聚氧丙烯壬基酚醚硫酸酯盐/碱体系与原油动态界面张力研究

合成了聚氧丙烯壬基苯酚醚硫酸钠,研究了有机碱、无机碱以及所合成表面活性剂和有机碱、无机碱复配体系与桩西普通稠油的动态界面张力行为.结果表明:使用碳酸钠、三甲胺、三乙胺都可改变油水界面张力.碳酸钠/原油界面张力曲线呈"S"型变化,可分为缓慢上升、迅速上升和相对平衡3个阶段,而有机胺/原油界面张力曲线呈"U"型变化,出现动态界面张力最小值.碳酸钠加量不同时,其动态界面张力曲线变化不大;胺的质量分数升高时,动态界面张力则表现出先降低、后升高的趋势,存在最佳的胺加量.对于表面活性剂与Na2CO3复配体系,当Na2CO3加量高于一定临界值时,复配体系才有明显协同效应,此时仅需添加质量分数为0.0025%表面活性剂就可以将油水界面张力降低到10-5mN/m数量级.对于表面活性剂与有机胺的复配体系,降低油水界面张力的能力取决于体系中有机胺和表面活性剂的含量.只有当复配体系中有机胺的质量分数高于0.05%、9AS-3-0的质量分数低于0.01%时,复配体系才具有协同效应.上述研究说明:由有机碱和原油组分在油水界面反应生成的表面活性物质,其界面活性以及和聚氧丙烯壬基苯酚醚硫酸钠复配体系的界面张力行为与加无机碱的情况是不同的.另外,通过驱油试验证明,具有较低动态界面张力的9AS-3-0/Na2CO3复配体系有高的提高采收率的能力.     

3种不同物质的动态界面剪切粘度研究

用日本协和界面剪切粘度计测定了壬基酚聚氧乙烯(4)醚、油酸钠及固体颗粒的动态界面剪切粘度.结果表明,非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯(4)醚、阴离子表面活性剂油酸钠在适当浓度下,其界面剪切粘度随时间延长而逐渐降低,最后趋向稳定;固体颗粒蒙脱土界面剪切粘度随时间延长而逐渐上升,然后趋向平衡.这说明不同物质形成的油水界面剪切粘度的动态变化明显不同.     

二壬基酚聚氧丙烯醚磺酸盐-碱-桩西原油的动态界面张力研究

以壬基酚生产过程中的副产物二壬基酚为原料,合成了氧丙烯平均链节数为5.01的二壬基酚聚氧丙烯醚磺酸盐(DNPPS).界面张力测定表明:DNPPS/桩西稠油的动态界面张力平衡值为0.13mN/m,比以壬基酚为原料合成的具有相似氧乙烯链节的其他非离子-阴离子表面活性剂动态平衡界面张力都低.为进一步降低DNPPS/桩西稠油的界面张力,将DNPPS与碳酸钠进行了复配.发现当体系中Na2CO3与DNPPS质量比为10∶1左右时,二者之间有明显的协同效应;在Na2CO3质量分数为0.1%的复配体系中添加质量分数为0.005%～0.010%的DNPPS,可使界面张力降低到10-4mN/m以下.研究对稠油化学驱有指导意义,也为二壬基酚的应用提供了新途径.     

3种不同物质的动态界面剪切粘度研究

用日本协和界面剪切粘度计测定了壬基酚聚氧乙烯（4）醚、油酸钠及固体颗粒的动态界面剪切粘度。结果表明，非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯（4）醚、阴离子表面活性剂油酸钠在适当浓度下，其界面剪切粘度随时间延长而逐渐降低，最后趋向稳定；固体颗粒蒙脱土界面剪切粘度随时间延长而逐渐上升，然后趋向平衡。这说明不同物质形成的油水界面剪切粘度的动态变化明显不同。     

琥珀酸壬基酚聚氧乙烯醚正烷醇双酯磺酸盐的合成与性能

合成了系列琥珀酸壬基酚聚氧乙烯醚正烷醇双酯磺酸钠(RCS-H),并测定其临界胶束浓度(CMC)、表面张力以及对环己烷的乳化力.研究结果表明,马来酸壬基酚聚氧乙烯醚单酯(RCD)、马来酸壬基酚聚氧乙烯醚正烷醇双酯(RCS)以及RCS-H的合成的最佳反应温度分别是85,110,90℃.正烷醇的碳链越长,RCS的酯化速率越大.Gemini型RCS的表面活性虽比单酯RCD的大,但不很显著.     

