耐温耐盐型表面活性剂及其在油田中的应用

耐温耐盐型表面活性剂及其在油田中的应用

王业飞１，李继勇２，赵福辟１

（１．山东东营石油大学石油工程系，山东东营２５７０６１；

２．胜利石油管理局采油工艺研究院，山东东营２５７０００）

摘要：提出西种结构的表面活性剂，考察了它们的耐温耐盐性能。水溶液在２５０℃温度下处理７２ｈ来观察到明显的分解，表明它们能耐高温；在矿化度大干１０００∞舭，钙镁离子大于

５０００ｍ∥ｕ拘水中仍表现出良好的表面活性，说明它们具有优异的耐盐性能，且盐含量越高，表

面活性越强；在盐酸中也表现出极好的表面活性；防垢试验表明它们是一种表面活性刺型的防

垢荆，研究了它们作为苛刻条件下的地层驱油剂、油井化学吞吐荆、酸液添加剂的油田应用效

果，表明该表面活性剂在油田中具有广泛的应用前景。

关键词：表面括性刺；耐温；耐盐；油田ｊ应用、

中图分类号：１删２３．９９文献标识码：Ａ文章编号：１００６—７２６４（２０∞）ｓｌ一０１３０—０３

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表面活性剂在油田中具有广泛的应用，目前使用

晟广泛的是非离子型和阴离子型表面活性剂，如聚氧

乙烯辛基苯酚醚（０Ｐ型）和石油磺酸盐（Ｐｓ）。但这缺点，是一类性能优良的表面活性剂Ｌ】’２ｊ。１表面活性剂的结构试验中用到两种非离子一阴离子型表面活性剂即两类表面活性剂都不能单独适用于温度和水矿化度高

的条件。非离子型表面活性剂存在浊点，外界温度高

于浊点，表面活性剂即从水中析出；阴离子型表面活

性剂则会在高矿化度的水中析出。于是提出了一类新

的、适合高温、高水矿化度条件下使用的非离子一阴

离子型两性表面活性剂，这类表面活性剂既保持了非

离子、阴离子型表面活性剂的优点，又克服了各自的醚羧酸盐型和醚磺酸盐型，均为实验室自制，它们的非离子基团为氧乙烯基，阴离子基团分别为羧基和磺酸基，其结构式如下：醚羧酸盐型为ＮＰＣ一９。ＲＯ（ＣＨ２ｃＨ２０）９ｃＨ２ＧｏｏＮａ，简写ＲＯ（ｃＨ２ｃＨ２０）９ｃＨ２ｃＨ２ｓ０３Ｎａ，简醚磺酸盐型写为ＮＰＳＯ一９。

收作稿者日筒期介

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男男男湖山广北东东天章广门丘州＿＜＿＜凡讲工教师程授陴，博士硬导；大学本科

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式中：Ｒ为辛基苯，９为氧乙烯聚台度。耐盐能力的提高。由于温度升高引起上述两种非离子２表面活性剂的耐盐性能一阴离子型两性表面活性剂的非离子基团亲水性下降

表面活性剂耐盐性能的评价是在１％表面活性剂与阴离子基团亲水性增加可部分抵消．从而导致表面水溶液中加入不同数量的Ｎａｃｌ或ｃａｃｌ２后在印℃恒活性剂的性质对温度的变化不敏感，表现出优异的耐温静置２４ｈ后离心，观察有无新相析出，以不析出新温性能。如用ＮＰｃ一９配制的中相微乳相态稳定；两相的最大Ｎａｃｌ或ｃａａ，浓度来评定表面活性剂的耐盐种表面活性剂在３０℃及９０℃下的起泡能力变化不大。性能。４防垢性能

试验表明，ＮＰｃ一９和ＮＰｓＯ一９均能溶解于目前油田防垢剂的研究与应用多集中于有机磷酸３０００００ｒＩ∥Ｌ的Ｎａｃｌ水溶液中而不析出新相。在盐和聚台物两种类型上，而表面活性剂类型的防垢剂５０００ｒｌ∥Ｌ的ｃａＣｌ２水溶液中也不析出新相。图ｌ是研究较少，非离子一阴离子型两性表面活性剂是目前ＮＰＣ一９和ＨＰｓＯ一９在ｌｏ００００删∥ＬＨａｃｌ且含报道具有防垢作用的表面恬性剂。

