三次采油用烷基苯磺酸鹽類表面活性劑研究

1、三次采油用烷基苯磺酸鹽類表面活性劑研究張國(guó)印 , 伍曉林 , 廖廣志 , 陳廣宇 , 徐艷姝( 大慶油田有限責(zé)任公司 勘探開發(fā)研究院 , 黑龍江 大慶 163712)摘要 : 介紹了以撫順洗化廠的重烷基苯為原料經(jīng)切割篩選 , 采用 so3 降膜式磺化工藝合成出烷基苯磺酸 , 再經(jīng)中和 、復(fù)配 , 研制出了性能穩(wěn)定的烷基苯磺酸鹽 。室內(nèi)評(píng)價(jià)結(jié)果表明 , 該表面活性劑能與大 慶原油形成 10 - 3 mnm 數(shù)量級(jí)的超低界面張力 , 而且界面張力性能穩(wěn)定 , 其三元復(fù)合體系驅(qū)油效率比 水驅(qū)提高 20 %以上 。同時(shí) , 實(shí)現(xiàn)了表面活性劑的國(guó)產(chǎn)化配方 , 大大降低了三元復(fù)合驅(qū)成本 , 為大慶 油田以

2、烷基苯磺酸鹽為主表面活性劑大面積推廣三元復(fù)合驅(qū)奠定了理論和實(shí)踐基礎(chǔ) 。關(guān) 鍵 詞 : 重烷基苯 ; 磺化 ; 烷基苯磺酸鹽 ; 三元復(fù)合驅(qū)中圖分類號(hào) : te3571432文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 : a減壓精餾得到的煤油 ( 或柴油) , 經(jīng)精制得到正構(gòu)烷烴并脫氫獲得單烯烴 , 再與苯進(jìn)行烷基化而得到 。分 析和研究結(jié)果表明 , 重烷基苯主要由烷基苯 ( 單烷苯 、二烷苯) 、二苯烷以及茚 、萘滿等組成 。212 烷基苯磺酸鹽的合成21211原料的精制 三元復(fù)合驅(qū)驅(qū)油機(jī)理研究結(jié)果表明 , 只有當(dāng)表面活性劑的平均當(dāng)量和當(dāng)量分布與原油的平均分子量和碳鏈分布相匹配時(shí) , 才能使三元體系與原油形成超低 界面張力

3、; 同時(shí)考慮到原料結(jié)構(gòu)性能與界面張力穩(wěn)定 性密切相關(guān)2 , 所以在合成三采用表面活性劑時(shí) , 需 對(duì)現(xiàn)有的重烷基苯進(jìn)行一定程度的處理 。我們采用精 餾法 , 篩選合適的重烷基苯原料 。21212磺化劑的篩選 磺化反應(yīng)中使用的磺化劑主要有濃硫酸 、發(fā)煙硫酸 、so3 等 , 濃硫酸磺化時(shí) , 產(chǎn)生的廢酸多 , 直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量 , 目前已很少采用 ; 發(fā)煙硫酸磺化時(shí) ,烷基苯磺酸鹽類表面活性劑是 90 年代初國(guó)外研制成功的一種三次采油用表面活性劑 , 如 ors41 、b2100 , 已在大慶油田杏二區(qū) 、北一區(qū)斷西等三元復(fù)合 驅(qū)礦場(chǎng)試驗(yàn)區(qū)取得了良好的效果 。從三次采油用表面 活性劑的發(fā)展歷史

4、來(lái)看 , 石油磺酸鹽到烷基苯磺酸鹽 的轉(zhuǎn)變是一次技術(shù)上的革新 , 是一種從粗放型生產(chǎn)到 精細(xì)化研制的轉(zhuǎn)變 , 是一種從落后的生產(chǎn)工藝到現(xiàn)代 化生產(chǎn)工藝的轉(zhuǎn)變1 ,2 。目前 , 從大慶油田三元復(fù)合驅(qū)對(duì)主表面活性劑的迫切需求出發(fā) , 早日實(shí)現(xiàn)表面活性劑的國(guó)產(chǎn)化 、改變活性劑依賴進(jìn)口的局面 , 對(duì)于降 低三元復(fù)合驅(qū)的成本以及大面積推廣三元復(fù)合驅(qū)有極大的現(xiàn)實(shí)意義 。1實(shí)驗(yàn)儀器及化學(xué)試劑so3 降膜式磺化器 (1 套) 由無(wú)錫輕工大學(xué)研制 ,精餾裝置為日本柴田化學(xué)器械工業(yè)株式會(huì)社全自動(dòng)精餾裝置 ( 型 號(hào) : 4 y hp2c2a21 500 b) , 界 面 張 力 測(cè) 定采用美國(guó) texas2 5

