楊勇 （中石油大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶163712）

李晶 （中石油大慶油田有限責任公司第六采油廠，黑龍江 大慶163114）

經(jīng)過多年技術(shù)攻關(guān)，大慶油田三元復(fù)合驅(qū)用主表面活性劑國產(chǎn)化取得了重大突破［1］。研制出的性能優(yōu)良的強堿烷基苯磺酸鹽表面活性劑在某些三元復(fù)合驅(qū)礦場試驗取得較好效果的同時，也暴露出了如地層傷害嚴重、聚合物用量大、檢泵周期短和采出液處理難等問題，在一定程度上影響了三元復(fù)合驅(qū)經(jīng)濟效益［2］。另外，由于國內(nèi)重烷基苯原料供應(yīng)量有限，每年僅有3×104t左右，可生產(chǎn)表面活性劑6×104t／a（活性物含量50%），與油田的未來幾年的實際需求量相差甚遠，在一定程度上減緩了三元復(fù)合驅(qū)工業(yè)化推廣步伐。因此，為了降低成本以及擴大復(fù)合驅(qū)技術(shù)在油田的應(yīng)用規(guī)模，表面活性劑的弱堿化已成為今后表面活性劑發(fā)展的必然趨勢［3］。

1 復(fù)配機理及優(yōu)勢

結(jié)合三次采油技術(shù)對表面活性劑要求，復(fù)配表面活性劑體系具有2大優(yōu)勢：一方面，通過活性劑復(fù)配可以提高表面活性劑性能，擴大表面活性劑對不同油水條件的適應(yīng)性。通過復(fù)配可改變一些表面活性劑的理化性能，如在非離子表面活性劑中加入少量陰離子化學(xué)劑可使非離子表面活性劑的濁點升高，從而提高非離子表面活性劑對油藏的適應(yīng)性。而陰－陽離子表面活性劑復(fù)配體系除了具有較低CMC（臨界膠束濃度）和高活性特點外，還具有較好的發(fā)泡和穩(wěn)泡能力［4］。另一方面，通過活性劑復(fù)配可以降低表面活性劑用量和成本，提高復(fù)合驅(qū)效益。近幾年，隨著國產(chǎn)表面活性劑研制取得突破，復(fù)合驅(qū)技術(shù)應(yīng)用規(guī)模逐漸擴大。但化學(xué)劑用量大，成本高的問題始終是制約復(fù)合驅(qū)技術(shù)工業(yè)化推廣的重要因素。由于表面活性劑復(fù)配后易于在水溶液中聚集形成膠團，從而大幅度降低CMC，在表面活性劑濃度極低的情況下，就能達到CMC，從而使表面活性劑用量降低成為可能［5］。另外，在配方優(yōu)化時可選用一些價格相對低廉的表面活性劑與成本較高的表面活性劑復(fù)配，在保證驅(qū)油效果的同時，進一步降低成本較高的表面活性劑在配方中的用量，對提高復(fù)合驅(qū)的經(jīng)濟效果亦具有重大意義。

大慶煉化公司通過糠醛抽提和反序脫蠟，成功提取了大慶原油餾份油中芳烴，研制出了石油磺酸鹽產(chǎn)品。石油磺酸鹽產(chǎn)品原料來源充足，但是未磺化油含量高，活性物含量低。由大慶勘探開發(fā)研究院合成的烷基苯磺酸鹽性能比較優(yōu)越，但是原料來源受限。兩者復(fù)配后，在改善石油磺酸鹽產(chǎn)品性能的同時，也解決了烷基苯磺酸鹽原料受限問題。

2 石油磺酸鹽組分分析及界面性能評價試驗

采用重量分析法 （SY／T 6424－2000）對石油磺酸鹽中各組分含量進行分析，結(jié)果見表1。由表1可以看出，產(chǎn)品中未磺化油達到了55.6%，而活性物含量僅為19.6%。對脫油前后石油磺酸鹽產(chǎn)品進行了LC－MS（液相色譜質(zhì)譜）分析，結(jié)果見圖1和圖2，從活性物的平均當量上來看，石油磺酸鹽原樣品的平均當量為474.5，脫油后平均當量下降為451.1，但當量分布沒有發(fā)生顯著改變。理論上，分離前后石油磺酸鹽產(chǎn)品的界面張力行為應(yīng)基本保持一致。采用大慶油田采油三廠油水 （油水性質(zhì)見表2和表3）對脫油前后產(chǎn)品進行了界面張力性能評價，結(jié)果見圖3和圖4。試驗結(jié)果表明，脫油后石油磺酸鹽產(chǎn)品的界面張力行為發(fā)生較大變化。導(dǎo)致該變化有2方面的原因：一是產(chǎn)品中存在的大量未磺化油，一部分參與膠束增溶改變表面活性劑總體表觀當量及其分布，使界面張力性能得到改善，界面張力檢測時，一部分游離油包裹被測原油阻止界面張力的恢復(fù)，從而造成界面張力一定程度的假象；二是石油磺酸鹽在磺化過程中存在部分過磺化現(xiàn)象，即一個可磺化物上連接上2個磺基，導(dǎo)致石油磺酸鹽脫油后表現(xiàn)出親水性過強，只有在特高堿濃度下才能與原油形成超低界面張力。

