石油磺酸鹽各活性組分對二元復合驅體系的影響

1、<p>　　石油磺酸鹽各活性組分對二元復合驅體系的影響</p><p>　　摘 要：利用HLPC（高效液相色譜）對SLPS（勝利石油磺酸鹽）進行了單、雙、多磺酸鹽的檢測，通過實驗證明HLPC可以簡便快捷的檢測SLPS中各組分的含量；并通過對SLPS進行分離，得到了富含單磺酸鹽的組分h和富含雙磺酸鹽、多磺酸鹽的組分d、e；通過對孤島東區(qū)油水界面張力檢測，組分h具有很好的界面活性，可以將油水界面張力降至超低

2、，而組分d、e界面活性差，不能有效的降低界面張力，同時組分d、e含量的提高會引起界面張力的提高；通過測定不同組分對HPAM（部分水解聚丙烯酰胺）粘度的影響，表明組分h對HPAM粘度影響較小，而組分d、e對HPAM具有很強的降粘作用。 </p><p>　　關鍵詞：單磺酸鹽 多磺酸鹽 高效液相色譜 極性萃取 界面張力 </p><p>　　中圖分類號：TE357.46 文獻標識碼：A 文章編

3、號：1003-9082（2014）05-0378-02 </p><p>　　石油磺酸鹽是油田常用的一種驅油用表面活性劑，含有活性物、未磺化油、無機鹽等組分。由于原料油成分復雜，不同地區(qū)和不同批次的原料油差異也很大，加之磺化劑和磺化條件不同，所得到的磺化產物的結構和性能差異很大，這些不確定因素導致合成出的石油磺酸鹽產品性能不穩(wěn)定[1]。為了便于試驗研究，要對石油磺酸鹽的組分通過極性萃取分離，并通過HLPC進行分析

4、[2]。另外，石油磺酸鹽的組成、分子結構、當量及當量分布等性質的分析評價對于開展石油磺酸鹽的理論研究及指導其在三次采油中的應用至關重要。通過對PS中各組分的研究，發(fā)現PS體系中的多磺酸鹽對界面張力、聚合物粘度都有著直接的影響。 </p><p>　　一、SLPS中活性物的萃取分離 </p><p>　　一般情況下多磺酸鹽的極性最強、雙磺酸鹽次之、單磺酸鹽極性最弱，所以通過極性萃取可以在一定

5、程度上對不同組分的磺酸鹽進行分離。通過界面張力測定，可以分析各組分磺酸鹽對界面張力的貢獻。 </p><p>　　1.實驗儀器及藥品 </p><p><b>　　2.實驗步驟 </b></p><p>　　稱取100g石油磺酸鹽產品，轉入1000ml分液漏斗中，加入750ml50%異丙醇水溶液，混合均勻，用400ml正戊烷，分三次萃取。將上層

6、溶液收集，旋轉蒸發(fā)、烘干后，稱取未磺化油質量。 </p><p>　　下層溶液用700ml苯進行萃取，第一次用苯300ml、隨后每次用200ml。上層溶液收集后，在80℃旋轉真空蒸發(fā)，得到組分a，稱重。苯萃取后的下層溶液，用400ml氯仿分三次萃取，得到組分b，旋轉蒸發(fā)并烘干，稱重。將氯仿萃取后的溶液蒸干后，溶于750ml 仲丁醇水的飽和溶液中，用450ml蒸餾水分三次萃取，得到組分c，以及剩余組分d，然后分別烘

7、干、稱重。 </p><p>　　3.實驗結果及討論 </p><p>　　將極性萃取所得各活性物組分進行PLPC分析，檢測其單、雙、多磺酸鹽含量。對活性物峰面積進行積分。通過極性萃取法對石油磺酸鹽中的各組分進行萃取，隨著萃取劑極性的增加，萃取層單磺酸鹽含量減少，雙磺酸鹽和多磺酸鹽含量增加。最終的萃余層含有大量的雙、多磺酸鹽。未磺化油、苯、氯仿萃取相中磺酸鹽成分十分相似，以單磺酸為主，含有

8、少量的雙磺酸鹽和多磺酸鹽。這部分磺酸鹽具有較高的當量和較強的油溶性?？梢詫⑦@三部分磺酸鹽混合為組分h。 </p><p>　　仲丁醇飽和水溶液萃取相中的磺酸鹽以雙磺酸為主，同時含有一定量的低當量單磺酸鹽，多磺酸鹽含量較高。萃余相中主要是親水性很強的雙磺酸鹽和多磺酸鹽，單磺酸鹽含量較少。 </p><p>　　單、雙、多磺酸鹽的親油性依次減弱，親水性依次增強。對于三次采油而言，不同的油水體系

9、對磺酸鹽的當量分布要求不同，一般輕質原油需要較低的當量分布，而重質原油需要當量較高的磺酸鹽。注入水礦化度對磺酸鹽也有很大的影響，礦化度越低，需要的磺酸鹽當量要求越高?？梢?，對石油磺酸鹽進行極性分離，具有十分重要的意義，可以根據不同的油水條件對磺酸鹽進行選擇和復配。 </p><p>　　二、各組分對界面張力的影響 </p><p>　　1.實驗儀器和藥品 </p><p

