石油磺酸鹽各活性組分對(duì)二元復(fù)合驅(qū)體系的影響

1、<p>　　石油磺酸鹽各活性組分對(duì)二元復(fù)合驅(qū)體系的影響</p><p>　　摘 要：利用HLPC（高效液相色譜）對(duì)SLPS（勝利石油磺酸鹽）進(jìn)行了單、雙、多磺酸鹽的檢測(cè)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明HLPC可以簡(jiǎn)便快捷的檢測(cè)SLPS中各組分的含量；并通過(guò)對(duì)SLPS進(jìn)行分離，得到了富含單磺酸鹽的組分h和富含雙磺酸鹽、多磺酸鹽的組分d、e；通過(guò)對(duì)孤島東區(qū)油水界面張力檢測(cè)，組分h具有很好的界面活性，可以將油水界面張力降至超低

2、，而組分d、e界面活性差，不能有效的降低界面張力，同時(shí)組分d、e含量的提高會(huì)引起界面張力的提高；通過(guò)測(cè)定不同組分對(duì)HPAM（部分水解聚丙烯酰胺）粘度的影響，表明組分h對(duì)HPAM粘度影響較小，而組分d、e對(duì)HPAM具有很強(qiáng)的降粘作用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)位撬猁} 多磺酸鹽 高效液相色譜 極性萃取 界面張力 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TE357.46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編

3、號(hào)：1003-9082（2014）05-0378-02 </p><p>　　石油磺酸鹽是油田常用的一種驅(qū)油用表面活性劑，含有活性物、未磺化油、無(wú)機(jī)鹽等組分。由于原料油成分復(fù)雜，不同地區(qū)和不同批次的原料油差異也很大，加之磺化劑和磺化條件不同，所得到的磺化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性能差異很大，這些不確定因素導(dǎo)致合成出的石油磺酸鹽產(chǎn)品性能不穩(wěn)定[1]。為了便于試驗(yàn)研究，要對(duì)石油磺酸鹽的組分通過(guò)極性萃取分離，并通過(guò)HLPC進(jìn)行分析

4、[2]。另外，石油磺酸鹽的組成、分子結(jié)構(gòu)、當(dāng)量及當(dāng)量分布等性質(zhì)的分析評(píng)價(jià)對(duì)于開(kāi)展石油磺酸鹽的理論研究及指導(dǎo)其在三次采油中的應(yīng)用至關(guān)重要。通過(guò)對(duì)PS中各組分的研究，發(fā)現(xiàn)PS體系中的多磺酸鹽對(duì)界面張力、聚合物粘度都有著直接的影響。 </p><p>　　一、SLPS中活性物的萃取分離 </p><p>　　一般情況下多磺酸鹽的極性最強(qiáng)、雙磺酸鹽次之、單磺酸鹽極性最弱，所以通過(guò)極性萃取可以在一定

5、程度上對(duì)不同組分的磺酸鹽進(jìn)行分離。通過(guò)界面張力測(cè)定，可以分析各組分磺酸鹽對(duì)界面張力的貢獻(xiàn)。 </p><p>　　1.實(shí)驗(yàn)儀器及藥品 </p><p><b>　　2.實(shí)驗(yàn)步驟 </b></p><p>　　稱取100g石油磺酸鹽產(chǎn)品，轉(zhuǎn)入1000ml分液漏斗中，加入750ml50%異丙醇水溶液，混合均勻，用400ml正戊烷，分三次萃取。將上層

6、溶液收集，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、烘干后，稱取未磺化油質(zhì)量。 </p><p>　　下層溶液用700ml苯進(jìn)行萃取，第一次用苯300ml、隨后每次用200ml。上層溶液收集后，在80℃旋轉(zhuǎn)真空蒸發(fā)，得到組分a，稱重。苯萃取后的下層溶液，用400ml氯仿分三次萃取，得到組分b，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)并烘干，稱重。將氯仿萃取后的溶液蒸干后，溶于750ml 仲丁醇水的飽和溶液中，用450ml蒸餾水分三次萃取，得到組分c，以及剩余組分d，然后分別烘

7、干、稱重。 </p><p>　　3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論 </p><p>　　將極性萃取所得各活性物組分進(jìn)行PLPC分析，檢測(cè)其單、雙、多磺酸鹽含量。對(duì)活性物峰面積進(jìn)行積分。通過(guò)極性萃取法對(duì)石油磺酸鹽中的各組分進(jìn)行萃取，隨著萃取劑極性的增加，萃取層單磺酸鹽含量減少，雙磺酸鹽和多磺酸鹽含量增加。最終的萃余層含有大量的雙、多磺酸鹽。未磺化油、苯、氯仿萃取相中磺酸鹽成分十分相似，以單磺酸為主，含有

