驱油用表面活性剂研究进展

表面活性与表面活性剂某些物质能使溶剂的表面张力降低的性质称为表面活性。具有表面活性的物质叫表面活性物质。1．肥皂、洗涤剂等；（含杂质出现最低点）2．乙醇、丁醇、醋酸等低级醇酸；3．无机物、蔗糖等。表面活性剂定义：加入很少量即能降低溶剂（一般为水）的表面张力，改变体系界面状态，从而产生润湿、乳化、增溶、起泡等一系列作用（或其反作用）,以达到实际应用要求的一类物质。表面活性的性质表面活性剂的亲水亲油平衡表面活性剂的HLB值的范围为l～40由小到大亲水性增强。一般HLB小于10则认为亲油性好，大于10则认为亲水性好。现用的HLB值均以石蜡的HLB＝0、聚乙二醇的HLB＝20和十二烷基硫酸酯钠盐的HLB＝40作为标准。阴、阳离子表面活性剂的HLB在1～40之间，非离子表面活性剂的HLB在1～20之间。HLB的范围及其应用HLB值用途1～33～67～98～1813～1515～18消泡剂W/O乳化剂润湿剂O/W乳化剂洗涤剂增溶剂HLB值与溶解性的关系HLB值溶解性1～33～66～88～1010～1313以上不分散微分散搅拌下分散成乳液形成稳定乳液半透明乃至透明透明溶液表面活性剂的分类1．降低油水界面张力，使残余油变为可流动油当油水界面张力降低时，油滴容易变形，油滴通过喉道时，阻力减小。这样在亲水岩石中处于高度分散状态的二次残余油就会被驱替出来，形成流动油。2．改变岩石表面的润湿性表面活性剂驱油机理3．增加原油在水中的分散作用随着界面张力的降低，原油可以分散在活性水中，形成O/W型乳状液，表面活性剂起稳定剂作用。同时，由于表面活剂在油滴表面的吸附而使油滴带有电荷，油滴就不易重新粘回到地层表面。4．聚并形成油带机理表面活性剂驱油机理石油磺酸盐是目前油田应用最为广泛的驱油用表面活性剂，是由富芳烃原油磺化得到的产物。该产品界面活性高，原料来源广，生产工艺简单、成本低、与原油配伍性好易与二价、三价阳离子形成沉淀物、耐盐性较差。同时由于原料组成复杂，不同批次产品稳定性较差，严重影响了产品在高温、高盐油藏中的应用阴离子型表面活性剂两性表面活性剂表面活性剂分子中既有阴离子亲水基又有阳离子亲水基而呈现两性，常用的是甜菜碱两性表面活性剂。按照分子中阴离子亲水基团类型，可分为羧酸型、磺酸型、硫酸酯盐型，目前以羧酸型和磺酸型应用最为广泛。由于该类型表面活性剂属于阴、阳离子同体，分子内电荷中和，对外显示电中性，具有非离子型表面活性剂的耐盐性，又具有溶解性好、界面活性高等离子型表面活性剂的特点。磺基甜菜碱型表面活性剂还存在着以下问题：1）生产成本高、生产工艺复杂。2）产品应用的成熟度不高。非离子型表面活性剂表面活性剂在水溶液中不能电离成离子，以分子或胶团状态存在于溶液中。主要包括聚氧乙烯型非离子表面活性剂、多元醇型非离子表面活性剂和烷基醇酰胺型非离子表面活性剂以及聚醚型等非离子表面活性剂的耐盐、耐多价阳离子性能好,临界胶束浓度低在地层中的稳定性差,岩石对它的吸附量比对阴离子表面活性剂的吸附量高,而且非离子表面活性剂不耐高温,价格也高。Gemini表面活性剂是通过连接基团或链节把两个或多个单头单尾传统表面活性剂连接成一种具有多亲水头基多疏水尾链的表面活性剂，也是20世纪末出现的新型表面活性剂，它的亲水头基可以是阳离子、阴离子、非离子、两性离子，疏水基团可以为碳氢链或碳氟链。该类型表面活性剂具有临界胶束浓度低、界面活性高、耐温抗盐、低吸附损耗等优点；但目前国内尚未见可以直接应用于矿场驱油用的工业化产品，其主要原因是Gemini表面活性剂合成工艺复杂、成本高、收率低，这也是制约Gemin表面活性剂矿场应用的关键。Gemini表面活性剂高分子表面活性剂聚表剂以聚丙烯酰胺碳氢链为骨架，在碳—碳柔性主链的侧基上通过一定接枝共聚手段，引入大量非离子亲油非极性基团，根据亲水亲油平衡值，主链侧基上同时引入了强极性亲水基团，从而形成了多元接枝双亲性（既亲水又亲油）的共聚物表面活性剂在不用碱的条件下把增粘、降低流度比、扩大波及系数；降低油水界面张力、提高对原油的增溶能力和乳化能力等优势于一身。AP:200mg/L(×600)AP:200mg/L(×800)AP:200mg/L(×1000)AP:200mg/L(×1500)聚表剂AP:1600mg/L(×600)AP:1600mg/L(×800)AP:1600mg/L(×1000)HPAM:1600mg/L(×600)聚表剂无机盐对表面活性剂体系的表面活性有明显影响。它的加入可以压缩表面及胶团周围扩散双电层，因而减弱吸附层和胶团中表面活性离子之间的斥力，使之排列得较为紧密，其结果是cmc和cmc值均有所降低。但这种协同作用主要表现在离子型表面活性剂与无机盐混合溶液中。无机盐对非离子表面活性剂的cmc影响较小；对表面张力的降低也不明显。在形成胶束的聚集数上，无机盐能明显地促进离子型表面活性剂聚集，而对非离子表面活性剂的影响不大。无机盐对表面活性剂的影响在表面活性剂溶液中，加入少量的长链有机物质，能显著提高表面活性剂的表面活性，即使cmc和cmc值明显减小。长链脂肪醇的存在对于表面活性剂溶液的表面张力、cmc及其他性质(如乳化、增溶、发泡及稳泡等)均有显著影响。这种作用的大小随脂肪醇碳氢链的加长而增大，并能将溶液表面张力降低至一般表面活性剂溶液不能达到的水平（如约20mNL-1）。极性有机物对表面活性剂的影响阴非表面活性剂是分子结构中同时具有阴离子和非离子亲水头基的表面活性剂，主要通过在阴离子型表面活性剂亲水头基上引入一定量的非离子性链节而制备的，该类型产品主要包括烷氧基羧酸盐、烷氧基硫酸酯盐、烷氧基磺酸盐，其性能取决于阴离子基团类型、烷氧基类型和链节大小、亲油基类型和大小。与石油磺酸盐表面活性剂相比，阴非两性表面活性剂的最大特点是抗盐耐温能力强、地层吸附损失小。阴非表面活性剂表面活性剂的复配产生加和增效作用衡量表面活性剂的活性大小，主要考察其溶液表面（界面）张力降低的程度和临界胶束浓度的大小。一般情况下，性能优良的表面活性剂能够在较低的浓度下，使溶液的表面（界面）张力下降到很低的程度并形成胶束。在降低表面张力方面，加和增效作用是指使溶液的表面张力降低到一定程度时，所需的两种表面活性剂的浓度之和低于单独使用复配体系中的任何一种表面活性剂所需的浓度。当复配体系水溶液形成混合胶束时，临界胶束浓度低于其中任何一种单一组分的临界胶束浓度时，即称为产生正加和增效作用。