阴离子基团，可为羧酸盐也可为硫酸基或磺酸基团，本研究中采用磺酸基；
M为金属离子。
R1聚醚碳链，是以羟基(-OH)或醚键为亲水基的两亲结构分子，由于羟基和醚键的亲水性弱，因此分子中必须含有多个这样的基团—才表现出一定的亲水性，这与只有一个亲水基就能发挥亲水性的阴离子和阳离子是大不相同的。
正是由于非离子表面活性剂具有在水中不电离的特点，决定了它在某些方面较离子型表面活性剂优越，如在水中和有机溶剂中都有较好的溶解性，在溶液中稳定性高，不易受强电解质无机盐和酸、碱的影响。由于它与其他类型表面活性剂相容性好，所以常可以很好地混合复配使用。非离子表面活性剂有良好的耐硬水能力，有低起泡性的特点，同时它具有分散、乳化、润湿、增溶多种性能，因此在合成活性剂时首先选用了聚醚碳链。
R2为亲油基团，一般为C12～C20范围的正构烷基或带有直链烷烃的苯基。其中正构烷基主要用于含蜡基原油的区块，带有直链烷烃的苯基适用于稠油含沥青质胶质较多的原油（根据大量的实验得出的经验结论），烷基碳原子一般为C14～C18，以C15～C16洗油能力最强。它的毒性和对皮肤的刺激性都比低。
R3磺酸基是一种合成阴离子表面活性剂优良的基团，它的化学性质一般稳定，在酸性或碱性介质中以及加热条件下都不会分解。与次
氯酸钠过氧化物等氧化剂混合使用也不会分解。它可以用烷基或环烷基经过磺化反应制备。
磺酸基特别容易与其他物质产生协同作用(把两种物质混合后能产生比原来各自性能更好的使用效果叫协同作用)，因此它常与非离子基团无机助剂复配使用，以提高洗油效果。
它与钙镁离子不会生成钙皂沉淀，但生成的烷基苯磺酸钙不易溶于水，只能分散在水中使它的洗涤能力降低。因此在分子式引入聚醚基团以减小钙镁离子的影响。
HX驱油用表面活性剂使用性能
一、测试条件
区块一测试用油：孤东六区Ng31-53脱水原油
测试温度：70℃
测试用水：矿化度8918 mg/L，Ca2+、Mg2+ 299mg/L
区块二测试用油：埕东西区Ng331脱水原油
测试温度：60℃
测试用水：矿化度6246 mg/L，Ca2+、Mg2+ 82mg/L
测试用石油磺酸盐：1、胜利石油磺酸盐
2、中孚石油磺酸盐。
实验用仪器：TX-500型旋转滴界面张力仪。
二、实验方法
1.固含量
1.1 称量清洁干燥的称量瓶的质量，精确至0.001g，记作W1。
1.2 在称量瓶中加入约2g表面活性剂试样，使试样均匀平铺于称量瓶中，精确至0.001g，记为W2。
1.3 将1.2中装有试样的称量瓶置于恒温干燥箱中，（105±2）℃下恒温烘干
2.5h。
1.4 取出称量瓶，放入干燥器内，冷却30min后称量，精确至0.001g，记为W3。
1.5 按式（1）计算固含量：
S= W3－W1
×100% (1)
W2－W1
式中：
S----固含量；
W1----称量瓶的质量，g；
W2---未恒温前样品和称量瓶的质量，g；
W3----恒温后样品和称量瓶的质量，g。
2.pH值
用分析天平称取1.0g活性剂样品于烧杯中，精确至0.001g，用量筒量取99mL蒸馏水加入烧杯，充分搅拌溶解后用pH计测定。如要求不高时，用广泛pH试纸测量也可。
3.水溶性
用分析天平准确称取20g样品，精确至0.001g。分别称取（200-20）g对应的矿化水置于500mL烧杯中，开动磁力搅拌器在（200±20）
r/min下沿旋涡壁慢慢加入试样，加热到40℃后，继续10min，所得溶液浓度为10%。目测，无悬浮物、无沉淀判定合格。
4.界面张力
用分析天平准确称取0.3g该区块现场应用的石油磺酸盐，准确称取0.1g表面活性剂，精确至0.001g，置于500ml的烧杯中,称取对应的模拟盐水或注聚站污水99.6g, 开动恒速磁力搅拌器在（200±20）r/min下内慢慢加入污水，然后继续在（200±20）r/min转速下搅拌10min，所得溶液浓度为4000mg/L。用该区块脱水后油样，在该区块油藏温度下用界面张力仪测定。
5.表面活性剂与石油磺酸盐比例复配
用分析天平准确称取对应的石油磺酸盐与表面活性剂，精确至0.001g，比例分别为1:1、2:1、3:1。按总浓度为0.4%，加入一定量的对应的模拟盐水或注聚站污水。按4所述方法进行配制、搅拌。然后分别进行界面张力测量。
6.浓度窗口的检测
按4中所述用分析天平准确称取对应的石油磺酸盐与表面活性剂，比例3：1,称取样品与500ml的烧杯中，称取对应的模拟盐水或注聚站污水分别配制成浓度分别为0.1%、0.2%、0. 3%、0.4%、0.5%、0.6%的母液分别检测界面张力。
7.抗吸附性的检测
用分析天平准确称取25g对应的地层油砂，精确到0.01g，放入250mL葡萄糖瓶中。加入75g活性剂溶液（PS：S=3：1 浓度0.4%）
精确至0.01g，使固液比为1：3，盖紧塞子，置于恒温水浴振荡器中，在油藏温度下振荡24h后，取出样品，取上部清液，测定吸附前后溶液的浓度及界面张力变化。
8.热稳定性的检测
按4所述配制石油磺酸盐与表活剂的比例为3：1，浓度为0.4%的母液，按油藏温度放入恒温箱中，检测1、3、7、10、20、30天的界面张力。要求界面张力<10-2mN/m。
9.与聚丙烯酰胺的复配性能
取对应的聚丙烯酰胺干粉，用对应的模拟盐水或注聚站污水配制1500mg/l 聚合物溶液。
用分析天平准确称取石油磺酸盐与表面活性剂，比例为3：1。用1500mg/l聚合物溶液配制浓度为0.4%的母液，复配后母液放置24h 后，检测表观粘度、界面张力。要求表观粘度变化较小，界面张力<10-2mN/m。
10.抗钙、镁离子检测
按4中所述用分析天平准确称取对应的石油磺酸盐与表面活性剂，比例3：1,称取样品与500ml的烧杯中，在对应的模拟盐水或注聚站污水中加入100mg/l的CaCl2，溶好后将称好的表活剂与石油磺酸盐样品配成0.4%的溶液，检测界面张力，如果界面张力<10-2mN/m，然后在上述配好的含有100 mg/l的CaCl2模拟盐水或注聚站污水中再次加入100 mg/l的CaCl2，再次重新按4所述称取表活剂与石油磺酸盐样品，将称好的样品配成0.4%的溶液，检测界面张力。反复
进行此操作，直至界面张力≥10-2mN/m。
11.洗油效率的检测
1）油砂老化
将地层油砂洗净后与试验区块原油按5：1比例（质量比）混合，放入地层温度下恒温老化7天，每天定时搅拌，使油砂混合均匀。
2 ）洗油方法
用分析天平准确称取定量（5克）的油砂与0.3%的表面活性剂溶液（50g）混合，精确到0.01g，在油藏温度下老化，期间定时摇动。老化24h后，将上部溶液部分倒入分液漏斗，用石油醚萃取溶液中的原油，用分光光度计在波长430nm处比色分析。计算表面活性剂溶液中原油浓度，计算得出上层溶液中的原油量m。同时使用石油醚对洗油用同质量的油砂进行洗油，测定油砂表面附着原油质量M。原油洗脱率可用下式表示：
δ=m/M×100%
12.地层油砂替代用石英砂处理方法：
将不同目数的石英砂用自来水洗3～5遍，再用蒸馏水冲洗3遍，洗的过程要充分搅拌，烘干后按比例混合后代替地层油砂。
三、结果及讨论
1、HX驱油用表面活性剂使用浓度对界面张力的影响
大量试验证明，当油水界面张力低时，油滴容易变形，油滴通过喉道时，阻力减小，这样亲水岩石中处于高度分散状态的残余油就会
被驱替出来，在一定的驱替液粘度和驱替速度下，油水界面张力越低，越有利于提高采收率，形成流动油，降低界面张力是表面活性剂驱的基本依据。
二元复合驱中表面活性剂的作用就是降低油水界面张力，那么活性剂的用量多大才能达到最佳的洗油效率呢，我们在不同浓度表面活性剂条件下测试了界面张力，如图1。
图1 活性剂浓度对界面张力的影响
注：测试条件：区块一（孤东六区油水及温度）