５０００ｍ∥Ｌｃａｃｌ２水溶液中的浓度一表面张力曲线。按照中华人民共和国石油天然气行业标准

－—．－眦一９ｓＹ／Ｔ５６２３～９３油田用防垢剂性能评定方法进行了上述

—－＿Ｈ碍０—９两种表面活性剂抑制Ｃａｓｏｄ垢的性能试验。试验结果

｛砷见图２，

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浓度（％）

图１两种表面活性剂的表面张力

从图ｌ可以看出，ＮＰｃ一９和ＮＰｓＯ一９在高矿化浓度（唱／Ｌ）

度、高二价阳离子的水中表现出良好的表面活性。而

且试验还表明两种表面活性剂降低水表面张力的能力图２两种表面活性荆的防垢性能随盐含量的增加而增强。同样．在盐酸中也表现出极

好的表面活性，０．０２％的ＮＰＣ一９即可把１６％的盐酸从图２可以看出，两种表面活性剂具有优是的防溶液的表面张力降低至３０ｍＮ／ｍ。这为表面活性剂作垢性能，在浓度为３０ｎ∥Ｌ～４０ｒ塘／Ｌ时，防垢率均可高矿化度地层驱油剂和酸液添加剂奠定了基础。达９０％以上。因此该表面活性剂是具有多种用途的３耐温性能化学剂。

３．１结构耐温性５油田应用

将两种表面活性剂水溶液封于安瓿瓶中，在目前ＮＰＣ一９生产已经工业化，它可单独使用．２５０℃处理７２ｈ后发现表面活性剂浓度完全不发生变也可同其他化学剂复配使用…，在油田方面已开展以化，表明未发生分解，因此表面活性剂有很好的高温下两方面的应用．其应用情况简单介绍如下。稳定性。５．１作油井化学吞吐剂、地层驱油剂的应用情况３．２性质耐温性油井化学吞吐剂是指从油井注人化学剂焖井一段

一般来讲，非离子型表面活性剂的耐盐能力随温时间后能使油井增产的化学剂。表面活性剂作油井化度的升高而降低，而阴离子型表面活性剂则相反，其学吞吐剂是通过表面活性剂的乳化、润湿反转、降低耐盐能力随温度的升高而增强。这是因为随着温度的油水界面张力等作用提高油井产量的。升高，非离子型表面活性剂的亲水基团如．ｏＨ、地层驱油剂是指从水井注入提高注入水的洗油效一ｃＨ：ｃ心Ｏ一等与水分子形成的氢踺减弱，表面活性率而提高原油采收率的化学剂，其机理仍是降低油水剂的亲水性能下降，耐盐能力降低。阴离子型表面活界面张力、乳化、润湿反转等。性剂的离子基团的亲水性随温度升高而增强，有利于由于ＮＰＣ一９具有很好的耐温耐盐性能，因此特

＿嗣蚕蛋圜！旦些兰曼壁堂苎望鲞堡型！别适合于高温高矿化度条件下使用。４２２８４．８ｔ。在稠油疏松砂岩油藏实施固砂解堵酸化

１９９７年至１９９８年，中原油田采油二厂应用ＮＰｃｌｌ井次，有效９井次，累计增产原油８３２４．８ｔ。一９在１５口油井上实施化学吞吐采油，累计增产原６结论

油６∞叭。（１）研究的两种非离子一阴离子型两性表面活性

Ｎｐｃ一９与石油磺酸盐复配作高矿化度地层驱油剂耐温耐盐，在酸液中表现出良好的表面活性，并有剂已在中原油田采油二厂濮城油田濮四南块、中原油优良的防垢作用。

田采油三厂卫５８块实施提高采收率试验，目前进展（２）油田应用表明，上述表面活性剂作高温、高良好。矿化度的地层驱油剂、油井化学吞吐剂和酸液添加剂５．２作酸液添加剂的应用情况等具有广泛的应用前景。