表1 石油磺酸鹽產(chǎn)品組成分析

圖1 石油磺酸鹽產(chǎn)品LC－MS分析結(jié)果

圖2 脫油后石油磺酸鹽LC－MS分析結(jié)果

表2 大慶油田采油三廠原油族組成分析結(jié)果

表3 大慶油田采油三廠注入水中各項離子分析結(jié)果

3 復(fù)配體系性能研究

3.1 復(fù)配體系界面張力試驗

將烷基苯與石油磺酸鹽表活劑按比例復(fù)配，復(fù)配后的表面活性劑產(chǎn)品具有良好的流動性，解決了單獨石油磺酸鹽活性物含量低、黏度大的問題。復(fù)配體系界面張力試驗結(jié)果見圖5，可以看出石油磺酸鹽與烷基苯磺酸鹽具有良好的協(xié)同效應(yīng)，復(fù)配后可在較寬的活性劑和堿濃度范圍內(nèi)與原油形成10－3mN／m數(shù)量級超低界面張力。

圖3 石油磺酸鹽界面活性圖

圖4 脫油后石油磺酸鹽界面活性圖

3.2 復(fù)配體系穩(wěn)定性試驗

將表面活性劑濃度為0.3%，碳酸鈉濃度為1.2%的三元體系分裝于比色管中，置于45℃烘箱中恒溫保存、定期檢測，以考察體系的界面張力和黏度，結(jié)果見圖6?？梢钥闯?，90d后三元體系在保留較高體系黏度的同時，可與原油形成超低界面張力。

3.3 復(fù)配體系抗吸附及乳化性能試驗

采用60～100目的凈油砂，在固液比為1∶9、45℃條件下，采用大慶油田采油三廠油水，對三元體系進行多次吸附評價，結(jié)果見圖7。結(jié)果表明，該體系經(jīng)10次吸附后，仍可與原油形成超低界面張力，具有良好的抗吸附性能，明顯優(yōu)于單獨石油磺酸鹽體系。將原油與2種復(fù)合體系按照體積比1∶1加入到具塞比色管中，經(jīng)攪拌后，置于45℃烘箱中恒溫保存，觀察相體積的變化情況。試驗結(jié)果表明，該體系與原油乳化后乳狀液的穩(wěn)定性要好于單獨石油磺酸鹽產(chǎn)品 （見圖8）。

圖5 復(fù)配弱堿三元體系界面活性圖

圖6 復(fù)配弱堿三元體系穩(wěn)定性評價結(jié)果

3.4 復(fù)配體系天然巖心驅(qū)油效果評價

采用天然巖心，按照0.3PV三元主段塞＋0.2PV后續(xù)聚合物段塞的注入方式，開展驅(qū)油效果評價，結(jié)果見表4。其中，三元主段塞中表面活性劑濃度為0.3%，碳酸鈉濃度為1.2%，黏度為30mPa·s（煉化2500×104分子量聚合物），后續(xù)聚合物段塞的黏度為40mPa·s（煉化2500×104分子量聚合物）。結(jié)果表明，復(fù)配后的三元體系化學(xué)驅(qū)平均采收率比水驅(qū)采收率提高17.2%，比單獨應(yīng)用石油磺酸鹽驅(qū)油的采收率高出1.2%。

圖7 多次吸附后界面張力性能曲線

圖8 復(fù)配體系乳化析水率曲線

表4 天然巖心驅(qū)替試驗結(jié)果

4 結(jié)論

1）石油磺酸鹽產(chǎn)品的活性物含量較低，產(chǎn)品中仍存在大量未磺化油。

2）石油磺酸鹽與烷基苯磺酸鹽復(fù)配后的產(chǎn)品具有優(yōu)良的界面張力性能。

3）石油磺酸鹽與烷基苯磺酸鹽復(fù)配后產(chǎn)品的抗吸附性能、乳化性能和天然巖心驅(qū)油效果均優(yōu)于單獨石油磺酸鹽產(chǎn)品。

［1］ 王啟民 .大慶油田三次采油技術(shù)的實踐與認識 ［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2001，20（2）：1～8.

［2］ 程杰成，廖廣志 .大慶油田三元復(fù)合驅(qū)礦場試驗綜述 ［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2001，20（2）：46～49.

［3］ 伍曉林，張國印，劉慶梅，等 .石油羧酸鹽的研制及其在三次采油中的應(yīng)用 ［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2001，8（1）：62～63.

［4］ 隋智慧 .驅(qū)油用表面活性劑的研究 ［J］.精細石油化工進展，2005，6（1）：7～11.

［5］ 楊迎花，鄧啟剛，毛慶云 .石油磺酸鹽的合成及其復(fù)配體系在三次采油中的應(yīng)用 ［J］.齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報，2002，18（4）：9～10.