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驱油用石油磺酸盐结构与性能研究

齐晶  
【摘要】: 目前三次采油用表面活性剂主要是重烷基苯磺酸盐和石油磺酸盐。重烷基苯磺酸盐只有在强碱条件下才能表现出良好的油水界面性能,而强碱对地层会造成严重破坏,因此,开发能在弱碱条件下使用的表面活性剂驱油体系具有重要意义。石油磺酸盐在弱碱条件下具有良好的油水界面性能,且价格低廉,是下阶段重点开发的品种。但是石油磺酸盐产品质量极不稳定,难以达到稳定高效驱油的要求,因此需要对其结构性能关系进行深入研究,确定其中的关键组份。 本文采用液液萃取法将石油磺酸盐分离成当量不同的三个组分,对其进行结构与性能研究。采用电喷雾质谱法、红外光谱法、~1H-NMR、~(13)C-NMR以及元素分析法考察了石油磺酸盐三个组分的组成结构。分别考察了石油磺酸盐及其组分的油水动态界面张力行为。结果表明,苯萃取的组分(当量为400左右)降低界面张力的能力远胜于另外两个组分,所以前者在降低界面张力中起着关键作用。但是,分离前的石油磺酸盐比分离出来的任何一个组分的界面性能都要好,在最佳条件下可将动态界面张力降到10~(-5)mN·m~(-1),说明各组分间存在着协同效应。但是,这些组分仍然是混合物,无法进一步考察表面活性剂分子结构与性能的关系,因而有必要合成系列烷基芳基磺酸盐纯化合物。 本文从分子设计角度出发,合成了系列烷基芳基磺酸盐表面活性剂。研究了筛选出的催化剂催化芳烃(包括苯、甲苯、二甲苯、四氢萘、甲基萘)与烯烃的烷基化反应,考察了反应条件对烷基化反应的影响,优化条件后可使烯烃转化率达到98%以上,产物选择性达到100%。采用发烟硫酸对合成的烷基芳烃中间体进行磺化,经分酸、中和、除盐后得到系列烷基芳基磺酸盐表面活性剂,采用两相滴定法确定纯度在95%以上,采用ESI/MS和IR对系列磺酸盐产品进行表征。 研究了系列长链烷基芳基磺酸盐表面活性剂驱油体系与大庆原油间的动态界面张力行为。详细考察了表面活性剂浓度、碱度及盐度对各表面活性剂驱油体系界面张力行为的影响。结果表明,动态界面张力在合适的条件下可以达到超低,其最小值在最佳条件下甚至可达10~(-6)mN·m~(-1)。 考察了高纯度的烷基芳基磺酸盐表面活性剂复配体系的动态界面张力行为。复配结果表明,复配后体系的界面活性要好于单一体系的界面活性,不同分子量的表面活性剂复配后能大幅提高驱油体系降低界面张力的能力,界面张力能在很长时间内一直维持超低。


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