图1为HX 驱油用表面活性剂浓度对界面张力的影响, 可以看出随着HX 驱油用表面活性剂浓度的增加界面张力迅速下降。在较大范围内均可达到10-3mN/m 的超低界面张力, 表明该活性剂具有很高的活性。 2、矿化度对体系界面张力的影响
不同浓度时活性剂的活性剂
20406080100
500
1500
250035004500
5500
浓度,mg/L
界面张力,*10-
3
图2 NaCl 浓度对界面张力的影响
注：测试条件：区块一（孤东六区油水及温度）
图2为NaCl对HX驱油用表面活性剂体系界面张力的影响, 从中
可知0.3%的HX驱油用表面活性剂体系随矿化度而增加,界面张力下降, 矿化度达到9000ppm 后, 界面张力随矿化度增加而上升, 可见在活
性剂浓度较高时, 存在界面张力最低值的最优含盐量。当HX驱油用表面活性剂为0.1% 时, 矿化度对界面张力的影响很小, 而HX驱油用表
面活性剂为0.05% 时, 界面张力随矿化度增加而减小, 且变化幅度
较大。由于最低界面张力处对应的状态是活性剂在界面两侧的分配系数接近1 (两相体系) , 或剩余油相和剩余水相中活性剂分配系数为1 (三相体系) , 此时体系的盐度为最佳盐度。高于或低于最佳盐度,
都会使活性剂分子的分配系数偏离1 的状态, 从而导致界面张力上升。盐的加入虽然能使低张力区变宽, 但盐的浓度仍然限制在一定范
围内, 当盐(氯化钠) 的浓度超过限量后不但界面张力不断上升,并
且在驱油过程中也会使活性剂的吸附量增加, 加大活性剂的消耗量。
3、HX表活剂与聚合物复合体系的性能
为了测试HX驱油用表面活性剂对聚合物的配伍性，我们使用华兴驱油用聚丙烯酰胺与HX驱油用表面活性剂配伍进行测试，结果列于下表：
体系名称
复合体系最
低界面张力单表活剂
界面张力
复合体系
粘度
单聚合物
粘度
HX表活剂+
华兴聚合物
7.188×10-3 6.365×10-337.3538.08
表1 HX表活剂与聚合物复合体系的性能
注：测试条件：区块一（孤东六区油水及温度）
由表1可知, HX驱油用表活剂与华兴聚合物的配伍性较好，复配后还能保持超低的界面张力，而且HX表活剂的加入几乎不影响聚合物的粘度。
4、HX表活剂与石油磺酸盐复合体系的性能
根据胜利油田的实际情况，二元复合驱使用的表活剂必须与石油磺酸盐配合使用，这就要求我们研发的表活剂必须与石油磺酸盐有着良好的配伍性。我们首先单一使用石油磺酸盐测试界面张力，测试结果列于下表：
石油磺酸盐石油磺酸盐界面张力最低值稳定时间
厂家浓度mN/m min
胜利0.3% 1.6×10-150 0.4% 1.3×10-165 0.5% 1.6×10-190 0.6% 1.8×10-190
中孚
0.3% 1.7×10-160
0.4% 1.4×10-175
0.5% 1.8×10-195
0.6% 1.9×10-190
表2 单一石油磺酸盐界面张力试验结果
注：测试条件：区块一（孤东六区油水及温度）
由表2可以看出，单一使用石油磺酸盐的效果并不很理想，油水界面张力值不能达到超低。接下来我们把石油磺酸盐和HX表活剂以不同比例复配使用，分别以不同使用浓度测试界面张力。
由于两个区块的油藏性质和测试条件不一样，我们的研发部门根据两个区块的特点，分别研制了HX-1和HX-2两种更有针对性的表活剂产品。HX-1表活剂更适合区块一，HX-2表活剂更适合区块二，两种表活剂产品分别对各自适合的区块用两种磺酸盐，按不同比例，不同浓度进行一系列的界面张力的测试，结果列于表3。
测试条件
石油磺酸盐与
HX表活剂的比例
复配体系
浓度,mg/L
界面张力
mN/m
稳定时间
min
备注
HX-1
区块一孤东六区1：2
1000 7.1×10-355 达标
2000 5.4×10-350 达标
3000 3.6×10-345 达标
4000 3.3×10-340 达标
5000 1.2×10-350 达标
油水及温度
中孚石油磺酸盐
6000 4.1×10-355 达标1：1
1000 8.6×10-350 达标
2000 7.6×10-330 达标
3000 5.6×10-345 达标
4000 6.0×10-350 达标
5000 2.95×10-360 达标
6000 6.0×10-355 达标2：1
1000 9.8×10-350 达标
2000 6.0×10-350 达标
3000 6.0×10-360 达标
4000 2.3×10-355 达标
5000 2.0×10-355 达标
6000 2.0×10-350 达标3：1
1000 8.0×10-350 达标
2000 3.0×10-350 达标
3000 5.0×10-360 达标
4000 1.8×10-355 达标
5000 4.1×10-350 达标
6000 7.8×10-350 达标
HX-2
区块二
埕东西区油水及温度
中孚石油磺酸盐1：2
1000 6.9×10-355 达标
2000 4.8×10-350 达标
3000 3.5×10-345 达标
4000 2.9×10-340 达标
5000 1.3×10-350 达标
6000 5.2×10-355 达标1：1
1000 7.8×10-350 达标
2000 6.7×10-330 达标
3000 6.3×10-345 达标
4000 5.1×10-350 达标
5000 2.6×10-360 达标
6000 4.8×10-355 达标2：1
1000 8.1×10-350 达标
2000 7.0×10-350 达标
3000 6.7×10-360 达标
4000 3.2×10-355 达标
5000 1.9×10-355 达标
6000 1.8×10-350 达标3：1
1000 7.7×10-350 达标
2000 4.1×10-350 达标
3000 4.2×10-360 达标
4000 1.6×10-355 达标
5000 4.5×10-350 达标
6000 6.7×10-350 达标
HX-1
区块一
孤东六区油水及温度
胜利石油磺酸盐1：2
2000 4.6×10-350 达标
3000 2.8×10-345 达标
4000 1.9×10-340 达标
5000 1.0×10-350 达标
6000 3.2×10-355 达标1：1
1000 6.4×10-350 达标
2000 6.1×10-330 达标
3000 5.0×10-345 达标
4000 5.3×10-350 达标
5000 1.9×10-360 达标
6000 5.0×10-355 达标2：1
1000 8.1×10-350 达标
2000 6.2×10-350 达标
3000 4.9×10-360 达标
4000 2.1×10-355 达标
5000 2.4×10-355 达标
6000 2.5×10-350 达标3：1
1000 8.2×10-350 达标
2000 4.3×10-350 达标
3000 5.5×10-360 达标
4000 3.8×10-355 达标
5000 5.1×10-350 达标
6000 6.8×10-350 达标
HX-2
区块二
埕东西区油水及温度
胜利石油磺酸盐1：2
1000 5.2×10-355 达标
2000 4.3×10-350 达标
3000 2.6×10-345 达标
4000 1.9×10-340 达标
5000 1.0×10-350 达标
6000 3.2×10-355 达标1：1
1000 5.9×10-350 达标
2000 4.8×10-330 达标
3000 4.3×10-345 达标
4000 3.4×10-350 达标
5000 1.9×10-360 达标
6000 2.6×10-355 达标2：1
1000 6.2×10-350 达标
2000 5.1×10-350 达标