5、00 型旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀 。界面 張力測(cè)定和驅(qū)油實(shí)驗(yàn)一律在 45 下進(jìn)行 , 實(shí)驗(yàn)所用 油 、水為大慶油田第四采油廠脫氣脫水原油和注入污 水 。重烷基苯為撫順洗化廠十二烷基苯精餾副產(chǎn)物 ,產(chǎn)品含鹽量高 , 副反應(yīng)多 , 產(chǎn)品的穩(wěn)定性差 ; so 作3為磺化劑克服了前兩種磺化劑的缺點(diǎn) , 同時(shí)具有原料來(lái)源豐富 、易于放大等優(yōu)點(diǎn) 。因此 , 我們采用 so3 作 為磺化劑 。21213磺化及中和采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的 so3 降膜式磺化工藝 ( 圖 1) 。 基本原理是在一定反應(yīng)條件下 , 將篩選出的原料 (烷基苯) 在膜式反應(yīng)器的內(nèi)壁形成降膜 , so3 隨降膜方向從反應(yīng)器中部通入 , 讓烷基苯與 s

6、o3 在反應(yīng)器的內(nèi) 壁上發(fā)生瞬時(shí) 、等溫磺化反應(yīng)得到烷基苯磺酸 , 再用所用發(fā)煙硫酸含 20 %氣體 so3 ,劑純 。naoh 為固體分析試2 原料及合成工藝211原料及其組成烷基苯磺酸鹽的原料來(lái)自烷基苯廠的十二烷基苯 的精餾副產(chǎn)物 重烷基苯 。烷基苯是由原油經(jīng)過(guò)常收稿日期 : 2001201203作者簡(jiǎn)介 : 張國(guó)印 (1971 - ) , 男 , 河南泌陽(yáng)人 , 助理工程師 , 從事三次采油表面活性劑研制工作 。2001 年 4 月張國(guó)印等 : 三次采油用烷基苯磺酸鹽類表面活性劑研究27堿 (一般用 naoh) 中和得到烷基苯磺酸鹽 ( 烷基苯磺酸鹽屬于陰離子類表面活性劑) 。21214

7、復(fù)配為進(jìn)一步改善表面活性劑性能并使之系列化以適 應(yīng)不同的油水條件 ,一般要對(duì)磺化 、中和得到的烷基苯磺酸鹽進(jìn)行復(fù)配 包括不同當(dāng)量烷基苯磺酸鹽之間的復(fù)配及添加一些有機(jī)溶劑或非離子表面活性劑等 。3 烷基苯磺酸鹽的性能評(píng)價(jià)311界面張力性能評(píng)價(jià)對(duì)所研制的烷基苯磺酸鹽進(jìn)行了界面張力性能評(píng)wt % ,活性劑 : 012 wt % ,聚合物 : 1200 mgl) 驅(qū)油實(shí)驗(yàn)研究 (表 1) 。結(jié)果表明 ,烷基苯磺酸鹽復(fù)合體系驅(qū)油效率比水驅(qū)提高了 20 %以上 。表 1 烷基苯磺酸鹽三元復(fù)合體系驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果價(jià) (圖 2 、圖 3) 。結(jié)果表明 ,(0105 wt %013 wt % , 有效)在較寬的活性

8、劑 濃 度和堿濃度 (016 wt %112 wt %) 范圍內(nèi)烷基苯磺酸鹽復(fù)合體系均能與原油形成超低界面張力達(dá) 10 - 3 mnm 數(shù)量級(jí)或更低 。滲透率含油飽和度 水驅(qū)采收率 化學(xué)驅(qū)采收率總采收率( %)序號(hào)- 3 2( %)( %)( %)(10 m )731954014121123611641872 2 867 76159 43192 22184 66176 4結(jié)論(1) 以撫順洗化廠重烷基苯為原料 ,通過(guò) so3 降膜式磺化 、中和及復(fù)配等過(guò)程 , 可合成出性能穩(wěn)定的三次采油用烷基苯磺酸鹽類表面活性劑 。(2) 烷基苯磺酸鹽復(fù)合體系在較寬的活性劑 (0105 wt %013 wt

9、% ,有效) 及堿濃度 ( 016 wt %112 wt %) 范圍內(nèi)均能與大慶原油形成超低界面張力達(dá) 10 - 3 mn m 數(shù)量級(jí)或更低 ,而且具有理想的界面張力穩(wěn)定性 。(3) 烷基苯磺酸鹽復(fù)合體系的室內(nèi)天然巖心驅(qū)油 效率比水驅(qū)提高 20 %以上 。312界面張力穩(wěn)定性評(píng)價(jià)由于在強(qiáng)堿條件下 , 活性劑體系的化學(xué)穩(wěn)定性決 定著該體系的界面張力穩(wěn)定性 。為此 , 我們?cè)谕榛?磺酸鹽的研制過(guò)程中從原料的處理 、磺化工藝參數(shù)確 定以及復(fù)配等每個(gè)環(huán)節(jié)都盡量消除化學(xué)不穩(wěn)定因素 , 從而研制出了界面張力穩(wěn)定性較為理想的小試產(chǎn)品 。評(píng)價(jià)結(jié)果如圖 4 。313室內(nèi)天然巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)研究在尺寸 l 為 21

