化工设计通讯 油气开采 ＯｉＩ ａｎｄ Ｇａｓ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ 第４２卷第ｌｌ期 ２０１６年ｌｉ月 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ 采油中重烷基苯磺酸盐的界面性质和驱油机理 冯桂权 （大庆油田化工有限公司技术开发研究院，黑龙江大庆摘１６３４５３） 要：重烷基苯磺酸盐是一种重要的化学物质，可作为表面活性剂，应用于石油开采作业中。但它的原料组成成分较为 复杂，因而在驱油中，将受自身化学物质的限制，呈现差异性驱油效果。为此，为了满足当前石油开采工作实施要求，应针对 重烷基苯磺酸盐界面性质和驱油机理多样性特点，进行研究，继而结合研究结果，提高石油开采作业效率。从重烷基苯磺酸盐 化学性质分析入手，详细阐述了其界面性质和驱油机理表现的实证研究结果。 关键词：采油；重烷基苯磺酸盐；界面性质；驱油剂 中图分类号：ＴＥ３９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－６４９０（２０１６）１１－００１５—０２ Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｈｅａｖｙ Ａｌｋｙｌｂｅｎｚｅｎｅ Ｓｕｌｆｏｎａｔｅ ｉｎ ｏｉｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｉｌ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ＦｅｎｇＧｕｉ—ｑｕａｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｅａｖｙ ａｌｋｙｌｂｅｎｚｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｏｉｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｂｕｔ ｉｔｓ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｓ ｍｏｒｅ ｃｏｍｐｌｅｘ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｎ ｔｈｅ Ｏｉ１ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ｗｉｌｌ ｂｅ ｌｉｍｉｔｅｄ ｂｙ ｉｔｓ ｏｗｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ，ｓｈｏｗｉｎｇ ａ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｏｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｏｉｌ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｗｏｒｋ ｏｆ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ａｉｍｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｈｅａｖｙ ａｌｋｙｌｂｅｎｚｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅｓ ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｏｉｌ ｆｌｏｏｄｉｎｇ，ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｈｅａｖｙ ａｌｋｙｌｂｅｎｚｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｎｄ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｒａｃｉａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｏｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ；ｈｅａｖｙ ａｌｋｙｌｂｅｎｚｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅ；ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｏｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｇｅｎｔ 重烷基苯磺酸盐，作为一种复合型化学物质，是磺化物 处理后，放置于真空干燥，供实验使用［２】。除此之外，为了实 和烷基苯烷两种物质经过化学反应作用而形成，它在石油开 现重烷基苯磺酸盐界面性质和驱油机理的测定，也应在实验 采中的应用，可在三次采油过程中保证石油质量。因而，为 仪器准备工作中，配备ＪＪ２０００Ａ旋转滴界面张力／接触角测量 了满足石油开采要求，应提高对重烷基苯磺酸盐化学物质使 仪和数控超级恒温水浴，就此满足实验需求。 用问题的重视，同时，深入了解其驱油剂使用机理，最终有 其次，在实验方法选择过程中，为了满足实验需求，应 效改进现代石油开采技术。以下就是对采油中重烷基苯磺酸 注重运用实验中配置的ＪＪ２０００旋转滴界面张力／接触角测量 盐物质性质表现问题的详细阐述。 仪，测定瞬时界面张力。然后，在界面张力测定后，配置水相， １重烷基苯磺酸盐化学性质 而水相由已经分离出的各族组分，即二烷基苯、烷基、烯烃、 为了深入了解重烷基苯磺酸盐界面性质和驱油机理，应 单烷基苯等组成。同时，为了保障原油质量和矿化水质量，在 首先探究其化学性质。而由于重烷基苯磺酸盐属于磺酸盐中 实证研究过程中，采用了全国著名油田中高质量的原油，且 的一种，因而在石油开采作业中的应用，可很好的降低油与 注重设定原油的平衡张力为１２０ｍｉｎ后的测定值，而在测定值 水间界面张力能力，满足油与水分离需求【１】。同时，从重烷 实际测定期间，保证仪器的旋转速率为３ Ｏ００ｒ／ｍｉｎ，同时，其 基苯磺酸盐实际使用角度来看，其也可作为石油开采作业中 时间为１２０ｍｉｎ，实验环境温度为４５℃，就此保障瞬时界面张 表面活性剂，而在表面活性剂使用中，其原料成分较为复杂， 力界定结果的精准性。除此之外，在实际测定期间，为了符 且受产品组成和形成的影响，表现出产品间驱油性能差异现 合实验条件，也应在实验过程中，将各个体系的表面活性剂 象，即驱油效果不太理想。 总浓度控制在Ｏ．１％，而Ｎａ２ＣＯ 浓度为０．６％，由此获取实验测 由于重烷基苯磺酸盐是极强性化合物，因而，在电离作 定结果，探究重烷基苯磺酸盐界面性质和驱油机理的具体表 用下，可电离出Ｎａｔ、［Ｒ－Ｃ Ｈ ．ＳＯ 】。同时，由于重烷基苯磺 现【３】０ 酸盐是同系物混合物，因而，其主要由单烷基苯磺酸盐组成， 再次，在重烷基苯磺酸盐实验测定期间，应结合１９７６年， 而『Ｍ－Ｎａ］负离子是其ＥＳＩ‘质谱图中离子峰，且每个离子峰组 Ｃａｙｉａｓ等所提出的等效烷烃数ＥＡＣＮ概念，针对重烷基苯磺 分的摩尔分子量相差１４的整倍数，即基于重烷基苯磺酸盐化 酸盐油相进行测定，同时，注重在实际测定过程中，采取长 学性质全面了解的基础上，可针对其界面性质和驱油机理进 链单烷基苯磺酸盐测定方式，测定等效烷烃数在１０左右的实 行实证研究。 验对象，最终确定实验各个体系中所呈现的界面张力，达到 ２重烷基苯磺酸盐界面性质和驱油机理实证研究 最佳的物质探究状态。 ２．１实验部分 ２．２实验结果 首先，在实验化学试剂和仪器准备过程中，需通过硅胶柱 ２．２．１界面性质 冲洗色谱法，分离重烷基苯，而后获得二烷基苯、烷基、烯烃、 经过１２０ｍｉｎ原油与矿化水测定结果可知，本次实验中， 单烷基苯、二烷基茚萘满、烷基萘、极性物、多苯烷若干个组分， 各个体系矿化度均在０－１０ｇ／Ｌ之间，同时，若将其矿化度按照 而其中，二烷基茚萘满含量小于等于２０％。同时，基于分离 由高到低的顺序排列，那么其界面张力测定结果均在５ｇ／Ｌ以 工作完毕的基础上，应进行磺化实验反应。