表面活性剂与聚合物间相互作用的研究

采用不同碳链的磺酸盐类和甜菜碱类表面活性剂与疏水缔合聚合物(HAWP)形成复配表面活性剂,研究了复配表面活性剂的黏度、界面活性及相互作用力。实验结果表明,HAWP/磺酸盐类复配表面活性剂随磺酸盐取代基碳链的增长,黏度呈先减小后增大的趋势。HAWP/甜菜碱类复配表面活性剂的黏度均较小,但HAWP/十八烷基甜菜碱复配表面活性剂的黏度较大。HAWP/磺酸盐类复配表面活性剂的界面活性降低,但HAWP/甜菜碱类复配表面活性剂对界面活性无明显影响。随取代基碳链的增长,HAWP/磺酸盐类复配表面活性剂的焓变先减小后增大,而HAWP/甜菜碱类复配表面活性剂的焓变先增大后减小。     

磺酸盐阴离子双子表面活性剂与疏水缔合聚合物的相互作用

为了提高疏水缔合聚合物对高温高矿化度油藏的适用性,合成了磺酸盐阴离子双子表面活性剂,并与疏水缔合聚合物.AP-P4进行了复配.实验结果表明,疏水缔合聚合物能够减少磺酸盐阴离子双子表面活性剂在界面上的吸附;质量浓度为50mg/L的磺酸盐阴离子双子表面活性剂在地层水中能大幅度地增加复配溶液的粘度;复配体系在粘度最高点时形成了粒径为54.7mm的均一聚集体;疏水缔合聚合物的加入能够诱导磺酸盐阴离子双子表面活性剂在溶液中形成棒状胶束和囊泡.由此可见,磺酸盐阴离子双子表面活性剂与疏水缔合聚合物AP-P4有良好的协同性.这种二元驱油体系有望克服三元复合驱中碱对复配体系粘度的损害,为化学驱开辟新的方向.     

阴离子表面活性剂对疏水缔合聚合物溶液粘度的影响研究

研究了不同条件下、不同含量阴离子表面活性剂对疏水缔合聚合物和超高分子量聚丙烯酰胺溶液粘度的影响.结果表明,阴离子表面活性剂对超高分子量聚丙烯酰胺溶液的粘度基本上没有影响,对疏水缔合聚合物--烯丙基铵型疏水缔合聚合物溶液的粘度影响很大,存在极大值.指出在聚合物筛选时,必须进行矿化度、温度和表面活性剂对聚合物溶液粘度影响的全面分析,同时要考虑地层吸附和色谱效应对聚合物溶液粘度的影响.     

改善疏水缔合聚合物油藏适应性方法及其效果

为适应高矿化度溶剂水配制聚合物溶液实际需求,以油藏工程理论为指导,以仪器检测和物理模拟为技术手段,开展了疏水缔合型聚合物溶液视黏度及其影响因素研究.评价了表面活性剂抑制和促进聚合物分子链间缔合作用效果,进行了表面活性剂与缔合聚合物组合和注入方式对聚合物溶液渗流压力影响物理模拟研究.结果表明:非离子型表面活性剂(DWS)可以抑制聚合物分子链间的缔合作用,重烷基苯石油磺酸盐(HABS)表面活性剂可以促进聚合物分子链间缔合作用;采取“聚合物/DWS表面活性剂混合液+HABS表面活性剂溶液”段塞组合和交替注入方式,可以抑制聚合物溶液注入油藏过程中聚合物分子链间的缔合作用,这不仅改善了缔合聚合物溶液的注入能力,而且增强了其深部液流转向效果.     

十二烷基苯磺酸钠对疏水缔合聚合物溶液流变性的影响

为了进一步认识疏水缔合聚合物与表面活性剂的相互作用规律,指导缔合聚合物二元体系流变性调整,利用流变仪研究了十二烷基苯磺酸钠质量浓度对疏水缔合聚合物溶液零剪切黏度、表观黏度、屈服应力、第一法向应力差、变形—恢复的影响规律.实验结果表明:十二烷基苯磺酸钠与疏水缔合聚合物可以发生较为强烈的聚/表相互作用,并对二元体系流变性产生显著影响;疏水缔合聚合物的疏水侧基通过缔合作用与十二烷基苯磺酸钠烷基链形成类似混合胶束的聚集体,增加十二烷基苯磺酸钠质量浓度,可增强缔合网络结构强度以提高其流变性能;十二烷基苯磺酸钠质量浓度进一步增加时,疏水缔合聚合物的疏水侧基增溶到胶束中,从而拆散缔合网络导致流变性能下降.因此,为保持疏水缔合聚合物与表面活性剂二元体系的驱油性能,建议在保证超低界面张力前提下着重考虑表面活性剂对体系流变性的影响.     

