腰果酚基驱油表面活性剂的合成及性能研究

发布时间：2020-06-03 17:17

【摘要】：随着三次采油技术在我国油田的应用,磺酸盐表面活性剂作为产量最大、使用最广的驱油用表面活性剂,市场前景广阔。然而,油田中大量使用石油磺酸盐和重烷基苯磺酸盐,其原料为不可再生资源,且纯度低,价格相对较高。开发环保、原料廉价、易得、综合性能优良的新型驱油表面活性剂一直是中石油在油田开发领域中的一项重要课题,也是油田在提高原油采收率技术方面亟待解决的关键问题之一。腰果酚作为一种廉价可再生的生物质资源,来源广泛、价格低廉,且分子中同时含有长链亲油基和活性酚羟基,可替代石油酚,设计合成高效、低廉的生物基驱油表面活性剂。本论文根据该研究热点,结合驱油表面活性剂的性质,采用工业级的天然生物质腰果酚为原料,通过常规有机反应,合成了系列腰果酚基驱油表面活性剂,并对其溶液性质及驱油性能进行了系统研究,主要研究内容和结果如下:(1)以工业级生物质腰果酚为原料,采用醚化反应,胺化反应以及季铵化反应合成了8种腰果酚基表面活性剂,季铵化条件优化结果表明,反应温度为85℃、n_(3-氯-2-羟基丙磺酸钠)与n_(腰果酚叔胺)比为3:1、溶剂V_(异丙醇):V_水为2:1时,系列腰果酚基驱油表面活性剂的收率均在80%以上。采用IR和~1H-NMR证实所合成的系列腰果酚基表面活性剂的结构与所设计的结构相符。(2)采用吊片法测定了系列腰果酚基驱油表面活性剂的表面活性的结果表明,系列腰果酚基两性表面活性剂具有较好的表面活性,临界胶束浓度(cmc)均在10~(-4)mol/L,临界胶束浓度下的表面张力(γ_(cmc))在30-32mN/m之间;且随着与季铵离子相连烷基链的增长,表面张力降低,胶束标准自由能ΔG_(mic)升高,吸附的热力学自由能(ΔG_(ads))降低;CNBS-Cn-S中的SO_3~-相较于CNBS-Cn-C中的COO~-具有更大的平均最小面积(A_(min))。(3)腰果酚基驱油表面活性剂在不同体系下的界面活性与乳化性能的研究结果表明,单一的表面活性剂体系,当CNBS-C1-S浓度为4.00g/L时,界面张力为3.66×10~(-4)mN·m~(-1);当CNBS-C1-S浓度为0.23wt%时,乳状液最为稳定。表面活性剂与碱体系,当碱浓度为1.50wt%,CNBS-C1-S浓度为3.00g/L时,界面张力为1.15×10~(-3)mN·m~(-1);当碱浓度为1.49wt%,CNBS-C1-S浓度为0.23wt%时,乳状液最为稳定。表面活性剂-碱-聚合物体系,当CNBS-C1-S浓度为3.0g/L,碱浓度为1.50wt%,聚合物浓度为300mg/L时,界面张力达到可达2.34×10~(-3)mN·m~(-1);当碱浓度为1.49wt%,CNBS-C1-S浓度为0.23wt%,聚合物浓度增加至900 mg/L时,乳状液最为稳定。(4)紫外分光光度法研究腰果酚基驱油表面活性剂在油砂上的吸附性能结果表明,随着溶液中表面活性剂浓度的升高,在油砂上的饱和吸附量先升高后变化较小;盐和碱浓度的变化油砂上饱和吸附量影响较小;醇的加入使油砂上的饱和吸附量降低。采用岩心驱替实验考察了腰果酚基驱油表面活性剂在不同体系下的驱油性能结果表明,在单一表面活性剂驱油体系下,当腰果酚基表面活性剂浓度为0.30wt%时,可提高原油采收率14.67%;在表面活性剂-碱二元驱油体系下,当腰果酚基表面活性剂浓度为0.30wt%、碱浓度为1.20wt%时,可提高原油采收率25.28%;在表面活性剂-聚合物二元驱油体系下,当表面活性剂浓度为0.30wt%、聚丙烯酰胺(2500万分子量)浓度为1000mg/L时,可提高原油采收率24.22%。在表面活性剂-碱-聚合物三元混合驱油体系下,当腰果酚基表面活性剂浓度为0.30wt%、碱浓度为1.5wt%、聚丙烯酰胺(2500万分子量)浓度为800mg/L时,后续化学驱采收率为33.87%。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ423;TE357.46

【参考文献】