耐温抗盐表面活性剂的合成、性能评价及驱油体系的构筑

发布时间：2020-03-05 16:51

【摘要】：针对塔中402CⅢ高温高盐油藏对化学剂要求苛刻的难题,开展了耐温抗盐表面活性剂驱油体系的研究。本文设计并合成了一种新型的阴非离子表面活性剂——脂肪胺聚氧乙烯醚磺酸盐(ACS),实现了在塔中油藏温度110°C、矿化度11.5×10~4mg/L、钙镁离子含量7654mg/L条件下达到超低油水界面张力,在高温高盐油藏化学驱中有很大的应用潜力。首先,以廉价的脂肪胺聚氧乙烯醚为原料,采用烯烃加成法,通过烯丙基化和磺化两步反应合成了不同结构的脂肪胺聚氧乙烯醚磺酸盐(ACS)。以十二胺聚氧乙烯醚(5)为原料确定了烯烃加成法的最佳合成条件,通过红外和核磁表征确定了终产物为脂肪胺聚氧乙烯醚磺酸盐,其热分解温度在300~375oC之间,具有良好的热稳定性。6种产物中十二胺聚氧乙烯醚(2)磺酸盐ACS-1202的临界胶束浓度为0.172mmol/L,此时的表面张力为29.96mN/m,表面活性最好。其次,采用实验与分子模拟相结合的方法,探究了温度和盐离子对脂肪胺聚氧乙烯醚磺酸盐表面活性剂在油水界面吸附行为的影响规律。界面张力实验结果表明,脂肪胺聚氧乙烯醚磺酸盐分子含有叔胺基、乙氧基和磺酸基三种亲水基团,水合作用强,耐温抗盐性好。分子动力学模拟结果显示,叔胺基和乙氧基对盐离子不敏感,同时磺酸基有很好的抗盐作用,抗盐能力排序为Na~+Ca~(2+)Mg~(2+)。磺酸基耐温性好,高温下亲水头基无明显聚集,油水界面张力的变化是疏水尾链团聚导致的;高温下烷烃链柔韧性增强,表面活性剂膜团聚严重,油水界面张力先降低后升高。分子模拟方法得出的油水界面张力变化规律与实验结果相吻合。最后,通过系统全面的性能评价和对比,发现6种产物中ACS-1202降低界面张力能力最强,塔中油藏条件下油水界面张力为0.0046mN/m;热稳定性好,老化30天期间油水界面张力维持在10~(-3)mN/m数量级。以ACS-1202为主剂,与磺基甜菜碱THSB构筑了可达超低界面张力的耐温抗盐表面活性剂驱油体系,加和增效作用明显;驱油体系配方为0.2%ACS-1202+0.02%THSB时,油水界面张力可降至0.0021mN/m,采收率增值为5.20%,大于单组分的采收率增值4.26%,有一定的提高采收率效果,并通过微观可视化实验进一步研究了驱油机理。
【图文】：

思路 途径提高耐温性 主链骨架或侧链功能基团以-C-C-、-C-N-、-C-S-为主，避免酯基和醚基的存在磺酸基提高抗盐（抗钙镁离子）性 非常大的疏水支链增加乙氧基数-C=C-磺酸基增强降低界面张力能力 调整官能团数量，调整亲水亲油平衡疏水尾链含碳数与油相相近，或包含苯环且支化度高，降低界面张力能力强通过分析反应与结构、结构与性能之间的关系，根据预期的性能进行分子设计，并提出合成方法与工艺，整个过程可归纳为“应用 性能 结构 设计 合成”。据此，本文所合成的耐温抗盐表面活性剂的设计过程如图 2-1 所示。疏水基以-C-C-、-C-N-为主

应确实生成了脂肪胺聚氧乙烯醚磺酸盐。2.3.2 核磁分析本文合成的脂肪胺聚氧乙烯醚磺酸盐及其原料和中间体的核磁共振谱图如图2-4所示。a. AC-1205 原料abdec
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE39;TQ423

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本文编号：2585055