矿化度对疏水缔合聚合物溶液粘度的影响

在不同矿化度条件下，疏水缔合聚合物的增粘性能也不相同。在蒸馏水中，疏水缔合聚合物基本没有缔合效果；在氯化钠或氯化钙溶液中，在缔合临界矿化度之前，随着矿化度的增大，溶液粘度逐渐降低；在缔合临界矿化度之后，随着矿化度的增大，溶液粘度迅速升高，达到最大值后又逐渐下降。研究结果表明，胜利油区采出污水中均存在较高含量的钙、镁等高价离子，疏水缔合增粘效果较差，不适用于驱油。     

疏水缔合聚合物/表面活性剂二元体系渗流特性研究

为改善大港油田孔南地区油藏疏水缔合聚合物/表面活性剂二元体系的液流转向能力,获得良好的增油效果,研究了聚合物和表面活性剂浓度、岩心渗透率和注入水除垢对疏水缔合聚合物溶液和疏水缔合聚合物/表面活性剂二元复合体系黏度和渗流特性的影响。结果表明,聚合物溶液和二元复合体系的黏度随聚合物浓度的增 加而增加,疏水缔合聚合物临界缔合浓度为1～2 g/L;在疏水缔合聚合物溶液中加入少量表面活性剂可以增强体系中疏水缔合聚合物疏水基团间的缔合作用,使黏度和渗流阻力增加;岩心渗透率越高,二元体系的阻力系数和残余阻力系数越低;用除垢软化水配制聚合物溶液和聚合物/表面活性剂二元体系的黏度最大,且聚合物浓度越小,软化水对其增黏效果越明显;用含垢软化水配制聚合物溶液和聚合物/表面活性剂二元体系的阻力系数和残余阻力系数最大、注入压力最高,液流转向效果最好。图4 表5 参16     

阴、阳离子表面活性剂构筑蠕虫状胶束体系性能研究

在三次采油技术中,聚合物-表面活性剂二元复合驱技术被广泛应用.蠕虫状胶束是表面活性剂分子形成的特殊形态胶束,其兼有增黏性能和界面活性,形成的黏弹性体系被称为黏弹性表面活性剂.本文使用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基硫酸钠(SDS)复配构筑蠕虫状胶束体系VES?1,在矿化度为20000 mg/L、温度为35℃时,仍然具有良好的增黏性能;该体系与普通聚丙烯酰胺(HPAM)和疏水缔合聚合物(HAWP)混合后,能够增强体系黏度.驱油实验表明:HPAM、HAWP与蠕虫状胶束体系复配后,采收率分别增加4.3％和3.8％.     

化学方法加速疏水缔合聚合物的溶解

疏水缔合聚合物由于疏水基团间的相互作用,缓慢的溶解速度制约了其在油田上的大规模应用。已有的物理加速溶解方法会造成缔合聚合物溶液的黏度产生不可恢复的损失。基于疏水基团与环糊精的包合作用,在缔合聚合物溶解过程中加入环糊精,研究了环糊精对疏水缔合聚合物溶解性和流变性的影响。结果表明,利用环糊精对疏水基团的包合作用,加速了缔合聚合物的溶解,且避免了溶液黏度的损失。环糊精对疏水基团的包合改善了缔合聚合物与溶剂的相互作用。随环糊精与疏水基团物质的量之比的增加,缔合聚合物溶解时间呈指数下降。利用环糊精对客体分子的竞争包合特性,通过向缔合聚合物溶液中添加适量的与环糊精具有更强亲和力的非离子表面活性剂可以完全恢复溶液的流变性能。     