3000 4.6×10-360 达标
4000 2.3×10-355 达标
5000 1.1×10-355 达标
6000 1.3×10-350 达标3：1 1000 5.7×10-350 达标
3000 2.9×10-3 60 达标 4000 1.7×10-3 55 达标 5000 3.3×10-3 50 达标 6000
3.6×10-3
50
达标
表3 HX 表活剂与石油磺酸盐复配性
由表3可以看出，石油磺酸盐与HX 表活剂复配比例从1：2到3：1，使用浓度从1000ppm 到6000ppm ，界面张力都能达到超低，说明HX 表活剂与石油磺酸盐的配伍性很好。从实验数据上看，HX 表活剂与胜利的石油磺酸盐配合使用效果更好。 5、HX 表活剂与石油磺酸盐复合体系对聚合物配伍性
为了测试HX 表活剂与石油磺酸盐复合体系对聚合物的复配性能，我们分别对活性剂体系（2000ppm 石油磺酸盐+1000ppm HX 表活剂）与复合体系（2000ppm 石油磺酸盐+1000ppm HX 表活剂+1500mg/L 聚合物）按不同的时间测试界面张力，结果如下图。
图3HX 表活剂与石油磺酸盐比例为1:2时与聚合物的复配性
注：测试条件：区块一（孤东六区油水及温度）
由图3可以看出，由于体系粘度的增加，使得活性剂由水相向油
0.001
0.01
0.1
1
20
40
60
80
100120
TIME （min ）
I F T （m N /m ）
复合体系
活性剂体系
水界面扩散速度减慢，使达到超低界面张力时间延长，但是最低界面张力的数量级并没有发生变化，这表明加入聚合物后仍能保持较好的降低界面张力能力。
6、HX表活剂的长期稳定性
我们将石油磺酸盐与HX表活剂按不同比例时浓度为4000mg/L 的混合物放置在70度的烘箱中定期测定界面张力得出的实验数据列于下表。
时间,天
比例
1 2 5 10 20 30 60 90
1:1 6.9×
10-3
6.0×
10-3
6.8×
10-3
7.12×
10-3
7.28×
10-3
8.12×
10-3
9.10×
10-3
9.2×
10-3
2:1 5.93×
10-3
4.95×
10-3
6.91×
10-3
6.15×
10-3
7.32×
10-3
7.15×
10-3
7.43×
10-3
7.11×
10-3
3:1 9.8×
10-3
9.0×
10-3
9.54×
10-3
9.32×
10-3
8.98×
10-3
1.32×
10-2
2.0×
10-2
3.03×
10-3表4 HX表活剂长期稳定性试验
注：测试条件：区块一（孤东六区油水及温度）
从表4可见，比例为1:1,2:1的稳定性较好，3:1的放置30天界面张力及升高较多不能达到10-3。
四、HX 驱油用表面活性剂耐温、耐盐和防垢性能
HX驱油用表面活性剂的耐温耐盐性能表现在其水溶液在270℃温度下处理72h未观察到明显的分解；在矿化度大于100000mg/L,钙镁离子大于5000mg/L的水中仍表现出良好的表面活性,说明它们具有优异的耐盐性能,且盐含量越高,表面活性越强。
1、HX驱油用表面活性剂耐盐性能
将1%的HX驱油用表面活性剂水溶液中加入不同数量的NaCl 或CaCl2后在60℃恒温静置24h后离心,观察有无新相析出,以不析出新相的最大NaCl或CaCl2浓度来评定改活性剂的耐盐性能。
试验表明, HX驱油用表面活性剂能溶解于300000 mg/L的NaCl 水溶液中而不析出新相。在5000 mg/L的CaCl22水溶液中也不析出新相。图5是HX驱油用表面活性剂在100000 mg/L NaCl且含5000 mg/L CaCl2水溶液中的浓度-表面张力曲线。
HX
图4 HX驱油用表面活性剂的表面张力
从图4可以看出,在高矿化度、高二价阳离子的水中表现出良好的表面活性。而且试验还表明该表面活性剂降低水表面张力的能力随盐含量的增加而增强。同样,在盐酸中也表现出极好的表面性,0.02%的HX驱油用表面活性剂即可把16%的盐酸溶液的表面张力降低至30mN/m。这为表面活性剂做高矿化度地层驱油剂和酸液添加剂奠定了基础。
2、HX驱油用表面活性剂耐温性能
（1）结构耐温性
将5% 的HX驱油用表面活性剂水溶液封于安瓿瓶中,在10MPa 的压力和270℃高温下处理72h（见图5），表面活性剂浓度完全不发生变化,表明未发生分解,因此HX表面活性剂有很好的高温稳定性。
图5 HX活性剂耐温试验
（2）性质耐温性
一般来讲,非离子型表面活性剂的耐盐能力随温度的升高而降低,而阴离子型表面活性剂则相反,其耐盐能力随温度的升高而增强。这是因为随着温度的升高,非离子型表面活性剂的亲水基团如ＯＨ、-ＣＨ2ＣＨ2Ｏ-等与水分子形成的氢键减弱,表面活性剂的亲水性能下降,耐盐能力降低。阴离子型表面活性剂的离子基团的亲水性随温度升高而增强,有利于耐盐能力的提高。正因如此对于HX驱油用表面活性剂，由于温度升高引起上述非离子-阴离子型两性表面活性剂的非离子基团亲水性下降与阴离子基团亲水性增加可部分抵消,从而导
致表面活性剂的性质对温度的变化不敏感,表现出优异的耐温性能。如用该药剂配制的中相微乳相态稳定，在30℃及90℃下的起泡能力变化不大。
3、HX驱油用表面活性剂防垢性能
目前油田防垢剂的研究与应用多集中于有机磷酸盐和聚合物两种类型上,而表面活性剂类型的防垢剂研究较少,非离子-阴离子型两性表面活性剂是目前报道具有防垢作用的表面活性剂。
按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/ T5623-93油田用防垢剂性能评定方法进行了上述HX表面活性剂抑制ＣａＳＯ4垢的性能试验。试验结果见图6。
HX驱油用表面活性剂
图6 HX表面活性剂防垢性能
从图6可以看出,HX表面活性剂具有优良的防垢性能,在浓度为30ｍｇ/Ｌ～40ｍｇ/Ｌ时,防垢率均可达90%以上，因此该表面活性剂是具有多种用途的化学剂。
五、HX驱油用表面活性剂乳化实验
1、将HX驱油用表面活性剂溶液（0.5%浓度）和埕东西区Ng331原油预热到45℃，将油、水两相在试管中以不同的油、水比例混合震动使其乳化，在45℃下静置结果表明，油、水比在 7/3至8/2 的范围内均能产生良好的乳状液。通过显微镜装置，从微观模型内也进行了油、水乳化实验研究，图7为油、水乳状液在微观模型孔内的流动情形。在水驱过程中，不动的原油注入HX驱油用表面活性剂后被乳化为更小的液滴，在流动过程中，油滴受到拉伸，被切割成细小的油丝，由药液携带出来。
图7 油水乳状液在空隙介质中的流动
2、HX驱油用表面活性剂对原油乳状液的形成和稳定的影响
（1）表面活性剂的乳化性
乳状液是一种分散体系，其中至少一种液体以液滴的形式均匀的分散于一个于之不相混融的液体之中。乳化剂是使原油形成较稳定的乳状液的关键因素，一种理想的乳化剂不仅与内相亲和力较强，而且
浅析生物表面活性剂驱油研究进展
