油田污水對磺酸鹽表面活性劑臨界膠束濃度的影響

周 華，方新湘，聶春梅，白 云

（克拉瑪依石化有限責任公司煉油化工研究院，新疆克拉瑪依834000）

油田污水對磺酸鹽表面活性劑臨界膠束濃度的影響

周 華，方新湘，聶春梅，白 云

（克拉瑪依石化有限責任公司煉油化工研究院，新疆克拉瑪依834000）

針對油田開采中后期大量污水產生，油氣田環境變差導致驅油率降低的現狀，在實驗室以表面張力法測定磺酸鹽表面活性劑臨界膠束濃度，根據CMC形成機理，考察了磺酸鹽表面活性劑臨界膠束形成前后，對應表面張力測定值的影響，通過油田污水對磺酸鹽表面活性劑臨界膠束濃度的影響實驗及結果討論，得到一些規律，為磺酸鹽表面活性劑在復合驅技術中的更好應用提供理論依據。

油田污水；表面活性劑；臨界膠束濃度

磺酸鹽表面活性劑是以石油及其餾分為原料，用磺化劑磺化，再用堿中和而制成的一種陰離子表面活性劑［1］。與其他類型的表面活性劑相比，因其原料來自石油餾分，與原油相似相溶，可剝蝕水流通道中吸附在巖石顆粒表面的殘余油，并擴散到油水界面膜內，解除水鎖，減少水流通道的流動阻力，降低油水界面張力，將滯留地層的殘余油“強洗”出來［2］。

1 臨界膠束濃度

臨界膠束濃度（CMC）是表面活性劑產品的性能評價指標之一，主要用于表面活性劑篩選和多種表面活性劑復配后協同效應的評價［3，4］。

2 實驗部分

2.1 試劑與儀器

試劑：磺酸鹽表面活性劑，油田污水，純水（蒸餾水）。

儀器：DCAT表面張力儀，賽多利斯BS224S電子天平，KDM型調溫電熱套。

2.2 儀器準確性測定

樣品測試前需對表面張力儀準確性進行標定，以確保實驗數據的準確。在293 K下水的表面張力為72.75×10-3mN·m-1，測定純水的表面張力與標準值比對，實驗數據見表1。

表1 儀器準確度測定

由表1可見，DCAT表面張力儀測定表面張力精度較高，扣除純水的精制深度、系統誤差和偶然誤差等影響，該儀器滿足實驗要求［5］。

2.3 實驗參數確定

復合驅用表面活性劑屬單一體的陰離子磺酸鹽類表面活性劑，表面張力的大小與溫度和界面兩相物質的性質有關。油田污水采出溫度為40～60℃，處理后為常溫，分別測定出2個樣品應在25～50℃溫度下的CMC值，以考察溫度對CMC值的影響，結果見表2。

表2 同不溫度下的CMC值

由表2可見，隨著溫度的上升，樣品CMC值呈微弱的上升趨勢。這可能是溫度的升高會破壞疏水基周圍的水結構，影響膠束的聚集形成，使膠束的穩定性減小，CMC值上升。

實驗用磺酸鹽表面活性劑6個樣品活性物含量22%～38%，測定時配制成100 μg/g水溶液。最終確定測定第一點濃度：0 μg/g，測定終點濃度為：25 μg/g，測定次數：30次；數學方法：線性；攪拌速度：1 mm/s；表面張力系統警戒值：8 mg；浸入深度最大值：3 mm；實驗溫度：25℃。

3 結果與討論

3.1 CMC值測定

依據DCAT表面張力儀中表面張力白金板法程序設定進行測定，測定第一點為不加表面活性劑時表面張力（即純水的表面張力），以此判斷儀器系統試驗是否受到污染和實驗數據的準確性。

每個樣品測定CMC 2次，實驗數據誤差滿足精度要求數據準確，取平均值為最終測定結果，以表面張力對表面活性劑的對數作圖，曲線轉折點相對應的濃度即為CMC，6個樣品測定結果見圖1。

圖1 純水配制石油磺酸鹽表活劑CMC曲線

3.2 水質對CMC值測定的影響

實驗用油田污水，來源于克拉瑪依油田69泵站，污水中主要含有原油、固體懸浮物、細菌以及大量的無機鹽，主要理化指標分析見表3。

表3 油田污水理化指標

用離心除油后的油田污水，配制相同濃度磺酸鹽表活劑樣品6個，儀器自動按從高到低順序測定CMC值，與純水配制樣品CMC結果對比見圖2。

圖2 石油磺酸鹽表活劑CMC對比

由樣品純水體系CMC測定結果可知，CMC在6～22 mg/L之間，測定磺酸鹽表性劑6個樣品中1#最小CMC為6.47 mg/L，5#最大CMC為21.45 mg/L。

4 結論

磺酸鹽表面活性劑的CMC測定結果顯示，采用油田污水配制磺酸鹽表面活性劑，其CMC值會下降，表面活性得到提高。

復合驅技術現場應用條件苛刻，單一表面活性劑效果欠佳，需要多劑協同復配，采用表面張力法測定磺酸鹽表面活性劑CMC，可快速確定復配時表面活性劑的濃度，提高評選超低界面張力的表面活性劑的實驗效率，為磺酸鹽表面活性劑在復合驅技術中的更好應用提供理論依據。

［1］李建江.表面活性劑輔助稠油開采新技術［J］.新疆石油科技1999，9（4）：21-24.

［2］史俊.克拉瑪依煉廠石油磺酸鹽組成分析及表面活性研究［J］.石油與天然氣化工，2000，29（5）：247-249.

［3］趙哲，王齊放.表面活性劑臨界膠束濃度測定方法的研究進展［J］.實用藥物與臨床，2010（2）：141-143.

［4］曲景奎.表面活性劑驅油體系中效率與效能定義的應用［J］.化工科技，2004，12（1）：1-4.

［5］任永忠，陳素寧.油田外排污水處理技術及研究進展［J］.安全與環境工程，2011，3（1）：45-50.

Influence of oilfield sewage on critical micelle concentration of sulfonate surfactant

Zhou Hua，Fang Xinxiang，Nie Chunmei，Bai Yun
（Petroleum Refining and Chemical Research Institute of Karamay Petrochemical Co.Ltd.，Karamay 834000，China）

In the middle and later periods of oilfield exploitation,a mass of sewage is generated.In this paper,the critical micelle concentration of surfactant was measured by surface tension method.And the influence of oilfield sewage on the critical micelle concentration of sulfonate surfactant was researched.Besides,experiments were carried out to obtain some regularity,which provide a theoretical basis for the better application of sulfonate surfactant in compound flooding technology.

oilfield sewage;surfactant;critical micelle concentration

TE367.46

A

1671-4962（2017）04-0012-02

2017-03-24

周華，女，工程師，2002年畢業于華東石油學院石油加工專業，現從事煉油化工和石油微生物研究工作。