雙子表面活性劑14-3-14·2Br的表面活性與室內驅油實驗

李曉偉

（東北石油大學機械科學與工程學院 163318）

0 引言

雙子表面活性劑具有兩個親水基團和兩個親油基團，這兩個雙親基團通過化學鍵連接而成的，雙子表面活性劑由于結構特殊，而具有特殊的性能，近年來已經發展成為表面活性劑的研究熱點[1-2]。三次采油已經進入一個重要的階段，制約其發展的是界面張力如何降到驅油的最低值，而表面活性劑的性能是關鍵[3]。本文合成了一種新型的陽離子型雙子表面活性劑，利用環法和常用的普通表面活性劑的表面活性進行了對比，做出了濃度-表面張力曲線，利用界面張力儀測定和上述幾種表面活性劑和大慶某廠原油的界面張力進行了對比，并對該雙子表面活性劑在驅油中的性能進行了室內評價。

1 實驗部分

1.1 藥品及儀器

藥品 雙子表面活性劑14-3-14·2Br 實驗室自制

十二烷基硫酸鈉 工業級，江蘇飛翔化工股份有限公司

十二烷基亞硫酸鈉 化學純，齊魯化工廠

十二烷基三甲基溴化銨 化學純，齊魯化工廠

儀器 XJZ-200型全自動界面張力儀，平流泵、壓力傳感器、巖心加持器和收集器等組成的驅油裝置。

1.2 實驗步驟[4]

1.利用環法直接測定幾種表面活性劑在不同濃度下的表面張力，并作濃度-張力關系曲線圖。

2.利用界面張力儀對幾種表面活性劑和原油形成的界面張力直接進行測定，并作濃度-界面張力關系曲線圖。

3.在45℃下進行驅油實驗，實驗步驟是：（1）巖心在抽空狀態下飽和地層水，測巖心的孔隙度。（2）水驅測巖心滲透率。（3）巖心飽和原油，測量巖心含油飽和度。（4）注水驅油計算水驅采收率。（5）注入表面活性劑0.5PV，后續水驅至無油產出，計算原油采收效率。

2 結果與討論

2.1 雙子表面活性劑14-3-14·2Br的表面活性研究和對比

表1 14-3-14·2Br與常用表面活性劑的表面活性比較

配制一些列不同濃度的表面活性劑溶液，用環法測定各自的表面張力，得出各自在不同濃度下的表面張力值，實驗數據見表1。

作濃度-表面張力曲線，結果如圖1所示。

圖1 幾種表面活性劑在不同濃度下的?-lgc曲線

從圖1和表1可以看出：14-3-14·2Br的表面活性最好，臨界膠束濃度最低，為3.4×10-4mol·L-1，對應的表面張力最小，為22.7mN·m-1，比常見的普通表面活性劑低了一個數量級，達到了超低值。表面性能遠遠優于常見的幾種普通的單鏈表面活性劑，是一種性能優良的表面活性劑。

2.2 雙子表面活性劑14-3-14·2Br和原油的界面活性研究和對比

在45℃下，用XJZ-200型全自動界面張力儀測定了大慶某廠原油與各種表面活性劑溶液混合形成的油/水界面張力，實驗結果如圖2所示。

圖2 幾種表面活性劑與油/水界面張力圖

從圖2可以看出：實驗所用的四種表面活性劑溶液與原油的界面張力在低濃度階段都隨其濃度的增加而下降，在表面活性劑溶液與原油的界面張力降低至一定程度后，濃度變化對其無明顯影響。溫度為45℃時，雙子表面活性劑14-3-14·2Br溶液與原油的界面張力的最小值在0.002-0.003mN·m-1之間，其達到最低界面張力的濃度0.5mmol·L-1左右；十二烷基硫酸鈉表面活性劑溶液與原油的界面張力的最小值在0.001-0.002mN·m-1之間，其達到最低界面張力的濃度為0.45mmol·L-1左右；十二烷基三甲基溴化銨表面活性劑溶與原油的界面張力的最小值在0.004-0.005mN·m-1之間，其達到最低界面張力的濃度為0.55mmol·L-1左右；十二烷基亞硫酸鈉表面活性劑溶液與原油界面張力的最小值在0.01-0.015 mN·m-1之間，其達到最低界面張力的濃度0.1mmol·L-1左右。由數據可知，超低界面張力形成于臨界膠束濃度CMC時，四種表面活性劑降低界面張力能力14-3-14·2Br最為突出，但是差異不顯著。

表2 14-3-14·2Br與常用表面活性劑驅油實驗數據

2.3 雙子表面活性劑14-3-14·2Br驅油效率研究

在四種表面活性劑濃度均為1200mg/L的加量前提下，注入0.5倍孔隙體積后，繼續水驅至無油產出時所提高水驅采收率的結果如表2所示。

從表2可以看出，雙子表面活性劑14-3-14·2Br提高驅油效率的效果非常的明顯，在水驅采收率達到較高水平的前提下，仍可以讓采收率提高20.5%。而其它幾種表面活性劑溶液提高采收率的水平大小不一，均低于20.5%，這說明驅油效果和所用的表面活性劑的表面活性有密切的關系，表面活性高，提高幅度大，表面活性低提高幅度小，合成的雙子型表面活性劑14-3-14·2Br表面活性在這四種中最高，因此提高采收率效果最好。

3 結論

（1）對合成的表面活性劑14-3-14·2Br進行表面張力測定顯示，該表面活性劑具有優異的表面活性，其臨界膠束濃度僅為為3.4×10-4mol·L-1，對應的表面張力為22.7mN·m-1，比常見的普通單鏈表面活性劑具有優良的表面活性。

（2）對選擇的四種表面活性劑和油/水形成的界面張力進行測定顯示，均能將油/水界面張力降低到超低水平，但雙子表面活性劑14-3-14·2Br降低油/水界面張力的能力最強，但是差異不大。

（3）室內驅油實驗表明，雙子表面活性劑14-3-14·2Br提高采收率的效果優異，即使在水驅采收率很高的情況下仍能將采收率再提高20.5%，是一種性能優良的高效驅油劑。

[1]譚中良，韓冬，楊普華，等.孿連表面活性劑的性質和三次采油中應用前景[J].油田化學，2003，20（2）187-191.

[2]熊生春.孤島油田聚合物驅后提高采收率實驗研究[J].斷塊油氣田，2005，12（3）：38-40.

[3]趙振國.界面化學基礎[M].北京：化學工業出版社，1996.

[4]崔志剛，池田功.新型Gemini陽離子表面活性劑的合成和性能[J].日用化學品工業，2001，11（4）：27-30.