8、少量的雙磺酸鹽和多磺酸鹽。這部分磺酸鹽具有較高的當(dāng)量和較強(qiáng)的油溶性。可以將這三部分磺酸鹽混合為組分h。 </p><p>　　仲丁醇飽和水溶液萃取相中的磺酸鹽以雙磺酸為主，同時(shí)含有一定量的低當(dāng)量單磺酸鹽，多磺酸鹽含量較高。萃余相中主要是親水性很強(qiáng)的雙磺酸鹽和多磺酸鹽，單磺酸鹽含量較少。 </p><p>　　單、雙、多磺酸鹽的親油性依次減弱，親水性依次增強(qiáng)。對(duì)于三次采油而言，不同的油水體系

9、對(duì)磺酸鹽的當(dāng)量分布要求不同，一般輕質(zhì)原油需要較低的當(dāng)量分布，而重質(zhì)原油需要當(dāng)量較高的磺酸鹽。注入水礦化度對(duì)磺酸鹽也有很大的影響，礦化度越低，需要的磺酸鹽當(dāng)量要求越高?？梢?jiàn)，對(duì)石油磺酸鹽進(jìn)行極性分離，具有十分重要的意義，可以根據(jù)不同的油水條件對(duì)磺酸鹽進(jìn)行選擇和復(fù)配。 </p><p>　　二、各組分對(duì)界面張力的影響 </p><p>　　1.實(shí)驗(yàn)儀器和藥品 </p><p

10、><b>　　2.實(shí)驗(yàn)步驟 </b></p><p>　　將SLPS分離組分h、d、e用勝利油田孤島東區(qū)注入水配制成0.3%濃度的活性水；分別用h、d、e檢測(cè)油水界面張力；將h分別與d、e組分復(fù)配，檢測(cè)油水界面張力；界面張力測(cè)定溫度70℃，轉(zhuǎn)速5000rpm。 </p><p><b>　　3.結(jié)果與討論 </b></p>&

11、lt;p>　　單一的組分h具有很強(qiáng)的界面活性，可以將油水界面張力降至超低。而單一的d、e組分都不能有效的降低油水界面張力。在組分h中加入組分d、e，界面張力都會(huì)升高，e升高速度快于d。e是仲丁醇飽和水溶液的萃余相，其親水性要強(qiáng)于d，同時(shí)雙磺酸鹽和單磺酸鹽含量高于d。從表3中可以看到，對(duì)于孤島東區(qū)油水體系親水性強(qiáng)的磺酸鹽組分會(huì)在很大程度上導(dǎo)致界面張力的升高。由于e的親水性高于d，其對(duì)界面張力的影響更為顯著。 </p>

12、<p>　　表活劑之所以可以降低油水界面張力是因?yàn)楸砘顒┓肿涌梢栽谟退缑嫔细患?，其親油基進(jìn)入油相親水基進(jìn)入水相，從而加強(qiáng)了油水分子間的相互作用，使界面張力降低。表活劑分子在油水界面上富集，必須具有合適的HLB值和親油基結(jié)構(gòu)[3-5]。SLPS的親油基團(tuán)主要為直鏈或直鏈飽和烴。由于石油結(jié)構(gòu)復(fù)雜和磺化反應(yīng)中副反應(yīng)的存在，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通過(guò)極性萃取可以按照HLB值的不同在一定程度上將復(fù)雜的磺酸鹽組分進(jìn)行分離，具體到石油磺酸鹽則表

13、現(xiàn)為對(duì)不同親油基鏈長(zhǎng)和不同磺酸基數(shù)目組分的分離。 </p><p>　　三、磺酸鹽各活性組分對(duì)聚合物粘度的影響 </p><p>　　勝利油田二元復(fù)合驅(qū)，以HPAM 和SLPS復(fù)配。注入液粘度是重要參數(shù)，如果SLPS對(duì)其粘度影響太大，則無(wú)法發(fā)揮HPAM的調(diào)剖作用，無(wú)法有效的擴(kuò)大波及系數(shù)，使驅(qū)油效果降低。 </p><p>　　3.1實(shí)驗(yàn)儀器及藥品 </p>

14、;<p><b>　　2.實(shí)驗(yàn)步驟 </b></p><p>　　將孤島東區(qū)HPAM配制成1800ppm聚合物溶液，室溫老化24h；分別用SLPS組分h、d、e配制成0.3%、0.5%、0.9%三個(gè)濃度的溶液；放入70℃恒溫水浴，每間隔24h測(cè)一次粘度。 　　3.結(jié)果與討論 </p><p>　　不同組分對(duì)HPAM粘度的影響是不同的。組分h對(duì)HPAM粘