脂肪醇聚醚磺酸盐水溶液与烷烃之间界面张力研究

测定了30℃时不同条件下脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐(AES系列)和脂肪醇聚氧丙烯醚磺酸盐(APS系列)与正辛烷、正癸烷和正十二烷之间的界面张力.结果表明:APS比AES具有更好的界面活性,用HLB值基团计算法证明了这一结论;疏水基链长的APS对于长链烷烃有较好的选择性,疏水基链短的APS对于链较短的烷烃有较好的选择性;同一表面活性剂溶液的最佳盐含量与烷烃碳数ACN有明显的对应关系;APS、AES水溶液的最佳矿化度均较高,在低矿化度条件下不易与烷烃形成超低界面张力.     

耐垢碱/表面活性剂复合体系与桩西原油的界面张力研究

针对胜利油田桩西区块地层水钙、镁含量高的问题,通过测定耐垢碱与表面活性剂复合体系与桩西原油间的动态界面张力,形成了适合该区块的超低界面张力驱油体系。结果表明,单一表面活性剂和桩西原油的界面张力均无法达到超低水平,其中当质量分数为0.1%的CBET-17,降低界面张力能力最好,界面张力能达到7.5×10-2m N/m左右;由不同浓度偏硼酸钠和0.1%表面活性剂复合体系与桩西原油的界面张力表明,当浓度0.4%偏硼酸钠与0.1%CBET-17或者0.1%SLPS复配时,油水界面张力都能达到超低水平。同时由于偏硼酸钠具有耐垢性,可螯合地层水中的钙、镁离子,使得复合体系具有很好的耐垢能力,可以适合于胜利油田桩西区块的驱油。     

用烷基醇Gemini表面活性剂替代烷基酚聚氧乙烯醚合成苯丙乳液

分别用琥珀酸聚乙二醇辛醇双酯磺酸钠(RCS-8),琥珀酸聚乙二醇十二正烷醇双酯磺酸钠(RCS-12)和琥珀酸壬基酚聚氧乙烯(10)醚酯磺酸钠(RCD-NP)为乳化剂合成了苯丙乳液,并进行了乳液表面张力、机械稳定性、粒径和粒径分布等的测试和比较.结果表明,烷基醇Gemini表面活性剂可以取代烷基酚聚氧乙烯醚用于苯丙乳液合成,其结构对合成乳液的性能影响大.采用RCS-8与RCD-NP为乳化剂合成的苯丙乳液其主要理化性能无明显差异,而其凝胶率、机械稳定性、粒径分布等方面优于后者.聚合温度为80℃,引发剂用量为单体质量的1%时,用RCS-8合成的苯丙乳液的粒径最小,粒径分布范围最窄.     

油水界面上AOT聚集行为的分子动力学模拟

用分子动力学模拟（MD）方法研究了2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠（AOT）在异辛烷／水界面的聚集行为．结果发现：AOT作为界面改性剂可以在油水界面形成单分子层,并随着浓度的增加从不饱和到饱和、从无序到有序发展;由于存在静电相互作用,盐（NaCl）的加入可以改变表面活性剂在油水界面的排列．     

肉豆蔻酸单乙醇酰胺硫酸酯盐的润湿性能研究

对肉豆蔻酸单乙醇酰胺硫酸酯盐(MMS)的润湿性能进行了系统研究,用帆布沉降法测定了MMS在不同温度、不同质量分数溶液、不同硬水度中的润湿性能,并与其他表面活性剂十二烷基硫酸酯盐、月桂醇醚硫酸酯盐、十二烷基苯磺酸盐进行了比较.实验结果表明,MMS是一种渗透性能优良的织物润湿剂.     

中相微乳液脱除含油污泥中原油的研究

应用自制的ω,ω′-二氯代二甘醇醚,与壬基酚反应,生成二甘醇-4,4′-二壬基酚醚,然后将其磺化、中和,生成了最终目标产物二甘醇-4,4′-二壬基酚醚二磺酸钠.用红外谱图对其结构进行了表征;用两相滴定法测定了其有效质量分数为82.66%,用电导法测定了其CMC为0.316mmol/L.基于正交试验设计,确定了中相微乳液的最佳组成:m(表面活性剂)为0.31g,V(正已醇)为0.06mL,m(NaCl)为0.10g,蒸馏水(水相)5mL,正庚烷(油相)5mL.应用最佳配比的中相微乳液进行了含油污泥中原油脱除实验,探讨了脱油温度、脱油时间以及含油污泥处理量对含油污泥中原油脱除率的影响.结果表明:用上述最佳组成的中相微乳液10mL,含油污泥处理量3.5g,处理时间30min,处理温度27℃(即室温),脱油率大于94%.且随温度的升高,时间的加长,处理油泥质量的减小,脱油率都有一定的增加,最佳条件下含油污泥中原油脱除率可达99.30%.     