双子表面活性剂／疏水缔合水溶性聚合物二元体系的研究及在三次采油中的应用潜力

综述了国内外对双子表面活性剂与疏水缔合水溶性聚合物相互作用的研究进展,包括研究方法、研究内容及取得的一些新认识。以应用于提高原油采收率为技术目标,对目前所研究的不同双子表面活性剂／疏水缔合水溶性聚合物二元体系的界面性能和流变特性及相应双子表面活性剂与缔合聚合物的优势与不足进行了分析,提出了开发适合复合驱的双子表面活性剂／疏水缔合水溶性聚合物二元体系的进一步研究方向。     

Interactional Thermodynamics of Surfactants and Hydrophobically Associating Water-soluble Polymers

A new coating stationary phase was prepared and the thermodynamics of the interaction between surfactants and hydrophobically associating water-soluble polymers (HAWP) were investigated according to their chromatographic parameters on the stationary phase. The results indicated that the strength of interaction between single chain sulfonates and HAWP increased as the degrees of mineralization increased and decreased as the substituent carbon number increased, however, the opposite occurred for betaines. The strength of interaction between double chain sulfonates and HAWP increased as the degrees of mineralization increased, and decreased at first and increased later as the double substituent carbon number increased. Besides, the mutual forces between different surfactants with HAWP have also been compared.     

苯磺酸钠表面活性剂在聚丙烯酰胺键合硅胶固定相上作用的热力学

 采用红外光谱、元素分析、X-射线光电子能谱对制备的部分水解聚丙烯酰胺键合硅胶进行了表征,并将其作为液相色谱固定相,以V(Methanol)/V(H₂O)= 10/90、水、模拟地层水分别作为流动相,测定了不同碳数的直链烷基对位取代苯磺酸钠在该固定相上的色谱保留参数,并对苯磺酸钠表面活性剂和固载聚丙烯酰胺间的相互作用进行了热力学研究。结果表明,直链烷基对位取代苯磺酸钠表面活性剂和部分水解聚丙烯酰胺的作用强弱及其构象变化的大小均随取代基碳数的增加而增加,随环境亲油性的增强而减小。     

烷基苯磺酸盐在油水中的分配

为了发挥活性剂间的协同效应 ,矿场使用的表面活性剂多为复配体系。然而复配体系流经多孔介质时所产生的色谱分离会使其协同效应降低或消失。除表面活性剂在固体表面上的吸附之外 ,表面活性剂复配体系在油水中分配的差异是造成其色谱分离的一个重要因素。对不同结构的烷基苯磺酸盐在油水中的分配规律的研究表明 ,烷基苯磺酸盐与油接触后在油水中的分配比和分配损失与其结构有关 :分子量增大 ,烷基苯磺酸盐在油水相间的分配比增大 ,分配损失也增大 ;同样分子量的烷基苯磺酸钠 ,其直链结构的分配损失大于支链结构的分配损失。另外分配损失还与油相性质和水相性质有关。油水比也是影响烷基苯磺酸盐在油水中分配的一项重要因素 ,油水比增大 ,烷基苯磺酸盐的分配损失随之增大。图 4参 3     

支链烷基苯磺酸钠的合成、表征及其结构对表面性质的影响

为了研究不同结构的支链烷基苯磺酸钠的分子结构与其表面活性之间的关系 ,以苯或烷基苯、酰氯及溴代烷为原料 ,经过酰化、格氏反应、氢化还原、磺化等步骤 ,合成了 6种分子结构明确的纯的支链烷基苯磺酸钠 ,并用核磁共振碳谱、傅里叶红外光谱对合成的化合物进行了表征 ,并分析了其高效液相色谱图。用Wilhelmy -Plate法测定了部分支链烷基苯磺酸钠水溶液的表面性质 ,发现苯环上不同位置的烷基链对其表面吸附和表面张力有不同的影响     

润滑油清净剂间相互作用机理的研究

用电导法、分子量法及傅立叶红外定量法研究了磺酸盐与水杨酸盐共存沉淀过程，阐述了其相互作用机理，提出了相应的对策。结果表明，磺酸盐与水杨酸盐共存时，其中表面活性剂胶束进行了重新排列组合，形成了一种聚集数少且更稳定的混合胶束，使含碳酸盐胶团（即载荷胶团）表面失去部分表面活性剂，屏蔽稳定作用被削弱，在重力作用下沉降、聚集形成共沉淀。加入表面活性剂Ｂ后合成的新型水杨酸盐或磺酸盐与原磺酸盐或水杨酸盐复合后无     