10、><b>　　2.實驗步驟 </b></p><p>　　將SLPS分離組分h、d、e用勝利油田孤島東區(qū)注入水配制成0.3%濃度的活性水；分別用h、d、e檢測油水界面張力；將h分別與d、e組分復配，檢測油水界面張力；界面張力測定溫度70℃，轉速5000rpm。 </p><p><b>　　3.結果與討論 </b></p>&

11、lt;p>　　單一的組分h具有很強的界面活性，可以將油水界面張力降至超低。而單一的d、e組分都不能有效的降低油水界面張力。在組分h中加入組分d、e，界面張力都會升高，e升高速度快于d。e是仲丁醇飽和水溶液的萃余相，其親水性要強于d，同時雙磺酸鹽和單磺酸鹽含量高于d。從表3中可以看到，對于孤島東區(qū)油水體系親水性強的磺酸鹽組分會在很大程度上導致界面張力的升高。由于e的親水性高于d，其對界面張力的影響更為顯著。 </p>

12、<p>　　表活劑之所以可以降低油水界面張力是因為表活劑分子可以在油水界面上富集，其親油基進入油相親水基進入水相，從而加強了油水分子間的相互作用，使界面張力降低。表活劑分子在油水界面上富集，必須具有合適的HLB值和親油基結構[3-5]。SLPS的親油基團主要為直鏈或直鏈飽和烴。由于石油結構復雜和磺化反應中副反應的存在，使產品結構復雜，通過極性萃取可以按照HLB值的不同在一定程度上將復雜的磺酸鹽組分進行分離，具體到石油磺酸鹽則表

13、現為對不同親油基鏈長和不同磺酸基數目組分的分離。 </p><p>　　三、磺酸鹽各活性組分對聚合物粘度的影響 </p><p>　　勝利油田二元復合驅，以HPAM 和SLPS復配。注入液粘度是重要參數，如果SLPS對其粘度影響太大，則無法發(fā)揮HPAM的調剖作用，無法有效的擴大波及系數，使驅油效果降低。 </p><p>　　3.1實驗儀器及藥品 </p>

14、;<p><b>　　2.實驗步驟 </b></p><p>　　將孤島東區(qū)HPAM配制成1800ppm聚合物溶液，室溫老化24h；分別用SLPS組分h、d、e配制成0.3%、0.5%、0.9%三個濃度的溶液；放入70℃恒溫水浴，每間隔24h測一次粘度。 　　3.結果與討論 </p><p>　　不同組分對HPAM粘度的影響是不同的。組分h對HPAM粘

15、度的影響較??；組分d、e對HPAM的影響較大，粘度下降迅速，并在2d達到最低值，此后粘度穩(wěn)定在最低值附近。 </p><p>　　表活劑分子和HPAM之間存在氫鍵、絡合、吸附等復雜的作用[6-9]。在聚合物的水溶液中，HPAM分子量比較大，在溶液的存在狀態(tài)、舒展程度直接影響溶液的整體粘度：偶極水分子通過吸附或者氫鍵在聚合物分子周圍形成溶劑化層或者成為束縛水，同時因為帶電基團的靜電斥力而使聚合物分子更加舒展，無規(guī)線

16、團的體積增大，這就使得分子運動的內摩擦力增大，流動阻力增加，溶液的粘度增加。表觀粘度是直接影響聚合物溶液流度控制作用的指標，它取決于聚合物在特定溶劑中的分子尺寸、數量以及空間結構。加入表面活性劑后，由于兩者之間的相互作用會改變聚合物分子的構象，進而改變聚合物分子之間、聚合物分子與溶劑分子之間的內摩擦力，導致宏觀溶液粘度的變化[10]。 </p><p>　　HPAM之所以能夠提高水溶液的粘度，是因為HPAM高分子

17、鏈在水溶液中舒展，形成網狀結構，從而阻礙了水分子的運動。HPAM在水溶液中的舒展狀態(tài)主要取決于HPAM分子與水分子的氫鍵作用，以及HPAM的分子完整程度。SLPS是陰離子表活劑，其親水基是磺酸銨不會與HPAM形成氫鍵，但是磺酸銨在水中電離出NH4+。HPAM親水基為羧酸銨，加入SLPS后在溶液中引入了大量的NH4+，從而使HPAM親水基的雙電層壓縮，降低其與水分子的作用，從而使HPAM分子伸展程度不足，造成了粘度降低。SLPS中的h、d

18、、e組分分子量依次降低，在加入相同質量濃度各組分的情況下，分子量越低引入體系的NH4+也會越多，這樣對HPAM粘度的影響就會更加顯著。 </p><p><b>　　四、結論 </b></p><p>　　1.利用HPLC可以快速準確的檢測SLPS中單、雙、多磺酸鹽含量； </p><p>　　2.通過極性萃取可以分別得到富含單磺酸鹽、雙磺酸鹽

19、和多磺酸鹽的活性組分； </p><p>　　3.對孤島東區(qū)油水體系，多磺酸鹽和雙磺酸鹽組分的界面活性差，無法有效降低油水界面張力，并且會在很大程度上影響單磺酸鹽組分的界面活性； </p><p>　　4.對孤島東區(qū)油水體系，多磺酸鹽和雙磺酸鹽會極大的減小HPAM水溶液的粘度。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p>

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