月桂醇聚氧乙烯醚(3)辛基磺基琥珀酸混合双酯钠的合成与性能研究

采用控制酯化率和非外加相转移催化剂在敞开体系中进行反应的新方法合成月桂醇聚氧乙烯醚(3)辛基磺基琥珀酸混合双酯钠.得到最佳工艺条件为η(月桂醇聚氧乙烯醚(3))η(顺酐)=1.001.10,于90℃下单酯化反应2.5h,得到产率为99.9%的单酯化产物;η(二乙基辛醇)η(顺酐)=2.51.0,于150℃下双酯化反应2.5h,得到产率为94.7%的双酯化产物;η(亚硫酸氢钠)η(顺酐)=1.101.00,加热介质温度为130℃下磺化反应4h,测得产物的表面张力、临界胶束浓度、耐硬水能力、乳化力、渗透力、分散力、钙皂分散力和去油污力分别为28.6 mN/m、5.0×10-3 mol/L、16min、8.1 min、2.1s、92.2%、12%和100%.与磺基琥珀酸二辛酯钠盐(快T)和月桂醇聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠盐(LESS)进行性能对比,结果表明其耐硬水能力、分散力、乳化力、钙皂分散性能和去油污性能较快T均得到了改善,并与LESS相比,渗透性能得到了较大的提高.     

阴非复配型表面活性剂在低渗透油藏的应用性能评价

针对长庆某区块油田注水驱替效率低,油藏温度30—80℃的情况,开发出一种重烷基苯磺酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚复配型表面活性剂,并对其性能进行了测试。结果表明,在浓度为5 g/L、温度为80℃及矿化度为50 000 mg/L的条件下,油水界面张力可在8 min内快速降至3.5×10-3mN/m。在80℃、矿化度为50 000 mg/L、浓度为5 g/L及测试时间为2 h乳化性测试中析水量为2%(油水总体积)。岩心吸附测试中岩心吸附量较小,在连续5 d吸附稳定性测试中界面张力均可达到10-3mN/m数量级。填砂管驱替测试表明在水测渗透率为95 mD时,采收率可提高为10.5%。     

碱与表面活性剂在油水界面上的协同作用

通过对比油/碱(O/A)、油/碱-表面活性剂(O/AS)体系的动态界面张力,发现加入碱降低油水界面张力(DIFT_(min)),而高碱浓度下,界面张力反而升高;加入表面活性剂后,低碱浓度时界面张力升高,而高碱浓度下体系的界面张力显著降低.通过对比相同离子浓度下NaOH与NaOH-NaCl溶液与重油的界面张力发现,OH-也对高碱浓度下界面张力的升高具有重要的影响;通过测定油碱作用后从油相扩散至水相的总碳含量(TOC)的变化,发现油相扩散至水相的组分的量增加.综合考虑上述实验结果,认为NaOH和外加表面活性剂在油水界面上的协同作用为:NaOH与重油潜在的界面活性物质作用生成原位表面活性剂,外加表面活性剂取代原位表面活性剂在油水界面上发生吸附,促进原位界面活性物质离开油水界面,从而使得原油中潜在的界面活性物质得以与原油反应,进而生成更多的原位界面活性物质从而降低油水界面张力.     

两种新型石油磺酸盐基复合驱油剂的研制

为提高驱油剂降低油水界面张力的能力,提高原油的采收率,在研究了石油磺酸盐表面活性剂表面活性的基础上,研制了改性纳米二氧化硅-石油磺酸盐和磺酸盐型Gemini-石油磺酸盐两种复合驱油剂,采用TX-500界面张力仪考察了两种复合驱油剂降低胜利油田油水界面张力的能力。研究表明,在一定的浓度条件下,石油磺酸盐能降低油水界面张力至1×10-2mN.m-1,改性纳米二氧化硅-石油磺酸盐复合驱油剂能降低油水界面张力至3.2×10-3mN.m-1,磺酸盐型Gemini-石油磺酸盐复合驱油剂能降低油水界面张力至(4~6)×10-4mN.m-1。与传统驱油剂相比,两种复合驱油剂降低油水界面张力的能力显著提高。     

壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠的合成及其二元体系协同效应

研究了由壬基酚聚氧乙烯醚(TX—10)与氨基磺酸反应制备壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠(NPES)的方法，通过对氨基磺酸的用量、反应时间和反应温度等条件的考察，确定了最佳反应条件为酸醚比1．1：1(mol：mol)，反应温度为l10℃，反应时间为lh。在该条件下NPES的收率为94．2％，经提纯后NPES的纯度可达99．6％。NPES与TX—10复配体系的相互作用参数|β^m|＝3～10，属于中等强度协同增效作用，当NPES：TX—10为4：6(mol：mol)时，形成胶团的能力达到最大，NPES：TX—10为7：3(mol：mol)时，降低表面张力的能力达到最大。     

磺酸盐双子表面活性剂的合成及性能

以2-氯乙基磺酸钠、1, 3-丙二胺、环氧氯丙烷等为原料,经取代、开环反应合成了一种磺酸盐型阴离子双子表面活性剂:N, N-二(3-氯-2-羟基丙烷-N-十六烷基仲胺)丙二胺二乙基磺酸钠(GAS-316). 通过控制变量,优化了GAS-316的合成条件;利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1H NMR)对GAS-316进行结构表征,并评价其表面/界面性能. 结果表明:GAS-316的临界胶束浓度(C_CMC)为0.27 mmol/L,其表面张力γ_CMC为19.64 mN/m,具备优秀的表面活性;质量分数为0.5%的GAS-316溶液在45 ℃时,20 min内可将油水界面张力降至5.25×10-2 mN/m(低界面张力级别),拥有较好的界面活性.     

非离子型Gemini表面活性剂的表面活性与固液界面吸附特性研究

利用最大泡压法和静态吸附实验测定了烷基酚聚氧乙烯醚型Gemini表面活性剂(GSmn)和壬基酚聚氧乙烯(10)醚(S910)在40℃下的表面张力,考察了Gemini表面活性剂的分子结构对其表面活性及其在固液界面吸附特性的影响.实验结果表明,在一定温度下,当GSmn的亲水基团相同时,其临界胶束浓度和最低表面张力均随烷基链长的增加而降低;疏水基相同时,GSmn的氧乙烯基数越多,临界胶束浓度越高,最低表面张力越低.S910与GS910的界面活性相近,但后者更易在溶液表面吸附.GSmn在高岭土上的饱和吸附量随GSmn烷基链长度的增加而增加,随氧乙烯基数增加而降低;GS910在高岭土上的饱和吸附量比S910低.     

两种新型石油磺酸盐基复合驱油剂的研制

为提高驱油剂降低油水界面张力的能力,提高原油的采收率,在研究了石油磺酸盐表面活性剂表面活性的基础上,研制了改性纳米二氧化硅-石油磺酸盐和磺酸盐型Gemini.石油磺酸盐两种复合驱油剂,采用TX-500界面张力仪考察了两种复合驱油剂降低胜利油田油水界面张力的能力.研究表明,在一定的浓度条件下,石油磺酸盐能降低油水界面张力至1×10-2mN·m-1,改性纳米二氧化硅-石油磺酸盐复合驱油剂能降低油水界面张力至3.2×10-3mN·m-1,磺酸盐型Gemini-石油磺酸盐复合驱油剂能降低油水界面张力至(4～6)×10-4mN·m-1.与传统驱油剂相比,两种复合驱油剂降低油水界面张力的能力显著提高.     

一种高效原油破乳剂的合成与性能评价

通过以对叔丁基酚醛树脂作为引发剂与环氧丙烷、环氧乙烷聚合得到二嵌段聚氧丙烯聚氧乙烯醚破乳剂。采用端基酯化法,在一定温度下利用浓硫酸对二嵌段聚氧丙烯聚氧乙烯醚破乳剂进行酯化,合成了一种高效原油破乳剂,并采用锦州9—3油矿的原油进行了实验室破乳脱水实验。实验结果表明,经过酯化后的二嵌段聚醚破乳剂在70℃,加药质量浓度为50mg/L,脱水15min时脱水率为75%;脱水90min时脱水率达到了93.75%,实现了出水速度快,破乳效率高且油水界面整齐。