驱油用磺酸盐多元体系分析

研究并建立了磺酸盐多元复配表面活性剂中烷基磺酸盐和烷基苯磺酸盐的含量检测方法。分别采用相滴定法和紫外分光光度法测定磺酸盐总含量和烷基苯磺酸盐的含量,考察了烷基磺酸盐和烷基苯磺酸盐之间的相互影响,及烷醇酰胺、OP-10、聚合物NP-3等干扰作用对磺酸盐总量及组分含量检测的影响,对磺酸盐体系的定量条件、指示剂的用量、无机盐(Na2SO4、KCl)的影响等因素进行了研究。结果表明,不存在干扰作用时,该方法检测磺酸盐总量及烷基苯磺酸盐含量的误差分别在2.0%和0.4%以内。OP-10、烷醇酰胺、聚合物NP-3、无机盐等因素单一干扰时,磺酸盐总量和烷基苯磺酸盐含量检测的最大误差分别为3.0%和0.8%;在这些因素共同干扰作用下,磺酸盐总量和烷基苯磺酸盐含量检测的最大误差分别为3.0%和1.2%。该方法操作简便、准确、可靠性强,可用于三次采油用表面活性剂中磺酸盐总量及组分含量的测定。     

Synthesis and Characterization of Mono-Isomeric Alkylbenzene Sulfonates

The synthesis of a series of isomer pure mid-position alkylbenzene sulfonates is described. Three isomers—4-(1-ethyldodecyl)benzene sodium sulfonate, 4-(1-butyldecyl)benzene sodium sulfonate, and 4-(1-hexyloctyl)benzene sodium sulfonate—were synthesized. High performance liquid chromatography (HPLC) indicated that the isomers were of 99.9%, 96.2%, and 97.5% purity, respectively. Their structures were characterized to be correct by electrospray ionization-mass spectrometry (ESI-MS), ¹H NMR, and ¹³C NMR investigations. Furthermore, the purity and structure of the three kinds of intermediates were also determined by gas chromatography (GC) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS).     

混合烷基苯磺酸盐的制备、评价及分析

三次采油需要大量的高性价比磺酸盐类表面活性剂。以炼油厂馏分油为主要原料,AlCl3为催化剂合成混合烷基苯,再与发烟硫酸反应制备混合烷基苯磺酸盐,并评价合成样品的综合性能。结果表明,所制备的混合烷基苯磺酸盐与胜利油田Ⅰ、Ⅱ类油藏4个区块原油的界面张力达到了5×10^-3mN/m以下,对Ⅲ类油藏原油界面张力达到3×10^-2mN/m,且具有较宽的浓度窗口、较高的耐盐性能、较低的吸附性能、与聚合物较好的配伍性能,综合性能明显优于同类产品。红外光谱、质谱和碳数分布分析结果表明其组成比石油磺酸盐复杂,更接近于原油的组成。     

Synthesis and interfacial activity of petroleum sulfonate

Four petroleum sulfonates including first vacuum distillate sulfonate, second vacuum distillate sulfonate, third vacuum distillate sulfonate, and vacuum residue sulfonate were synthesized. The tensions of the petroleum sulfonates were measured. It shows that the third vacuum distillate sulfonate can produce ultralow interfacial tension when the concentrations are higher than 0.010%. Synergism between Na₂SO₄ and CaCl₂ (or MgCl₂) in the formation water was proved, which is crucial to reduce the tension. Moreover, synergism between the second and third vacuum distillate sulfonates occurs. This work is useful for enhanced oil recovery.     

两种聚合物在多孔介质中的渗流特性

疏水缔合水溶性聚合物(HAWP)是大分子链中含有少量疏水基团的水溶性聚合物，在模拟某一油藏条件下，研究了HAWP和ASG两种不同类型聚合物溶液在多孔介质中的渗流特性。研究结果表明，由于HAWP分子疏水基团发生分子间缔合作用，形成动态物理交联网络，HAWP溶液表现出很强的流度控制能力；在远离注入端的多孔介质中，HAWP溶液比ASG溶液具有更高的抗冲刷性和降低孔隙介质渗透率的能力。两种聚合物溶液在多孔介质中表现出的不同渗流特性与聚合物的分子结构有密切关系。