浅析生物表面活性剂驱油研究进展 发表时间：2019-11-26T13:33:46.640Z 来源：《中国西部科技》2019年第22期作者：余渊荣赵兴军[导读] 第三次采油技术的发展促进了表面活性剂在油田生产中成熟而稳定的应用。与化学合成表面活性剂相比，生物表面活性剂具有无毒等优势，在近些年呈现出热点研究态势，部分成果业已得到应用。在应用方面，主要体现在与化学表面活性剂进行复配后定向注入油藏进行驱油；此外，近年来也开发出利用高效营养剂激活本源微生物，诱导其产生表面活性物质继而富集、驱油的新技术。 余渊荣赵兴军 浙江皇马科技股份有限公司摘要：第三次采油技术的发展促进了表面活性剂在油田生产中成熟而稳定的应用。与化学合成表面活性剂相比，生物表面活性剂具有无毒等优势，在近些年呈现出热点研究态势，部分成果业已得到应用。在应用方面，主要体现在与化学表面活性剂进行复配后定向注入油藏进行驱油；此外，近年来也开发出利用高效营养剂激活本源微生物，诱导其产生表面活性物质继而富集、驱油的新技术。关键词：生物表面；活性剂驱油部分微生物在特定培养条件下能够代谢产生兼具集亲水基和疏水基的表面活性物质，经提取后研究发现该物质可以在流动相（如气/水、油/水）界面按照不同的氢键和极性规律分布，具有降低界面或表面张力及乳化等能力。相比化学合成表面活性剂，生物表面活性剂具有更强的生物降解能力和极端环境适应性，并且具有无毒或极低毒性。因此，多年来生物表面活性剂在食品、医药、石油等诸多领域得到广泛研究和应用，尤其随着我国多数油田均已进入到开采后期，油藏储层中存在大量孤立滴状、柱状、膜状、簇状和盲端状的残油。油藏开采过程面临的难度及成本越来越大，单纯依靠理化方法来处理解决这些问题已力不从心，由此催生了生物表面活性剂在油田驱油中的应用 1. 表面活性剂驱油的发展概况1.1 三次采油的发展及分类学术界有一个公认的划分方法，即根据开发方式的不同把油田开发分为一次采油(POR)、二次采油(SOR)和三次采油(EOR)三个开发阶段：开采早期主要是依靠油藏自身压力压向地面或当压力不足时采用泵抽的方法，称为一次采油，其采收率一般在 10 %~15 %；随着一次采油时间的推移，地下天然能量逐步消耗，造成油井自身压力不足时，采用注入水或打人气体的方法补充能量，增加油层压力，以提高采油效率，称为二次采油，其采收率一般在 30 %~50 %；三次采油即在二次采油的基础上开始尝试物理或化学的方法对地下剩余油进行开采的阶段，国内外的实践结果表明，其提高采收率在二次采油的基础上一般还能提高 5 %~25 %。近十几年来，有关文献提及微生物采油，即向油藏注入合适的微生物菌种和营养物，使微生物在油藏中繁殖，代谢石油进而产生气体或分解石油或产生活性物质，达到开采地下残余油的目的，为区别于传统三次采油，有学者把此方法定义为四次采油，但大部分人仍将微生物采油归类于三次采油。 1.2 表面活性剂驱的发展历程首次提到表面活性剂在提高石油的采收率方面应用是在上世纪 20 年代末 30 年代初，由德格鲁特提出的主要成份为多环磺化物和木质素亚硫酸盐的表面活性剂有助于提高石油的采收率的观点。上世纪 40、50 年代，通过实验研究发现，将合成的表面活性剂加入到 NaOH 或 Na 2 CO 3 的水溶液中有利于提高石油的采收率；60 年代末 70 年代初，确立了把表面活性剂作为驱油体系的决定性条件，即只有油和表面活性剂水溶液间界面张力降到10 -2 mN/m 数量级以下，表面活性剂体系的驱油效果才有所表现；发现在 NaOH 或 Na 2 CO 3 的水溶液中加入少量的表面活性剂可起到比单独表面活性剂或碱都要好的效果；Wilson 的研究表明表面活性剂确实可以与原油产生超低界面张力。目前，表面活性剂提高采收率的应用有两种不同的方法：第一种是向地层中注入表面活性剂的质量浓度低于 2 %的低浓度大段塞(0.15 PV~0.6 PV)，被称为低界面张力表面活性剂驱油体系，表面活性剂溶于油或者水，溶解的表面活性剂分子与表面活性剂分子聚集体-胶束处于相平衡状态，降低油水界面张力，从而提高原油采收率；第二种是向地层中注入质量浓度 5 %~8 %小段塞(0.03 PV~0.2 PV)表面活性剂，被称为微乳液驱油体系，但随着高浓度段塞在油层中的运移，溶液被低层吸附和地层流体稀释，使得表面活性剂的浓度降低，驱油过程转变为第一种表面活性剂驱。 1.3 驱油用表面活性剂的要求化学驱是国内各大油田探讨三次采油的主要方法，而在化学驱驱动类型中大部分都要应用到表面活性剂。众多专家学者根据油田实践经验，对驱油用表面活性剂提出了要求，归纳总结为以下几个特点：(1)表面活性剂在油水界面上具有较高的界面活性，降低油水界面的能力较强，使油水界面张力降至 10 -2 mN/m 数量级以下，具有一定的溶解度、浊点、不受 pH 值影响或影响较小；(2)表面活性剂与地层岩石表面的相互作用小，难或不易吸附在岩石表面； (3)表面活性剂易溶于地层水，且具有较大的扩散速度，但抗稀释能力强，即表面活性剂的浓度降低时，其降低油水界面张力的能力不变或改变较小，驱油效果较好；(4)稳定性较好，不和其他注入化学剂或地层中的物质发生反应，不发生裂解降解等反应；(5)在驱油过程中要考虑驱油体系的成分和表面活性剂之间的配伍性问题和油藏开采程度等相互关系；(6)驱油用表面活性剂要适应油藏的温度和矿化度条件，即要具有一定的抗温抗盐能力；(7)驱油用表面活性剂具有较高的经济价值并且取材较容易，要遵循投入少产出高的经济法则。 2. 生物表面活性剂的应用 化学合成表面活性剂在油田生产中已经得到稳定应用，目前技术发展指向开发高效驱油表面活性剂及其无害化回收再利用两个方面。化学表面活性剂在油田驱油收到良好效果，一定程度上促进生物表面活性剂在驱油领域的发展。现已发现，油藏中本源微生物能够利用原油进行代谢产生表面活性物质，继而证实生物表面活性剂用于驱油具有切实可行性。 2.1 激活本源微生物产表面活性剂油藏本源微生物在油藏高温高压环境下进行生长代谢产生的表面活性物质具备两亲性、乳化原油及使油藏岩层润湿反转等功能，在此基础上激活本源微生物能够提高其产生的活性成分浓度，继而达到理想驱油效果。以原油为唯一碳源的微生物难以产生足够量的生物表面活性剂，在实际生产中通过及时向储层中注入营养元素，在一定程度上提高含该类元素代谢产物产量2.2 油藏外加生物表面活性剂
油田生产中表面活性剂的应用
油田生产中表面活性剂的应用 1、开采稠油用的表面活性剂 由于稠油粘度大、流动性差，给开采带来许多困难。为开采这些稠油，有时需将表面活性剂的水溶液注入井下，使高粘度的稠油转变为低粘度的水包油型乳状液，抽提到地面。这种稠油乳化降粘法用到的表面活性剂有烷基磺酸钠、聚氧乙烯烷基醇醚、聚氧乙烯烷基苯酚醚、聚氧乙烯聚氧丙烯多烯多胺、聚氧乙烯烷基醇醚硫酸酯钠盐等。采出的这种水包油型乳状液，需要将水分离出去，也要使用一些工业表面活性剂作为破乳剂进行脱水。这些破乳剂是油包水型乳化剂。常用的有阳离子表面活性剂或环烷酸、沥青质酸及它们的多价金属盐。 特殊的稠油，不能采用常规的抽油机开采法，需要注蒸汽进行热采。提高热采效果，需要使用表面活性剂。向注汽井注入泡沫，即注入耐高温的起泡剂及不凝气体是常用的调制方法之一。 常用的起泡剂是烷基苯磺酸盐、α—烯烃磺酸盐、石油磺酸盐、磺烃基化的聚氧乙烯烷基醇醚和磺烃基化的聚氧乙烯烷基苯酚醚等。由于含氟表面活性剂，表面活性高，对酸、碱、氧、热及油稳定，故含氟表面活性剂是理想的高温起泡剂。为了使分散的油易于通过地层的孔喉结构，或使地层表面的油易被驱出，需要使用称之为薄膜扩散剂的表面活性剂，常用的是氧烷基化酚醛树脂高分子表面活性剂。 2、开采含蜡原油用表面活性剂 开采含蜡原油，需要经常进行防蜡和清蜡。表面活性剂作为防蜡剂和清蜡剂。防蜡用的有油溶表面活性剂和水溶性表面活性剂。前者通过改变蜡晶表面的性质而起防蜡作用。常用的油溶性表面活性剂是石油磺酸盐和胺型表面活性剂。水溶性表面活性剂是通过改变结蜡表面（如油管、抽油杆及设备表面）的性质而起防蜡作用。可用的表面活性剂有烷基磺酸钠、季铵盐、烷烃聚氧乙烯醚、芳烃聚氧乙烯醚及其它们的磺酸钠盐等。清蜡用的表面活性剂也分两个方面，油溶性用于油基清蜡剂，水溶性的磺酸盐型、季铵盐型、聚醚型、吐温型、OP 型表面活性剂、硫酸酯盐化或磺烃基化的平平加型与OP型表面活性剂等用于水基清蜡剂。近年来，国内外将清防蜡有机地结合起来，还将油基清蜡剂和水基清蜡剂有机地结合起来，生产出混合型清蜡剂。这种清蜡剂以芳香烃和混合芳香烃作油相，以具有清蜡作用的乳化剂作水相。