即在反应温度为 上，而各组分磺酸盐界面张力由高到低的排列顺序为：二烷 １０℃，ＳＯ ：原料＝（０．８～０．９）：１的基础上，让分离得到的 基苯磺酸盐、多苯烷磺酸盐、单烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐， 组分与液体ＳＯ 在二氯乙烷溶液中进行反应作用，且在磺化反 其中，当烷基萘磺酸盐达到平衡状态时，其界面张力将达到 应处理期间，注重蒸除溶剂，而后，用ＮａＯＨ中和磺化产物， １０。。ｍＮ／ｍ。即经实验研究可知，重烷基苯磺酸盐界面张力数 并待中和处理后，以石油醚萃取未反应物，最后经乙醇脱盐 值较大，因而，在将重烷基苯磺酸盐与矿化水混合时，如若 其界面张力过高，那么将呈现出不易稀释的问题，同时，此 收稿日期：２Ｏ１６－Ｉｌ１一ｌ９ 时重烷基苯磺酸盐、原油成分多，而矿化水成分较少，继而 作者简介：冯桂权（１９８１一），男，黑龙江大庆人，工程师，主要从 （下转第４６页） 事技术开发。 ・１５・ 第４２卷第１ｌ期 ２０１６年１１月 工艺与设备 Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｑｕｉｒ｝ｍｃｎｔ 化工设计通讯 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ 未配备电加热器，只有一个蒸汽加热器，所以只能提高蒸汽 打开再生气冷吹阀门ＫｖＯ１２１３，关闭加热阀门ＫＶ０１２１２，调 压力与温度，从而提高再生气的温度。 整再生气量至６０Ｏ００ｍ （标）／ｈ，当入口温度降至常温且与出 ４．１加热阶段 口温度的温差小于１０℃，冷吹结束，冷吹大约３ｈ；分子筛吸 先将低压蒸汽压力提高到１．１ＭＰａ，温度提高到２１０℃，再 附器Ｓ０１２０１Ｂ再生结束，切换至分子筛吸附器ＳＯ１２０１Ｂ吸附， 生气量控制在５２Ｏ００ｍ （标）／ｈ，并逐渐提高到６９Ｏ００ｍ３（标） 分子筛Ｓ０１２０１Ａ再生，等分子筛吸附器Ｓ０１２０１Ａ再生结束， ／ｈ。打开分子筛ｓ０１２０１Ａ入口阀ＫＶ０１２０１、出口阀ＫＶ０１２０３， 重复以上步骤再次再生分子筛吸附器Ｓ０１２０１Ｂ，如此往复３次。 开车再生气阀门Ｖ０１２２２，再生气加热阀门ＫＶ０１２１２，分子筛 ５结束语 Ｓ０１２０１Ｂ再生气入口阀、ＫＶ０１２０６，出口阀ＫＶ０１２０８，调节 此次分子筛吸附器进水事故主要是由于循环水加药不规 流量至５２Ｏ００ｍ （标）／ｈ，联系蒸汽管网控制低压蒸汽压力再 范引起，水处理装置是化工厂运行的基础，应该加强管控。 １．１ＭＰａ，温度２１０℃。此时再生气温度可以大到２００℃，基本 同时，在空分设备运行过程中，针对工艺参数偏离正常范围 和采用电加热器工艺的特殊再生再生气温度相同，加热至分子 或大幅度波动的现象，应该认真、全面的分析原因，并及时 筛Ｓ０１２０１Ｂ再生气出口达到１５０℃。共用时１０ｈ。 采取正确的方法予以处理，从根本上解决问题，保证空分设 ４．２冷吹阶段 备的安全、稳定、健康运行，进而保证全厂的正常生产。 当出口温度达到１５Ｏ℃，将分子筛Ｓ０１２０１Ｂ转入冷吹状态， ◆－◆－．－●＿．－ ◆・－’ 。◆－－－● ＿◆ ◆－◆０◆－◆ ．＿．０◆－．－◆＿．－◆－●０◆＿◆・ （上接第ｌ５页） 就当前的现状来看，在重烷基苯磺酸盐驱油剂实际使用 降低了重烷基苯磺酸盐在采油作业中优势的发挥。因此，为 中，中试驱油剂效果最佳，因而，在石油开采工作中，应强 了更好的满足石油开采作业实施需求，应针对重烷基苯磺酸 化对其的应用，同时，为了增强驱油剂的原油／地层水界面张 盐界面性质，调整重烷基苯磺酸盐各个组分，最终以科学的 力性能，可向驱油剂中适当加入碱剂，继而利用碱剂，让原 原料成分控制方式，提高其亲水能力，并更好的发挥重烷基 油／地层水界面张力降至标准化状态，即达到１０。。ｍＮ／ｍ，由此 苯磺酸盐油与水分离能力 。 达到最佳的石油开采作业效果。例如，大庆、辽河、苏北等 除此之外，在实验研究中发现，当重烷基苯磺酸盐作为 地区，在采油工作中，均使用了中试驱油剂。