10、5 cm 10 cm 的大慶天然巖心 上進(jìn) 行 了 烷 基 苯 磺 酸 鹽 三 元 復(fù) 合 體 系 ( naoh : 110參考文獻(xiàn) :1sisl ey j p. encyclopedia of surface - active agents j . chemicalpubl , l (3) : 167 .趙國(guó)璽 1 表面活性劑物理化學(xué) m 1 北 京 : 北 京 大 學(xué) 出 版 社 ,19911459 .編輯 : 孫桂榮2vol120 no12petroleum geology & oilfield development in daqingapr12001 2 study o n the

11、surfactant of al kyl benzene sul2fo nate used fo r tertiary reco veryzhang guo2yin , wu xiao2lin , l iao guang2zhi , chen guang2yu , xu yan2shu ( exploration and development research institute ofdaqing oil field company ltd. , daqing 163712 , china)abstract : this paper introduces a kind of alkyl be

12、nzene sulfonate pro2 duced by fushun flush chemical factory. it takes heavy alkyl benzene as source material to synthesize alkyl benzene sulfonic acid through so3 falling film sulfurization technique and neutralization and re2allocation. laboratory evaluation result shows that this surfactant can fo

13、rm an inter2facial tension of 1023 mnm order of magnitude with daqing crude oil ,and its interfacial tension has a stable performance . its asp combina2 tion system has a displacement efficiency 20 % ( ooip) higher than water flooding. it realizes the nationalized ingredient of surfactant and reduce

14、 the cost of asp flooding so as to provide theoretical and practi2 cal basis for the popularization of alkyl benzene sulfonate as the main surfactant in daqing oil field.key words : heavy alkyl benzene ; sulfurizition ; alkyl benzene sulfon2ate ; asp floodingment department of daqing oil field compa

15、ny ltd. , daqing 163453 ,china)abstract: this paper studies the effect of different foam generation agent , polymer , alkali and gas on foam stability in foam combination system and the effect of different gasliquid ratio , injection rate , core permeability and oil existence ( residual oil saturati

16、on) on foam stability in the process of foam combination system displacement . it has a con2 ductive significance on the determination of foam combination ingredient and pilot test .key words : foam ; foam comprehensive component ; foam stability ;apparent viscosity ; effecting factorarticle id : 10

17、0023754 (2001) 0220036203effecting facto rs of gel generatio n of cross2l ink polymerguo song2lin , chen fu2ming , l i xia ( exploration and devel2opment research institute of daqing oil field company ltd. , daqing163712 , china)abstract : cross2link polymer is a micro2gel system that forms through

18、inner2molecule cross2link and a little inter2molecule cross2link between pam and cross2link agent . this paper studies the main factors affecting the gel generation performance of aluminum system cross2link polymer , including water quality , polymer shear rate , polymer molecular weight , polymer c

19、oncentration , polymeraluminum ratio , and polymer hydrolys2 is.key words : cross2link polymer ; viscosity ; transmission pressure ; af2fecting factorarticle id : 100023754 (2001) 0220028203labo rato ry study o n the asp flood ing in the high temperatured s huanghe oil field in hehanzhang zi2han1 ,

20、l iu yi1 , tian zong2wu2 (1. exploration anddevelopment research institute of daqing oil field company ltd. , daqing 163712 , china ; 2. exploration and development research in2 stitute of henan oil field , nanyang 473132 , china)abstract : under the condition of the high temperature of 75 - 85 ,an

21、alkali2surfactant2polymer system ingredient with a nice performance of interfacial tension is selected according to the oil and water charac2 teristic of shuanghe in henan , the heat stability and core displacementeffect of this ingredient is studied.article id : 100023754 (2001) 0220039202labo rato

22、 ry study o n the polymer flood ing ef2fect in xing13 areawu yan2biao1 , sun chen2cui2 , chen qing2hai 1 (1. explora2 tion and development research institute of daqing oil field company ltd. , daqing 163712 , china ; 2. staff and workers college . , daqing 163255 , china)abstract : this paper illust

23、rates the serious effect of water quality on polymer displacement effect in xing13 area and discusses the method of improving displacement effect . it studies the production rate of the polymer flooding in this area and provides theoretical evidence for the design of the polymer flooding in this are

24、a .key words : hpam ; chelant ; bactericidal agent ; current recoverypercentkey words : shuanghe in henan ; high2temperature oil field ;flooding ; heat stability ; interfacial tensionasparticle id : 100023754 (2001) 0220031202stabil ity of pbh2808 e asp systemhan yi , dong xi2gui , zhao jin2yi ,zhan

25、g tong2you ,geng zi2jun , ma li (no . 2 oil production company of daqing oilfield company ltd. , daqing 163414 , china)abstract : this paper studies the stability of asp systems making with different kinds of surfactant . it gets some new reorganization through a laboratory study on the interfacial tension and viscosity of asp system and provides a new thought for the further study of asp system ingredi2 ent .key words : asp system ; stability ; surfactant ; interfacial tension ;viscosityarticle id : 100023754 (2001) 0220041203