当选择的这种乳化剂为具有适当浊点的非离子型表面活性剂时，就可使它在油井结蜡段以下温度达到或超过它的浊点，从而使这种混合型清蜡剂在进入结蜡段前破乳，分出两种清蜡剂，同时起清蜡作用。 3、稳定粘土使用的表面活性剂 稳定粘土分防止粘土矿物膨胀和防止粘土矿物微粒运移两个方面。防止粘土膨胀可用，如胺盐型、季铵盐型、吡啶盐型、咪唑啉盐等阳离子表面活性剂。防止粘土矿物颗粒运移可用的有含氟的非离子—阳离子表面活性剂。 4、酸化措施使用的表面活性剂 为了提高酸化效果，一般在酸液中需加入多种添加剂。凡能同酸液配伍并易被地层吸附的表面活性剂，均可作为酸化缓速剂。如阳离子表面活性剂中的脂肪胺盐酸盐、季铵盐、吡啶盐和两性表面活性剂中的磺酸盐化、羧甲基化、磷酸酯盐化或硫酸酯盐化的聚氧乙烯烷基苯酚醚等。有些表面活性剂如十二烷基磺酸和它的烷基胺盐，可将酸液乳化在油中，产生油包酸乳状液，以此乳状液作为酸化工业液，亦起缓速作用。 有些表面活性剂可作为酸化液防乳化剂，具有分支结构的表面活性剂如聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯五乙烯六胺均可作为酸化防乳化剂。 有些表面活性剂可作为乏酸助排剂，可作为助排剂的表面活性剂有胺盐型、季铵盐型、吡啶盐型、非离子型、两性及含氟表面活性剂等。 有些表面活性剂可作为酸化防淤渣剂，如油溶性表面活性剂，如烷基酚、脂肪酸、烷基苯磺
生物表面活性剂研究进展
生物表面活性剂研究进展 杨齐峰 （黄石理工学院，湖北，435000） 【摘要】：生物表面活性剂是由微生物分泌的天然产物，它无毒，可以生物降解，对环境影响很小，具有高效的表面活性，因此是合成表面活性剂的理想代替品。介绍了生物表面活性剂的特性及其生产制备方法，综述了近年生物表面活性剂在石油、洗涤、医药、食品等工业领域的应用与研究进展，主要介绍了利用生物表面活性剂在提高石油采收率等方面的应用，探讨了今后生物表面活性剂的主要发展方向。 【关键词】：生物表面活性剂；微生物；应用；发展趋势 Biosurfactant research progress Yangqifeng （Huangshi Institute of Technology School Hubei 435003）abstract：Biological surfactant is secreted by microbial natural products，it is avirulent,can biodegradation，a little influence and efficient surface activity，and is thus synthesis of surfactants ideal replacement. Introduces the characteristics and its biosurfactant production preparation methods，this paper reviews biosurfactant in petroleum，washing，pharmaceutical，food and other industrial areas of application and research progress，mainly introduced the use of biological surfactants in enhanced oil recovery of application，discusses the future biosurfactant the main development direction。 key words：biosurfactant；Microbial；application；development tendency 表面活性剂是一类能显著降低溶剂表面张力的物质，化学合成的表面活性剂都是以石油为原料化学合成而来的，在生产和使用过程中常常会给人类生存环境带来严重的污染，对人类的身体健康产生很大威胁。生物表面活性剂是从20世
生物表面活性剂
生物表面活性剂及其应用 谈到学科知识应用，我第一反应是把其与人或自然界中实际存在的生物联系在一起，进而得出既有意义又有趣的结论和现象。在学习完物理化学表面化学部分后我们知道，表面活性剂(surfactant)是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。表面活性剂的分子结构具有两亲性。表面活性剂分为离子型表面活性剂（包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂）、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。但是目前大多数表面活性剂主要以石油为原料经化学合成而来，由于受化工原料、产品的理化特性及其在生产和使用过程对环境造成严重污染等原因，使表面活性剂的应用前景受到极大的挑战。因此寻找一种新型高效低污染的表面活性剂是一个尤为重要的举措。 生物表面活性剂就是一类性能较为优异的表面活性剂。查阅文献可知他们是指利用酶或微生物通过生物催化和生物合成法得到的具有一定表面活性的代谢产物。它们在结构上与一般表面活性剂分子类似，即在分子中不仅有脂肪烃链构成的非极性憎水基，而且含有极性的亲水基，如磷酸根或多烃基基团，是集亲水基和憎水基结构于一身的两亲化合物。它们不仅具有化学表面活性剂具有的各种表面性能,而且还拥有下列优点:①选择性广,对环境友好;②庞大而复杂的化学结构使得表面活性和乳化能力更强;③分子结构类型多样,具有许多特殊的官能团,专一性强;④原料在自然界广泛存在且价廉;⑤发酵生产是典型的“绿色”工艺等。 生物产生的生物表面活性剂包括许多不同的种类。依据他们的化学组成和微生物来源可分为糖脂、脂肽和脂蛋白、脂肪酸和磷脂、聚合物和全胞表面本身等五大类。于是我们可以明显知道这些生物表面活性剂是对生物和环境极其友好，相较与普通的化学表面活性剂有更广阔的应用范围。 微生物强化采油(MEOR技术)是生物表面活性剂最为重要的应用领域。在油田中注入一些微生物和其生长所必须的营养物质，微生物在生长的同时，可以产生生物表面活性剂，这些生物表面活性剂能降低原油和水两相界面的张力，从而提高原油的开采量。与化学合成生物表面活性剂相比，生物表面活性剂可被微生物降解，不会对环境造成污染。微生物驱油和化学驱油最大的不同是微生物不但可沿注水压差方向运移，还可在油层中纵深迁移，大大提高了水驱或化学驱的效率。 利用生物表面活性剂能够增强水性化合物的亲水性和生物利用度，还可以使环境污染物不断降解，该技术称为生物修复。我觉得在不远的未来这个技术能有更大的应用和发展前景。 针铁矿(Fe(OH)3) 是一种非常重要的矿产资源，可以吸附土壤和工业废水中有毒的金属离子。用针铁矿吸附、共沉淀金属离子，再用生物表面活性剂作为絮凝剂载体，可将金属离子分离出来。资源问题一直是当今世界重视的难题，利用生物表面活性剂将环境保护和资源采集率两个方面同时兼顾，这将是我们对抗环境恶化的重要手段。 资源的紧缺以及人类环保意识的加强，将进一步推动绿色表面活性剂工业的发展。当前，世界表面活性剂市场呈稳定而缓慢的增长趋势，更多新型、性能优良、易生物降解、高效、安全的表面活性剂出现，会给人们的生活和工业生产注入新的活力。根据国外一些大公司及专家预测，未来表面活性剂工业发展趋向主
驱油用表面活性剂技术
HX系列驱油用表面活性剂 研发报告
