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基于陰離子?非離子型表面活性劑復配最佳強化潤濕高效驅油體系——結果與討論、結論
來源：石油與天然氣化工 瀏覽 362 次 發布時間:2025-04-08
2結果與討論
2.1主劑結構表征
紅外光譜中峰的位置及形狀與分子中鍵的種類和環境具有對應關系，通過分析所得譜圖可得到物質的化學和結構組成的相關信息。圖2所示為HLDEA分子的紅外光譜圖。由圖2可知，合成后的HLDEA在3354.44 cm?1處出現O—H鍵的伸縮振動峰，2921.96 cm?1和2852.77 cm?1處的雙峰代表C—H鍵的伸縮振動峰，1463.05 cm?1處出現C—H鍵的彎曲振動峰，1028.50 cm?1處出現C—N鍵的伸縮振動峰，1215.97 cm?1處出現了S=O鍵的伸縮振動峰及1168.25 cm?1處C—O—C鍵的伸縮振動峰。C—O—C鍵和S=O鍵對應的振動峰來自生成的醚鍵和引入的磺酸根，這兩處峰的存在證明了反應成功發生，磺酸基團被接到LDEA分子上。
圖2 HLDEA分子的紅外光譜圖
2.2體系確定結果
使用模擬地層水配制待測助表面活性劑與HLDEA質量濃度比為1∶1，總質量分數為0.3%的溶液；將溶液移入具塞試管中，置于（25±2）℃環境中6 h，觀察溶液外觀，實驗結果如表4所列。由表4可知，陰離子表面活性劑SDBS和AOS復配后體系的溶解性極差，鈣鎂離子結合在表面活性劑親水頭基上，減小了分子間靜電斥力，使分子聚沉。其他6種表面活性劑，分別屬于兩性離子型、非離子型和陰非離子型表面活性劑，在地層水環境中均能穩定存在，未出現明顯沉淀或分層現象。
表4不同助表面活性劑在模擬地層水中的溶解性
將配制好的穩定性優異的復配體系[0.15%（w）HLDEA+0.15%（w）助表面活性劑]置于75℃條件下，測定復配體系的油水界面張力，結果見圖3。由圖3可得，復配后體系油水界面張力隨時間均出現先下降后基本保持平衡的趨勢。HLDEA與兩種陰非離子型表面活性劑APEC-4Na和NPES復配后體系的油水界面張力降低至接近超低界面張力水平（10?3 mN·m?1）。這是因為HLDEA分子小、親油性高，其擴散速度快且傾向于進入油滴內部，同時，溶液中的NPES分子隨時間推移逐步被吸引于油水界面，尾鏈與HLDEA分子相互糾纏形成緊密結構，提高了油水界面吸附膜的致密程度，從而使界面張力大幅降低。最終優選出的助表面活性劑為NPES，在與HLDEA復配后體系界面張力值為3.8×10?3 mN/m。HLDEA與NPES結構式見圖4。作為對比的超低界面張力體系油水界面張力值為2.9×10?4 mN/m，較HLDEA+NPES體系界面張力低了一個數量級。
圖3助表面活性劑與HLDEA復配后界面張力隨時間變化曲線
圖4 HLDEA與NPES結構式示意圖
2.3潤濕調控性能
通過評價表面活性劑體系在親油巖心表面的潤濕性來考查體系潤濕調控能力，實驗結果如圖5所示。從圖5可知，地層水可較微弱地改變親油巖心表面潤濕性，但表面仍為親油表面。超低界面張力體系作用下，可在24 h內將表面水下油滴接觸角由43.98°改性到111.35°。調控界面潤濕性效果最為顯著的是HLDEA+NPES體系，24 h內水下油滴接觸角由41.34°增至162.53°，實現強親水改性。
圖5表面活性劑對油濕性巖心表面潤濕性改變結果
HLDEA分子本身與膠質瀝青質沉積表面間的疏水作用力強，且羥基增強了分子與膠質瀝青質分子間的相互作用力，可在親油表面上有效地構建親水吸附層。NPES分子也可通過疏水作用力在親油表面產生吸附，但在表面上的吸附量少，不能有效地生成親水層。HLDEA分子與表面的相互作用力更強，能夠填補到NPES吸附層的空缺中，進一步提高親水層中表面活性劑分子密度，提高表面親水性，進而提高水下油滴接觸角，增強體系的潤濕調控性能。
2.4油膜剝離性能
為進一步評價體系的油膜剝離性能，進行了表面活性劑體系靜態剝離表面油膜實驗。不同體系處理下的表面油膜剝離效果如圖6所示，剩余油膜面積比隨時間的變化曲線如圖7所示。
圖6不同體系處理下的油膜剝離效果
圖7不同體系處理下剩余油膜面積比隨時間變化曲線
超低界面張力體系具有一定的潤濕調控性能，可以剝離44.2%的表面油膜，但其油膜剝離效率較差，剝離油膜僅在局部發揮作用，未能實現油膜的整體剝離，剝離后表面殘余油膜呈斑點狀。HLDEA+NPES體系的油膜剝離效率（75.3%）遠高于模擬地層水（24.8%）和超低界面張力體系（44.2%）。HLDEA+NPES體系中HLDEA分子作用于油固界面，改變親油表面潤濕性，有利于油膜收縮；NPES分子作用于油水界面，改變了油水界面的性質，使得油滴容易變形并脫離玻璃表面，降低了油滴的形變阻力，提高了油膜剝離率。
2.5驅油性能
通過巖心動態驅替實驗，評價了HLDEA+NPES體系的提高采收率性能，并與超低界面張力體系進行了對比，實驗結果如圖8所示。HLDEA+NPES體系采收率為63.60%，超低界面張力體系采收率為55.80%，模擬地層水采收率為34.90%，在水驅基礎上提高了28.74個百分點，在超低界面張力體系驅基礎上提高了7.80個百分點。實驗結果表明，體系的低界面張力性能與強油固界面潤濕調控性能之間存在較強的協同作用。通過油固界面作用將油滴剝離，并脫離表面；在低界面張力作用下促使剝離油滴變形從而運移出孔隙，能夠最為有效地采出巖心中的原油。
圖8表面活性劑驅油結果
3結論
1）通過Williamson成醚反應，合成強潤濕調控表面活性劑HLDEA。以降低油水界面張力為指標，復配表面活性劑NPES，得到強化潤濕高效驅油體系。
2）HLDEA+NPES體系可將油水界面張力降低至3.8×10?3 mN/m，水下油滴接觸角由41.34°增加至162.53°，使得24 h內油膜剝離率高達75.3%。
3）HLDEA+NPES體系可將原油采收率提高至63.60%，在水驅基礎上提高了28.74個百分點，在超低界面張力體系驅基礎上提高了7.80個百分點。