ＮＰｃ一９可作酸液的缓速剂、助排剂并兼有一定参考文献：

的缓蚀作用。：１．ＨｏｄｙｓｏｎＰＫＧ，ｅｌ出．Ａｌｋ—ｅｄ砷ｘｙ—ｅｔｌ删＿．ｅ８ｔ山ｈｕ把，Ｔｗｏ

以Ｍ）ｃ一９作酸化添加剂的酸化技术在胜利油田ｌｅｃＩｌｒＩｉ叩ｓｆｏｒｉ…ｐ１０ｉＩｌｇ８州ｅｂｃ咄ｌｖ∞ｉ０珊【ＪＪ．ＪＡＯｃｓ，河口采油厂针对两类油藏即高温低渗油藏和稠油疏松１９９０，６７（１１）：７３０一７３２．

砂岩油藏实施，取得了明显的经济和社会效益。：２］Ｋ她ｌｏｕｃ∞。驴．ｓＬＩｒ鼬删ｂｆｌＩｌｉｄ“ｔａｂｌｅｆ。ｒｕｓｅ血ｗａ删ｏｏｄ

从１９９７年１月至１９９９年２月，在高温低渗油藏ｏｄＩＭＭｅＨｍｅｄｍｄ：Ｐ］．ｕｓ：４３７３７１１，１９８２．实施解堵酸化２５井次＋有效２２井次．累计增油［３ｊ王业飞，赵福麟醚羧酸盐及其与石油磺酸盐和碱的复

配研究？Ｊ］．油田化学，１９９８，１５（４）：３４０—３４３

（上接第１２９页）加。另一方面，从离子强度（Ｉ＝Ｃ访２／２）的意义可

表４矿化度（钙镁总浓度】与乳状液粘度的关系知，矿化度增加时，体系的离子强度也随之增加，将

牯度／ｒＴｌＰａ－ｓ使体系中沉淀减少。由此可知，矿化度的增加将对体

温度／℃系产生两种作用相反的影响。离子强度的影响在此是

吲Ｌ吲Ｌ吲Ｌ叫Ｌ１１７２３４３５０７００２０∞

ｍ∥Ｌ次要的，增加矿化度主要是使钙、镁离子的含量增

３０４４．０６２．１６３８６５１０５加，从而造成磺酸盐的沉淀损失。

印总之，Ｓ一５降粘剂在硬水中对稠油的乳化能力

２８．４４９．９４９９５ｌ９Ｉ

仍较强。

注：ｓ一５降粘剂浓度为３×１０，所用稠油是单家寺稠油。３结论

（１）相对分子质量适中的聚合物型ｓ一５降粘剂

由表４可知．水的矿化度越高，所形成的乳状液对胜利单家寺稠油、胜利草桥稠油和辽河高升稠油有粘度就越高。同时观察到矿化度越高，形成的乳状液很好的降粘效果，降牯率在９９％左右。稳定性也越差。矿化度对体系主要有两方面的影响，（２）聚合物型ｓ一５降牯剂耐高温性强，可耐首先从磺酸盐沉淀溶解平衡的角度来解释【２Ｊ。磺酸盐３５０℃的高温。

同钙、镁离子的反应可表示为：（３）聚合物型Ｓ一５降牯剂抗盐性较强，在总离

２ＲＳＯ＇Ｎａ２＋ｃａ２＋＋２ｃｌ＝ｃａ２＋（Ｒｓ０３一）２＋２Ｎａａ子浓度为１０００００ｎ－叽时降粘效果较好。当模拟地层水中的钙、镁离子含量增加时，矿化参考文献：

度增加，此时磺酸盐的沉淀溶解平衡将向生成沉淀的［１］赵秉巨，闰峰，李栋林，等．精细石油化工［Ｊ］复配型方向移动，磺酸钙（镁）沉淀增加，则磺酸盐的损失高粘原油降粘降凝剂，１９９９（６）：３０一３２增加，活性水的有效浓度降低，因而乳状液的粘度增［２］杨承志．化学驱理论与实践［Ｍ］北京：石油工业出版社．１９９６．