即在当前油田 采油中表面活性剂使用时，若其体系达到ＨＬＢ平衡，那么其 产业可持续发展中，重烷基苯磺酸盐驱油剂的应用，可提升 原油／水界面将呈现出超低的界面张力表现状态，因而，在表 采油中驱油作业效率，因而在实际工作期间，为了达到最佳 面活性剂实际使用过程中，可通过对不同ＨＬＢ值组分的调节， 的作业状态，同时保障原油质量，应强调对中试驱油剂良好 提高表面活性剂作用效果。 性能的发挥，最终打造一个良好的油田开采环境。 ２．２．２驱油机理 ４结束语 经实验研究可知，重烷基苯磺酸盐的驱油机理主要表现 综上所述，基于石油开采行业逐渐发展背景下，驱油作 在以下几个方面： 业问题逐渐引起了人们关注。因而在此基础上，为了满足采 第一，由于重烷基苯磺酸盐驱油机理与其界面性质表现出 油工作中驱油作业标准，应深入了解重烷基苯磺酸盐界面性 相辅相成的关系，因而，在其驱油机理探究过程中，判断了 质和驱油机理，继而基于重烷基苯磺酸盐驱油机理了解的基 界面大小对驱油效果的具体影响，而后发现，若重烷基苯磺 础上，通过对其原料组成成分等的合理调整，增强其驱油效果。 酸盐中正构烷烃碳数增加，那么其界面张力将随之增大，同时， 例如，通过中试驱油剂的应用，提高采油工作中驱油剂驱油 亲水能力也将有所改善。因而，在重烷基苯磺酸盐驱油能力 效率，达到高质量原油开采效果。 发挥过程中，应提高对此问题的重视程度，就此在石油开采 参考文献 作业中，达到最佳的驱油作业状态【５】； ［１】唐丽，刘晓臣，牛金平，等．二烷基苯磺酸盐与重烷基苯磺酸盐复 配体系的界面性能【Ｊ］．印染助剂，２０１５，１２（０２）：１４—１７． 第二，当重烷基苯磺酸盐界面浓度达到最大值时，其作为 ２】金钊，刘双喜，尚滨．重烷基苯磺酸盐的界面性质和驱油机理［Ｊ］． 表面活性剂，将表现出水与油界面的最佳处理效果。即同时 ［化工管理，２０１５，４０（３１）：２００． 兼具亲水性、亲油性。同时，如若石油开采中原油接近ＥＡＣＮ ３】杨勇，李晶．重烷基苯磺酸盐与石油磺酸盐复配弱碱体系性能研究 值，那么其亲水性、亲油性将表现出平衡的状态，因而，在 【其驱油作用发挥时，应结合具体的驱油机理； ［Ｊ］．长江大学学报（自科版），２０１５，４１（３１）：３０—３３；４． ４】李杰，田岚，吴文祥，等．磺酸盐型低聚表面活性剂的合成研究进 第三，如若重烷基苯磺酸盐ｎｍｉｎｊ值＞原油ＥＡＣＡ值， 【那么其将表现出最佳的亲油性状态，因而，在实际采油作业中， 展［Ｊ］．化工进展，２０１３，１２（Ｏ６）：１３８５－１３９４． ５］赵修太，陈立峰，彭绪勇，等．驱油用磺酸盐表面活性剂的研究进 若遇到三次采油的情况，可加入一定的ＬＡＳ，改善重烷基苯 【展【Ｊ］．化学研究，２０１２，１３（０３）：１０６－１１０． 磺酸盐驱油性能，同时，通过复配方式，增强重烷基苯磺酸 （６］李建波，胡正海，张莉梅，等．化学驱油用表面活性剂合成及性能 盐使用效果嘲。 研究进展［Ｊ］．精细与专用化学品，２０１４，２０（１０）：４２—４７． ３’重烷基苯磺酸盐驱油剂实际应用性能 ●－＋ ◆－．＿．－．－◆ｍ◆ ◆－◆－◆－◆－◆－◆－◆０ ◆－●－＋－＋－◆－＋＿．－＋－．－＋一◆－．－＋－．－＋一 来越大，给测井技术提出了新的机遇和挑战，成像测井技术 究，为油气田的勘探开发提供更加精准的数据资料，避免由 以及核磁共振测井技术需要进一步完善，并不断进行技术改 于错误的数据信息，而产生不必要的损失，为合理开发油气 造和创新研究，促进测井技术快速发展，满足油气田生产的 田提供需要的测井资料。不断适应地层非均质性的特点，研 需求。 制高精尖的测井仪器设备，提高测井资料录取的效率。 参考文献 ［Ｉ】张亚旭．测井技术在油气田勘探开发中的应用［Ｊ］．中小企业管理与 ４结束语 科技，２０１１，（９）． 通过对测井技术在油气田勘探开发中的应用研究，充分 ２】房鑫磊．测井技术在油气田勘探开发中的应用分析［Ｊ１．中国化工贸 发挥测井技术的优势，为油气田的勘探开发提供可靠的数据 ［易，２０１５，（３６）． 资料，有利于合理制定油气田的开发方案，提高油气田的开 发效率。 【３］王湘君．油气田勘探开发中测井技术的应用分析［Ｊ］．化工管理， ２０１５，（３５）． 随着油气田开发中后期的到来，油气勘探开发的难度越 （上接第１７页） ・４６・