用于三次采油的新型弱碱表面活性剂

摘 要：本文对一种用于三次采油的新型弱碱表面活性剂进行了介绍，其是以α-烯烃为原材料，经过烷基化、中和等化学反应后，可以制成一种结构更加合理的活性剂。这种新型的弱碱表面活性剂在油田工程中有着广泛的应用，由于适应性挺高，有着良好的发展前景，经过实践证明，采用新型的弱碱表面活性剂，可以提高采油的效率与质量，尤其是在二类油层中，发挥着良好的应用效果。

关键词：三次采油；弱碱；活性剂；采收率

弱碱表面活性剂是一种新型的化工产品，与强碱表面活性剂相比，其结构更加合理，抗色谱分离效果更好，性能也更加优越，这种活性剂在油田工程中的应用，为三元复合驱技术的推广奠定了基础。下面笔者对这种新型弱碱表面活性剂在三次采油中的实际应用效果进行简单的分析，希望对相关工作人员提供一定帮助。

1 新型弱碱表面活性剂的原料组成与合成

1.1 原料组成

由于强碱烷基苯磺酸盐表面活性剂的研制及生产采用的是十二烷基苯的精馏副产物重烷基苯，其组分繁多、结构复杂，对表面活性剂生产及产品性能造成很大影响。因此，在新型弱碱烷基苯磺酸盐表面活性剂原料生产过程中，采用二甲苯代替以往常用的苯，与组成单一的α-烯烃发生烷基化反应，得到了组分单一、结构更为合理的烷基苯原料。

1.2 表面活性剂合成

实验中采用的磺化装置为目前国际先进的SO3降膜式等温反应器，该工艺主要包括空气干燥、SO3气体发生、磺化、老化、水解及中和等部分。反应原理是：苯环具有亲核性能，SO3易于接受电子，因此SO3作为亲电试剂易与苯环发生亲电取代反应，反应式为

2 表面活性剂性能评价

在对新型的弱碱表面活性剂进行评价时，需要与强碱重烷基苯硫酸盐表面活性剂相比较，这样可以了解到这种新型活性剂的优点以及应用的优势。弱碱表面活性剂组成单一，活性成分分子间的当量相差不大；其结构更加合理，含有甲基；表面活性剂的结构影响着其性能，所以，相比较而言，新型弱碱表面活性剂的组成结构优越性更强，其在多个方面都优于强碱表面活性剂。下面笔者从界面张力性能、稳定性能、吸附滞留性能、驱油效率以及对不同油水的适应性等进行客观的评价。

2.1 界面张力性能

在对新型弱碱表面活性剂进行评价时，可以以界面张力性能为指标，界面张力性能较高，可以保证三元复合驱提高采收率。在评价时，应了解表面活性剂当量分布情况，其与原油碳链分布相匹配后，可以形成超低界面张力。新型弱碱表面活性剂中有位置对称的两个甲基，其可以发挥出支撑的作用，可以以直立的姿态在油水界面分布，在烷基链达到适宜的长度后，新型表面活性剂的亲油亲水性可以达到最佳状态，其单体分子呈现出了一种紧密的排列状态，这种分子结构可以达到平衡的界面张力。强碱表面活性剂会受到分子结构的限制，其一般是以斜躺的状态分布在界面上，单体分子的排列比较稀松。一般情况下，表面活性剂的数量会随着时间的推移而不断减少，为了更好的分析两种表面活性剂的界面张力，笔者从动态的角度，对两种表面活性剂的界面张力进行了对比，如图1所示。

图1 两种表面活性剂动态界面张力对比

从图1可以看出，新型弱碱表面活性剂在油水界面上，张力依然可以达到10-4mN/m，与传统强碱表面活性剂相比，弱碱表面活性剂的界面性能更加优越。

2.2 稳定性能

鉴定了三元体系（表面活性剂质量分数为0.2%，碳酸钠质量分数为1.2%，聚合物质量浓度为1200mg/L）在45℃恒温条件下的界面张力稳定性和粘度稳定性。结果表明，这种三元复合体系界面张力在3个月始终可以达到10-3mN/m，具有较好的稳定性。同时，三元体系降粘率小于30%，可以保持较好的粘度指标。

2.3 吸附滞留性能

对组分单一烷基苯磺酸盐表面活性剂吸附滞留规律的确定，有助于表面活性剂配方的优化，最大程度地降低因活性剂成分在地层条件下的吸附滞留所引起的色谱分离，从而提高表面活性剂的持效性。为此，分别测定了十二碳烷基苯磺酸盐、十六碳烷基苯磺酸盐、十八碳烷基苯磺酸盐和二十碳烷基苯磺酸盐在大庆油砂上的吸附等温曲线（图2）。

图2 单组分磺酸盐吸附滞留曲线

结果表明，随着碳数的增加平衡吸附量相应增加，临界胶束浓度随之降低；十二碳烷基苯磺酸盐的平衡吸附量为0.47mg/g，二十碳烷基苯磺酸盐的平衡吸附量升高到1.20mg/g，增加了155%。这也表明，传统重烷基苯磺酸盐配置的三元体系注入地层后，不同当量的表面活性剂分子在地层中会有不同的吸附损失，从而会改变三元复合体系的配方组成，最终影响其驱油性能。

2.4 驱油效率

为综合考查该表面活性剂三元体系驱油效率，在天然岩心上进行了物理模拟驱油实验。结果表明，新型表面活性剂复合体系（活性剂的质量分数0.3%，碳酸钠的质量分数1.2%，聚合物的质量浓度1200mg/L）比水驱提高采收率约20%（见表1）。

表1 三元体系驱油实验结果

2.5 对不同油水的适应性

对新型弱碱表面活性剂复合体系与油田不同油层油水间的界面张力的实验结果表明，即使油水条件存在一定的差异，复合体系仍能在较宽的表面活性剂和碱质量浓度范围内与原油间形成10-3mN/m数量级的超低界面张力，克服了传统重烷基苯磺酸盐对不同油水条件适应性差的缺点，为三元复合驱技术的推广奠定了基础。

结束语

通过本文的分析可以看出，以α-烯烃为原材料的弱碱烷基苯硫酸盐表面活性剂有着良好的界面活性，其在三元复合体系中，可以形成较低的界面张力，在不同油层的油田中都表现出了较高的适应性。多次实验的结果证明，三元体系的平均驱油效率与水驱效率相比，提高了20%左右。这种新型的表面活性剂组成较为单一，色谱分离效应并不明显，在油田工程，三元复合驱技术发挥出了较高的应用价值，可以提高油田公司的采油质量，有利于提高油田企业的经济效益。

参考文献

[1]张国印，刘庆梅，李凌云，王海峰，杨勇，单存龙，伍晓林.表面活性剂复配在三次采油中的应用[J].中外能源，2010（2）.

[2]南海明.三次采油用表面活性剂研究[J].日用化学品科学，2009（3）.

[3]陈拢杨勇，单存龙，王海峰，张国印，伍晓林，姜兆华.三次采油用表面活性剂原料的生产和技术进展[J].现代化工，2008（5）.