15、度的影響較小；組分d、e對(duì)HPAM的影響較大，粘度下降迅速，并在2d達(dá)到最低值，此后粘度穩(wěn)定在最低值附近。 </p><p>　　表活劑分子和HPAM之間存在氫鍵、絡(luò)合、吸附等復(fù)雜的作用[6-9]。在聚合物的水溶液中，HPAM分子量比較大，在溶液的存在狀態(tài)、舒展程度直接影響溶液的整體粘度：偶極水分子通過(guò)吸附或者氫鍵在聚合物分子周圍形成溶劑化層或者成為束縛水，同時(shí)因?yàn)閹щ娀鶊F(tuán)的靜電斥力而使聚合物分子更加舒展，無(wú)規(guī)線

16、團(tuán)的體積增大，這就使得分子運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力增大，流動(dòng)阻力增加，溶液的粘度增加。表觀粘度是直接影響聚合物溶液流度控制作用的指標(biāo)，它取決于聚合物在特定溶劑中的分子尺寸、數(shù)量以及空間結(jié)構(gòu)。加入表面活性劑后，由于兩者之間的相互作用會(huì)改變聚合物分子的構(gòu)象，進(jìn)而改變聚合物分子之間、聚合物分子與溶劑分子之間的內(nèi)摩擦力，導(dǎo)致宏觀溶液粘度的變化[10]。 </p><p>　　HPAM之所以能夠提高水溶液的粘度，是因?yàn)镠PAM高分子

17、鏈在水溶液中舒展，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而阻礙了水分子的運(yùn)動(dòng)。HPAM在水溶液中的舒展?fàn)顟B(tài)主要取決于HPAM分子與水分子的氫鍵作用，以及HPAM的分子完整程度。SLPS是陰離子表活劑，其親水基是磺酸銨不會(huì)與HPAM形成氫鍵，但是磺酸銨在水中電離出NH4+。HPAM親水基為羧酸銨，加入SLPS后在溶液中引入了大量的NH4+，從而使HPAM親水基的雙電層壓縮，降低其與水分子的作用，從而使HPAM分子伸展程度不足，造成了粘度降低。SLPS中的h、d

18、、e組分分子量依次降低，在加入相同質(zhì)量濃度各組分的情況下，分子量越低引入體系的NH4+也會(huì)越多，這樣對(duì)HPAM粘度的影響就會(huì)更加顯著。 </p><p><b>　　四、結(jié)論 </b></p><p>　　1.利用HPLC可以快速準(zhǔn)確的檢測(cè)SLPS中單、雙、多磺酸鹽含量； </p><p>　　2.通過(guò)極性萃取可以分別得到富含單磺酸鹽、雙磺酸鹽

19、和多磺酸鹽的活性組分； </p><p>　　3.對(duì)孤島東區(qū)油水體系，多磺酸鹽和雙磺酸鹽組分的界面活性差，無(wú)法有效降低油水界面張力，并且會(huì)在很大程度上影響單磺酸鹽組分的界面活性； </p><p>　　4.對(duì)孤島東區(qū)油水體系，多磺酸鹽和雙磺酸鹽會(huì)極大的減小HPAM水溶液的粘度。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p>

20、;<p>　　[1]王鳳清、王玉斗、吳應(yīng)湘，驅(qū)油用石油磺酸鹽的合成與性能評(píng)價(jià)，中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然版），2008，2（32）：138-141 </p><p>　　[2]田志銘，高效液相色譜柱切換技術(shù)在油相內(nèi)石油磺酸鹽分析中的應(yīng)用，油氣地質(zhì)與采油率，2006，13（5）：81-82. </p><p>　　[3]呂玲、黃志宇、鄒長(zhǎng)軍， 三次采油用石油磺酸鹽體系的界面張力及其

21、影響因素，內(nèi)蒙古石油化工，2006，6：122-127 </p><p>　　[4]陳詠梅、徐峰、張睿，石油磺酸鹽水溶液及其油/ 水平衡體系，物理化學(xué)學(xué)報(bào)，1999，5（19）：789-794 </p><p>　　[5]于芳、范維玉、南國(guó)枝，石油磺酸鹽組分的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，石油學(xué)報(bào)（石油加工），2008，2（24）：204-212 </p><p>　　[6]曹緒

22、龍、蔣生祥， 陰離子表面活性劑與聚丙烯酰胺間的相互作用，高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)，2002，9（19）：866-869 </p><p>　　[7]方曉雯：、趙濉、袁漢珍等，正十二烷基硫酸鈉在聚丙烯酰胺溶液中聚集的1H NMR研究，波普學(xué)雜志，2003，2（20）：121-127 </p><p>　　[8]樊明紅，表面活性劑與聚合物相互作用的研究，哈爾濱工程大學(xué)碩士畢業(yè)論文，2004 </

23、p><p>　　[9]王紅艷，二元復(fù)合化學(xué)驅(qū)油體系及聚表相互作用研究，工程碩士學(xué)位論文，2006 </p><p>　　[10]Yan Li、Jan C.T Kwak.Rheology and Binding Studies in Aqueous Systems of Hydrophobically Modified Acrylamide and Acrylic Acid Copo]ymers