驅油用石油磺酸鹽性能穩定性的研究

呂爽（大慶煉化公司質量檢驗與環保監測中心 黑龍江省大慶市 163000）

石油作為一種非再生能源，提高采收率是石油工業界十分關心的問題。一次采油和二次采油能夠提高采收率30-40%，三次采油能夠提升采油率45-55%。所謂三次采油，是將堿、表面活性劑與高分子聚合物進行有機復配，能夠大幅提高驅油效率，該技術能夠提高原油采收率20%以上。

國內外應用于三次采油的表面活性劑種類繁多，石油磺酸鹽作為一種來源廣泛的陰離子型表面活性劑，具有生產工藝簡單，成本相對較低，水溶性佳，與原油配伍性強，高界面活性等優點。石油磺酸鹽以石油及其餾分為原料，選擇合適的磺化劑磺化后，加堿中和精制得到，與其他表面活性助劑相復配后，能夠提升洗油效率。但由于生產原料組成十分復雜，所得石油磺酸鹽有效成分的結構和性能差異也較大，受原料組成和工藝條件影響較大，目前其產品性能并不穩定。石油磺酸鹽需要達到以下幾項技術指標：（1）有效降低油/水界面張力（達10-4mN/m）；（2）增溶、抗鹽、耐溫；（3）減少巖層吸附。

目前生產的石油磺酸鹽產品的應用也存在一些問題，主要包括兩方面：(1)易與二價、三價陰離子形成沉淀物，降低了其驅油性能；(2)易被粘土表面吸附，造成極大的損耗，增加了驅油成本。

石油磺酸鹽耐鹽性能差，吸附損失大，驅油性能不穩定這幾方面缺陷限制了石油磺酸鹽的推廣使用，因此，從以下幾方面入手，開展增溶、耐溫抗鹽性佳的石油磺酸鹽合成，提升石油磺酸鹽的性能穩定性研究:

(1)從分子設計的角度設計石油磺酸鹽活性物的化學結構

石油磺酸鹽的分子結構是影響其界面化學性質的主要內在因素，但由于石油磺酸鹽合成原料成分復雜：原油、拔頭原油、原油餾份和原油加工半成品油等為原料。不同地區原料油組分差異很大，單一組分難于分離。在表面活性劑濃度一定的情況下，相同分子量的烷基苯磺酸鹽，碳鏈越長，界面張力降低，側鏈異構化后其降低表面張力能力遠大于正構烷基苯磺酸鹽，且磺酸基附近沒有其他干擾基團，界面張力顯著降低；側鏈烷基碳鏈越長（12≤碳數≤14時），界面張力顯著降低。因此，進行分子設計合成具有一定結構特征的石油磺酸鹽分子并分離提純，研究烷基的碳原子數和結構及活性基團的位置對增溶、抗鹽、耐溫及驅油性能的影響，能夠為充分利用石蠟基原料提供理論依據。

(2)針對不同油藏特點，篩選合適的協同或配伍方法

針對大慶油田原油特點,選擇烯基磺酸鹽型的結構-烯基磺酸鹽型(A O S)和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽型(A E S)，一方面,該結構原料在大慶容易獲得，用蠟下油進行裂解可得到80%左右的α-烯烴，原料來源充沛，工藝簡單，價格低廉;另一方面，該結構陰離子表面活性劑對鈣鎂離子不敏感，且生成的鈣鎂鹽又是降低界面張力性能優良的活性劑，有利于油田三采提高采收率。

(3)綜合優化合成工藝，研究產品的膠體界面化學性質

磺化反應放出大量熱量，應嚴格控制反應溫度，防止局部過熱、氧化、炭化及多磺化等副反應的發生。合成所得石油磺酸鹽是活性物、未磺化物與無機鹽等的混合物，后續的中和反應中包括一些較復雜的膠體化學現象，完善中和產品中的酸和分離相應鹽的工藝十分必要。于芳[1]對NPS-1型石油磺酸鹽的性能研究表明，NaCl、NaOH和N a2CO3對石油磺酸鹽油水體系的界面張力在其臨界膠束濃度處有顯著降低，且該濃度下，石油磺酸鹽在地層砂上的靜態吸附量達到最大。

(4)建立系統的儀器分析方法，測定石油磺酸鹽有效活性物含量

常規測定有效物含量的方法是兩相滴定法，隨儀器分析技術進步，又涌現出紫外光譜法（UV-Vis）[2]，紅外光譜法（IR）[3]，高效液相色譜法（HPLC）[4]，選擇性電極法等方法研究，采用高效液相色譜還能夠分離單取代、雙取代結構的石油磺酸鹽。

(5)石油磺酸鹽的吸附性

地層中的吸附是驅油體系驅油效果降低的主要原因之一，結構支鏈化有助于降低其吸附，表面活性劑摩爾質量增加，分子對電解質敏感程度增加，則導致吸附量增加。通常，向驅替液中加入犧牲劑或預沖洗以改變油藏巖石的表面潤濕性，能夠有效減少磺酸鹽表面活性劑的損失。

結語

隨著不可再生資源的日益減少，三次采油技術將會越來越受到重視，而三次采油技術的發展對表面活性劑的要求將會越來越高。石油磺酸鹽合成原料組成復雜，不同地塊油藏的特點差異很大，石油磺酸鹽產品性能的不穩定。表面活性劑的成本仍是制約三次采油表面活性劑驅發展的主要因素，所以對驅油用的表面活性劑體系提出了適應性強、吸附損失少和成本低的要求。開發出高效廉價表面活性劑及優化復配體系，是行業廣大科研開發技術人員今后應承擔起來的光榮使命和責任。

[1]于芳，范維玉，段友智，等.NPS石油磺酸鹽在孤島地層砂上的吸附性能研究[J].油田化學，2007，24（4）:347-350.

[2]趙松雪.有機化合物磺化產物中各組分的快速測定[J].精細石油化工，1989,3:48-51.

[3]朱莉.紅外光譜法測定石油磺酸鹽含量[J].無錫輕工大學學報，1997,16（2）:76-78.

[4]劉有邦.高效液相色譜法快速分析驅油用石油磺酸鹽[J].油田化學，1987,4（4）:305-311.