前言 随着世界能源的紧缺，石油的充分采出和合理利用已成为各国极大重视的问题，由于常规的一次和二次采油(POR和SOR)总采油率不是很高,一般质量分数仅能达到20%～40%，最高达到50%，至少还有50%～80%的原油未能采出。因此在能源日趋紧张的情况下，提高采油率已成为石油开采研究的重大课题，三次采油则是一种特别有效的提高采油率的方法。 三次采油的方法很多，概括起来主要有四大类：一是热力驱，包括蒸气驱，火烧油层等；二是混相驱，包括CO2混相，烃混相及其他惰性气体混相驱；三是化学驱，包括聚合物驱，表面活性剂驱，碱水驱等；四是微生物采油，包括生物聚合物，微生物表面活性驱。目前，三次采油研究尤其以表面活性剂和微生物采油得到人们的普遍重视，而表面活性剂驱则显示出明显的优越性。 目前三次采油研究中所用表面活性剂的种类以阴离子型最多，其次是非离子型和两性离子型，应用最少的是阳离子型。 三次采油中阴离子表面活性剂，其分子结构中离子性亲水基为阴离子，这类阴离子亲水基组成的盐有磺酸盐、羧酸盐、硫酸(酯)盐和磷酸(酯)盐。阴离子表面活性剂可用于各种表面活性剂驱中,其中应用磺酸盐型最多,而在磺酸盐型阴离子表面活性剂中，以石油磺酸盐型最为普遍。石油磺酸盐成本较低，界面活性高，耐温性能好，但抗盐
能力差，临界胶束浓度(CMC)较高，在地层中的吸附、滞流和与多价离子的作用，导致了在驱油过程中的损耗。 非离子表面活性剂，其亲水基为非离子性基团。由于非离子性基团的亲水性要比离子性基团差得多,因此非离子性表面活性剂要保持较强的乳化作用,其分子结构中一般含有多个非离子性亲水基,形成含许多醚键、酯键、酰胺键或羟基或者它们相互两两组合或多种组合的结构。此类表面活性剂的优点是抗盐能力强，耐多价阳离子的性能好，CMC低。但在地层中稳定性差，吸附量比阴离子表面活性剂高，而且不耐高温，价格高。 两性表面活性剂，这类表面活性剂分子中既有阴离子亲水基又有阳离子亲水基而呈现两性。由于该种表面活性剂对金属离子有螯合作用，因而大多数都可用于高矿化度，较高温度的油层驱油，但同样有价格高的缺点。 因此，一种合适的表面活性剂体系，不仅能产生很好的协同效应而降低体系的界面张力，而且还能够降低表面活性剂的用量，甚至驱油液表面活性剂的总浓度也有可能降低，同时表面活性剂的其他性能如耐盐能力，耐温性能或吸附损耗减少等得到强化。 基于以上原因，为最大限度的满足驱油体系要求,提高采收率和降低采收成本，我公司根据油田三采科研专家攻关思路联合部分科研院校研制出了一种新型的表面活性剂驱油体系，即HX系列新型非离子-阴离子型表面活性剂体系。这类表面活性剂有两种不同的亲水基
表面活性剂驱在改善低渗油藏开发中的作用
表面活性剂驱在改善低渗油藏开发中的作用X 陈 勇 (长江大学工程技术学院) 摘 要:针对低渗透油藏在开发过程中所遇到的注水压力过高、注入水沿裂缝突进等问题,应用表面活性剂驱通过降低油水界面张力、增加毛管数,以达到提高驱油效率的目的。 关键词:低渗透油藏;表面活性剂驱;驱油效率 中图分类号:T E357.46 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2011)05—0118—01 低渗透油藏普遍存在着孔喉细小、渗流阻力大,只有较大的驱替压力液体才能流动。为提高注水开发效果而增加注入压力,但注水压力高,易造成微裂缝开启,注入水沿裂缝突进,造成驱油效率低,波及体积小,且套损严重。 之所以会产生上述的情况,是因为在低渗透油层中,低渗透油层渗流时表面分子力、毛管力等对渗流起到实质性的影响。低渗透油层的显著特征是低渗、低孔隙度、微观孔隙结构影响增强。这样,孔道细小,孔喉作用增强,微观孔隙结构影响增强,高比表面这些特点就直接对流体产生明显影响,而且渗透率较低,这种影响愈强,使得渗流过程出现了较达西渗流更复杂的、更强烈的一些作用力。由于高比表面,细孔道,表面分子力作用更为强烈,造成了“流动渗透率”的影响程度和影响速度域的加大,甚至微毛细孔道内液体的滞留、孔道结构复杂程度的增强使得孔喉控制作用加大,于是出现了渗透能力随压力梯度改变的非线性流动。低渗透油层液体非达西型渗流特征反映了渗流过程中强烈的固液表面分子力的影响。 1 表面活性剂驱应用于低渗透油藏开发的优势以及国内外研究趋势 通过上述分析,可以看出,由于表面活性剂溶液可降低油水界面张力,减小亲油油层的毛细管阻力、能增加毛管数及提高驱油效率性能。因此,表面活性剂降压增注技术研究可以有效地提高低渗透油藏的开发效率。 从国外文献看:有关表面活性剂降压增注技术研究方面国外已在一些油田开展了先导性研究及矿场试验,并取得了成功经验。《用于提高注入井吸水性、油层采收率的水溶性高洗油效率表面活性剂复合物》[1]一文主要选择了用于不同地质条件下表面活性剂复合物,这些复合物溶于水中可使油水界面张力降到10-2-10-3mN/m,具有很强的增溶性。在鞑靼石油公司进行了6口注入井的现场试验,试验温度20～40℃、90～100℃,注入水为矿化水(由淡水至170g/L)。化学剂用量28.8～54m3(分散剂在近井地带的波及半径为4～12m)。处理之后注入井的吸水性平均提高1.4倍。吸水指数在指示曲线上平均增加到2倍。在压降曲线上平均增加到1.5倍。有效期可达4～18个月(平均12个月)。在塔林石油管理局处理了5口井,砂岩层射开厚度为14.9～31.7m,注水井在加压注水时吸水量为200～700m3,而在试验初期为70～100m3。为了恢复其吸水性注了3.4～6.6t被稀释成95～150m3水溶液的表面活性剂复合物。处理后所有井吸水性平均提高到1.5倍,有效期平均为一年左右。《马格纳斯油田注水井表面活性剂驱油增产经验》[2]一文介绍了BP公司曾在马格纳斯油田实施了注水井表面活性剂增注先导性试验方案,其机理是通过注表面活性剂,降低残余油饱和度,改善井眼附近水相对渗透率,从而提高注入能力。BP公司最初在实验室内对多种表面活性剂体系进行了筛选,选出两种表面活性剂体系:一种是用于低温试验的聚链烷碳酸盐与烷基酚烷氧基甲醇和C4、C5脂肪族甲醇混合物;另一种是用于高温试验的烷基芳香族烷环基硫酸盐。这些表面活性剂浓度较低(1.4%)。在室内温度下用旋滴界面张力仪测量油水界面张力,其结果是从25左右降至约10-3m N/ m,这样低的界面张力值能使毛管力圈闭的残余油量大大降低。同时,高温岩心驱替试验结果表明,在注入表面活性剂溶液注入不到1个孔隙体积时,残余油饱和度就开始降低,直到注入2.5个孔隙体积停止。随着残余油的大幅度降低,渗透率有很大改善,几乎恢复到绝对渗透率值,渗透率提高了5～6倍。最后在室内研究基础上,BP公司在一口卫星井开展了先导性试验。从注表面活性剂期间的野外监测以及试验数据的解释结果显示:注水井注入表面活性剂后注入能力得到明显改善。 国内有关表面活性剂研究方面的大多是用于提高采收率方法研究。表面活性剂是提高采收率幅度较大、适用较广、具有发展潜力的一种化学驱油剂。室内岩心驱油效率试验结果表明:碱/表面活性剂驱不但能较大幅度地提高采收率,而且可以增大油藏中的渗滤速度,降低注入压力,从而减小渗透率较低油藏的高压注水难度,节省开采费用。在长庆油田表面活性剂降压增注试验中,通过研究找到了一种以石油磺酸盐和非离子表面活性剂按一定比例组成的表面活性剂复配体系,在长庆油田所提供的油水条 118内蒙古石油化工 2011年第5期
表面活性剂驱油机理
1. 表面活性剂驱油机理在驱替方程中如何表征 在注入水中添加表面活性物质可改善常规注水的采收率，其主要机理如下： （1）向水中加入表面活性剂可以明显地降低油水接触面上的表面张力，油滴更容易变形，结果降低了将其排出孔隙喉道必需的功，同时也增加了原油在地层中的流速。 （2）使选择性润湿接触角变小，使岩石颗粒表面水润湿性加强，即使岩石更加亲水。 （3）表面活性剂水溶液能够清洗掉以薄膜形式覆盖在岩石表面的原油，使得这些油膜破裂并被冲洗出来。表面活性剂可以吸附在油水界面上，取代原油在岩石上形成牢固吸附层的那部分活性原油组份，使原油不易束缚在岩石上。 （4）表面活性剂使地层孔隙毛管中的弯液面发生变形，加强毛管力作用，增强了水利用毛管渗吸进入饱和有原油的孔隙介质的深度以及渗吸的速度。 （5）在表面活性剂作用下原油在水中弥散作用加强，不但使油滴逐渐变小，而且增强了这种原油分散体的稳定性，从而使油滴重新合并以及在岩石表面上粘附机率大大减少，导致相渗曲线右移现象，即向水润湿方面移动，表明残余油饱和度下降。 （6）表面活性剂能吸附到结构性原油的某些组份上，并减弱它们之间相互作用，使原油粘度下降。 综上所述，表面活性剂主要作用在油水界面处及岩石表面处，即在油水界面处降低界面张力，改变岩石表面的润湿性。二者的共同作用提高采收率。以一单元体表征表面活性剂水溶液的流动过程。 考虑一单元体，如图所示，宽为b ，高为H ，表面活性剂水溶液流速为v w ，含水饱和度为S w ，表面活性剂浓度为C 。则 d t 时间内流入单元体中的表面活性剂量为：w v bHCdt d t 时间内流出单元体的表面活性剂量为：()d d d w w v C v bHC t bH x t x ?+? d t 时间内单元体水中表面活性剂增量为：()d d w S C bH x t x φ?? d t 时间内单元体中表面活性剂吸附量为：d d A bH x t x ?? 其中，A 为单元体中表面活性剂量。 根据物质平衡条件：流入量?流出量=水中表面活性剂增量+吸附量。其中，水中表面活性剂增量为单元体中水中的表面活性剂的量，作用在油水界面处；吸附量为吸附在岩石表面及结构性原油的某些组分上。二者共同构成了表面活性剂在单元体中的滞留量。根据此物质平衡条件，可得方程： ()()d [d d d ]d d d d w w w w v C S C A v bHC t v bHC t bH x t bH x t bH x t x x x φ???-+=+??? 化简得： d w v bHC t d x t
驱油用石油磺酸盐表面活性剂
驱油用石油磺酸盐表面活性剂 一、产品简介 石油磺酸盐是表面活性剂驱油中使用的常规产品之一，在国内外三次采油的矿场工业化应用中，取得了明显的效果。石油磺酸盐是以石油馏分为原料，经过磺化后得到的产品。由于石油馏分中的组成与石油的组成十分相近，因此，得到的产品与原油有很好的匹配关系，在与原油的增容与乳化和实现超低界面张力方面，比其它表面活性剂都具有十分明显和独特的效果。石油磺酸盐的原料中含有原油浓缩的酸性组分，经过碱中和后生成天然的皂化活性物，因此，即使在实际应用中不加碱也自然具有“协同效应”。石油磺酸盐作为化学驱油剂具有活性效率高，界面活性强，能使油水界面张力达到超低的特点；与原油配伍性好，水溶性好，耐温性好，具有一定的抗盐性；适合中等温度和矿化度的砂岩油藏。该产品的原料来源广，产于油田用于油田，成本较低，是迄今为止产量最大、研究工作和现场试验中采用最多的表面活性剂。 我公司根据目前石油磺酸盐产品的质量问题和不稳定问题，开发出了精细切割石油磺酸盐，分子量变窄，质量变好。并根据不同原油的品质，生产出了环烷基石油磺酸盐、芳基石油磺酸盐和烷基芳基石油磺酸盐 等特种产品，提高了石油磺酸盐的针对性和表面活性。根据不同油田的条件，设计生产了烷基碳数为C14 ～C18的石油磺酸盐，可与我国大多数油田的原油形成超低界面张力体系, 因而可以满足不同油田三次采油的 需要。 三、产品指标 不同结构和性质的石油磺酸盐性质如下： 石油磺酸盐产品指标 产品编号石油馏份 °C 活性物含量 （％） 当量 未磺化油 （％） 无机盐 （％） Petross-150 130-150 50 280 ≤35.0 ≤10.0 Petross-280 268-279 50 350 ≤35.0 ≤10.0 Petross-340 332-340 40 400 ≤35.0 ≤10.0 Petross-360 359-361 35 450 ≤45.0 ≤10.0 Petross-500 390-500 35 500 ≤45.0 ≤10.0 四、产品特点 重烷基苯磺酸盐的原料主要是十二烷基苯精馏副产物——重烷基苯，经磺化、中和后得到重烷基苯磺酸盐表面活性剂。烷基碳数为C14～C16的重烷基苯磺酸盐可与我国大多数油田的原油形成超低界面张力体系, 因而成为重要的驱油用表面活性剂。重烷基苯磺酸盐可分别与石油羧酸盐、生物表面活性剂、两性表面活性剂、支链烷基苯磺酸盐进行复配，提高驱油体系性能，达到良好的驱油效果。该系列表面活性剂在浓度 范围为0.05%-0.3%（质量分数）较低浓度范围内均具有较高的活性，可根据现场情况而定。
生物表面活性剂综述
生物表面活性剂 摘要： 关键词： 随着人类生活水平和坏境意识的提高，人们对食品和环境的关注也进一步加强。近年来作为食品和环境中极其重要的一种物质—表面活性剂也受到人们的关注，传统的表面活性剂（多指化学表面活性剂）在食品中的安全隐患和在环境污染也被越来越重视，进而促进新型表面活性剂的出现，生物表面活性剂应运而生。生物表面活性剂（biosurfactant）是指利用酶或微生物等通过生物催化和生物合成等生物技术从微生物、植物和动物上得到的集亲水和憎水基结构于一体的具有表面活性的天然表面活性剂[1]。与化学合成的表面活性剂相比，它具有降低表面张力、分散性、生物降解性、环境相容性等特性，同时还具有低毒或无毒、化学结构多样、在极端温度、pH等极限条件下也具有更好的选择性和专一性。由于这些优点，生物表面活性剂具有广阔的应用前景。 1 生物表面活性剂的分类 生物表面活性剂种类繁多，按其不同的作用有以下分类方式： 2 生物表面活性剂的特性 生物表面活性剂是一类两亲分子，其中含有亲水基团和亲脂基团。亲水基团主要是极性基团，如单糖、多糖、羧基、氨基等离子或分离子形式；而疏水基团
主要是非极性基团，如长链烃类、饱和或不饱和脂肪酸等。由于其特殊化学结构所以能在两相界面（如水油界面、水汽界面等）定向排列形成分子层，降低其界面张力或表面张力。例如这种性质在乳制品中具有十分重要的作用，它改善物质起泡性和泡沫稳定性，同时还具有无毒、口感好的优点。与合成表面活性剂相比较，它也有自己的独特之处。 2.1 具有良好的化学稳定性和热稳定性。如由地衣芽孢杆菌(Bacillus licheni formis)产生的脂肽在75℃时至少可耐热140h。生物表面活性剂在pH5.5~12保持稳定，当pH小于5.5时，会逐渐失活。 2.2 生物表面活性剂化学结构更为复杂，空间构象多而具有更大的开发潜力，如改性技术改善其溶解性、乳化性等。由于其种类繁多，弥补了部分化学不能合成的复杂大分子活性剂或化学不能合成的新型化学基团。 2.3 生物活性剂对环境友好，能完全微生物生物降解，没有污染和破坏。其产品本身无毒、使用量少且生物相容性好，可广泛应用于药品、化妆品及食品添加剂等领域。 2.4 部分生物表面活性剂自身就具有很多生理、药理和免疫等功能，如生物活性肽类物质。 3 生物表面活性剂活性的评价方式 生物表面活性剂的活性评价方式主要有三种[]： （1）表面张力和临界胶束浓度CMC（critical micell concentration）蒸馏水的表面活性张力为72mN/m左右，增加表面活性剂后可将水溶液的表面张力降至26~27mN/m。随表面活性剂增加到油/水或水/油体系，表面张力一直减小直到一个临界水平时，活性剂将很容易交联形成超分子结构，如胶团、双分子层等。这个临界值叫着临界胶束浓度CMC，被常用于测定表面活性剂的功效。CMC越低，说明表面活性越高【】。 （2）乳化液的稳定性 一液相以微液滴的方式分散到另一连续的液相之中形成乳液，表面活性剂能够稳定乳液或破乳作用。 4 生物表面活性剂的制备 生物表面活性剂主要采用微生物发酵、酶法和从动植物材料中提取三种方
06 表面活性剂驱油标准
ICS Q/TQF 提高采收率用表面活性剂 全氟壬烯氧基苯磺酸钠 TQF-I 台安县泉沣化工有限公司企业标准发布
前言 本标准依据GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准的附录A为规范性附录。 本标准由台安县泉沣化工有限公司负责起草。 本标准由台安县泉沣化工有限公司提出。 本标准由台安县泉沣化工有限公司归口管理。 本标准起草人：刘德强、张良、魏国。
提高采收率用表面活性剂全氟壬烯氧基苯磺酸钠TQF-I 1范围 本标准规定了提高采收率用表面活性剂全氟壬烯氧基苯磺酸钠TQF-I的分类与命名、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存与保质期。 本标准适用于提高采收率用表面活性剂全氟壬烯氧基苯磺酸钠TQF-I。 2 规范性引用文件 下列文件中对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。。 GB/T 4472—2011 化工产品密度、相对密度的测定 GB/T 6003.1—2012 试验筛技术要求和检验第1部分：金属丝编织网试验筛 GB/T 6541—1986 石油产品油对水界面张力测定法（圆环法） GB/T 6680—2003 液体化工产品采样通则 GB/T 22237—2008 表面活性剂表面张力的测定 GB/T 16483-2008化学品安全技术说明书内容和项目顺序 SY/T 5281—1991 原油破乳剂使用性能检测方法（瓶试法） JJF 1070-2005 定量包装商品净含量计量检验规则 3分类与命名 产品型号为： 4 要求 产品技术性能指标见表1 表1 技术性能指标
表面活性剂驱油技术
表面活性剂驱油技术 在三次采油中，二元复合驱是有效利用聚合物的粘度和活性剂的活性的驱油技术。与单一注聚相比，能更加有效地获得降水增油效果，更大幅度地提高采收率。目前胜利油田复合驱项目规模逐年扩大，驱油效果逐渐显现，其中：在孤东油田、孤岛油田见到明显的效果。 在复合驱中活性剂作为其中的一种重要组分起着增加洗油效率的重要作用，由于不同区块的油藏地质条件差别较大，我公司成立专门的研究小组研究适用于不同区块复合驱的活性剂。即HX系列新型非离子-阴离子型表面活性剂体系。 HX驱油用表面活性剂是一种适合在高温、高矿化度条件下使用的新型非离子-阴离子两性表面活性剂。该表面活性剂既保持了非离子、阴离子表面活性剂的优点,又克服了各自的缺点,是一类性能优良的驱油用表面活性剂。 HX驱油用表面活性剂是由多种活性成份组成，兼具非离子、阴离子活性剂的优点，但比阴离子活性剂耐盐能力更强，又比非离子活性剂更耐高温，并且与聚合物有良好的兼容性。该剂地层条件下稳定，不分解，可在高达270℃的条件下使用。其主要特点：能显著降低油水之间的界面张力，0.5%的活性剂即可将油水界面张力降至1×10-3 mN.m-1；具有良好的热稳定性和水解稳定性；具有良好的耐盐性；具有极强的增溶性能和突出的分散性能；与其他表面活性剂具有优异的配伍性。可广泛应用于油田二元、三元复合驱油用表面活性剂体系，或直接做驱油剂使用。
1、HX驱油用表面活性剂技术指标 项目指标 外观浅黄色至棕黄色均匀液体密度（20℃，g/cm3）0.95-1.10 固含量，% ≥45 PH值（1%水溶液）7.0-9.0 水溶性（10%水溶液）与水混融，均匀，无沉淀 界面张力（mN/m）≤1×10-3 洗油效率（%）≥70 2、HX驱油用表面活性剂结构特点 根据胜利油田的实际情况，我们对研发的表面活性剂有以下要求： ◆表面活性剂体系性能稳定，在油砂上吸附量小，并能够显著降 低界面张力； ◆以胜利石油磺酸盐为主剂，所研制的产品与之配伍性好； ◆与石油磺酸盐的复合体系与聚合物配伍性好； ◆经济可行。 研究思路：以常用的适应性较强的聚醚类活性剂为主，经过适当的改性合成阴离子非离子两性活性剂 根据以上思路，合成了如下结构式的活性剂： R1—C--O R2R3M 其中：R1为聚醚碳链；
驱油用表面活性剂的发展
第24卷第3期油 田 化 学Vol.24 No.3 2007年9月25日Oilfield Chemistry25Sept,2007 文章编号:1000-4092(2007)03-0287-06 驱油用表面活性剂的发展 葛际江,张贵才,蒋 平,孙铭勤 (中国石油大学石油工程学院,山东东营257061) 摘要:综述了驱油用磺酸盐类、羧酸盐类、非离子-阴离子两性型、烷基多糖苷类及g emini表面活性剂的发展。总结了驱油用表面活性剂选择的界面张力指标、界面黏度指标和相行为指标。指出驱油用表面活性剂的合成从原料选择到合成工艺逐步精细化的趋势。近几年来国外较重视非离子-阴离子表面活性剂以及烷基多糖苷的研究,认为是较有潜力的新型驱油用表面活性剂。参52。 关键词:表面活性剂;驱油化学剂;提高采收率;应用性能;进展;综述 中图分类号:T E357.46:T E39:O647.2 文献标识码:A 20世纪20~30年代,De Groot(US1823439)提出用多环磺化物和木质素亚硫酸盐废液,Holbrook (US3006411)提出用脂肪酸盐等表面活性剂降低界面张力,提高原油采收率,由此产生了低张力表面活性剂驱油方法。20世纪60年代后,Gogarty和Olson(US3254714)、Reisberg(US3330344、U S 3348611)、Jones(US3497006、US3506070)相继提出了微乳驱。此后,美国开展了表面活性剂驱的矿场试验,60年代进行泡沫驱,70年代进行微乳驱和低浓度表面活性剂驱。70年代两次石油危机刺激并加速了表面活性剂驱油技术的应用研究,1971~ 1986年美国付诸实施的驱油方案多达120多次。90年代美国提出复合驱,并在两个油田开展了先导性试验。90年代中期石油价格的下跌,使西方一些主要的石油公司停止了化学驱的矿场试验研究。中国由于经济发展的需要,复合驱的研究和应用得到了较大的发展,胜利油田、大庆油田、新疆油田、辽河油田等大型油田都开展了含表面活性剂的复合驱先导试验和先导扩大试验,中原油田还进行了表面活性剂吞吐试验。进年来,由于原油价格持续居高不下,表面活性剂驱作为一种极有潜力的提高采收率的方式,重新成为国内外研究的热点。 1 驱油用表面活性剂 1.1 磺酸盐表面活性剂 木质素磺酸盐是最早推荐用于驱油的表面活性组分(1929,U S1823439),但由于界面活性差,直到20世纪70年代才开始作为牺牲剂在表面活性剂驱中使用,80年代后和石油磺酸盐复配用作驱油剂。 -烯烃磺酸盐是工业化较晚的表面活性剂(1968年),分子中含有双键,耐盐能力可达到聚氧乙烯烷基醇醚硫酸盐(AES)的水平,但界面活性比烷基苯磺酸盐差,且价格高,在驱油中主要用作起泡剂。 真正大量用作驱油剂的磺酸盐表面活性剂是石油磺酸盐和合成磺酸盐,其发展可分为以下三个阶段。 70~90年代,无论是基础研究还是矿场试验,使用的表面活性剂主要是石油磺酸盐,这是由于石油磺酸盐具有以下优点: 生产工艺简单,价格低; 收稿日期:2006-05-21;修改日期:2007-07-23。 基金项目:国家高技术研究发展专项经费 稠油油藏混气表面活性剂驱油技术 (项目编号:2006AA06Z227)资助,山东省自然科学基金 稠油油藏蒸汽去后提高采收率用表面活性剂研究 (项目编号:Y2006B34)资助。 作者简介:葛际江(1972-),男,副教授,石油大学(华东)应用化学专业理学学士(1994)、油气田开发专业工学硕士(1997)、博士(2002),从事稠油油藏提高采收率用表面活性剂合成和缓蚀剂研制,通讯地址:257061山东东营市北二路271号中国石油大学石油工程学院,电话:0546-8391462,E-mail:gejj@https://www.360docs.net/doc/fb12487658.html,。