目前,表面活性劑復配體系由于其協同效應,可以更大幅度地降低油水之間的界面張力,更有效地提高原油采收率,因此,礦場使用的表面活性劑多為復配體系｡但是,當復配體系流經多孔介質時,由于活性劑本身結構和性質的差異､地層流體(油､水)性質及巖石表面性質等因素的影響,導致表面活性劑復配體系發生程度不同的色譜分離,其結果改變了原有體系的最佳比例,使其協同效應降低或消失,最終使驅油效率下降｡因此,表面活性劑復配體系的色譜分離問題成為一項重要的研究課題｡
除吸附之外,表面活性劑復配體系在油水中分配的差異是造成其色譜分離的另一個重要因素｡研究不同表面活性劑在油水中的分配規律對于認識復配體系色譜分離的影響因素,進而提出確保復配驅油體系在地下運移過程中長期有效的方法具有實際意義｡本文重點研究了烷基苯磺酸鹽在油水中的分配規律｡
實驗方法､結果與討論
1 研究方法､實驗材料及程序
烷基苯磺酸鹽是典型的兩親性表面活性劑,其水溶液與油接觸后,活性劑會在油水相中重新分配和在界面上吸附,從而導致水相中活性劑的損失｡活性劑在油水相間的分配比與其分配損失為正相關關系｡活性劑與油接觸后,在油相中分配的越多,則分配比越大,原體系中活性劑的損失———分配損失也越大｡
表面活性劑:十二烷基苯磺酸鈉為分析純,分子量為348.5;工業烷基苯切割餾分的磺化樣品A､B､C分子量分別為329.4,392.9,451.9;工業直鏈烷基苯磺酸鈉ISY分子量為403.0;工業支鏈烷基苯磺酸鈉PAB分子量為418.1｡鹽水:4000mg/LNaCl;4000mg/LNaCl+100mg/LCaCl2｡油相:十六烷;正己烷;環己烷;苯;大慶原油;大港羊三木200~
根據有效物含量,用4000mg/LNaCl配制表面活性劑溶液;按一定油水比,混合油相和表面活性劑溶液;
2 不同結構烷基苯磺酸鈉的油水分配規律
(1)分子量的影響
將工業烷基苯磺酸鈉A､B､C按油水比1∶1的比例與十六烷混合,表面活性劑的濃度為0.3%｡平衡后分配比和分配損失見圖1｡由圖可見,隨分子量增大,烷基苯磺酸鈉在油水中的分配比增大,分配損失也增大｡
烷基苯磺酸鈉的分子量增大實際是其親油基即烷基鏈增加所致｡烷基鏈增加的結果使親油性增加,因此使得它在油相中的分配增大｡
(2)烷基鏈結構的影響
分子量相近的直鏈烷基苯磺酸鈉ISY和支鏈烷基苯磺酸鈉PAB按油水比1∶1的比例與大慶原油混合,平衡后的分配損失見圖2｡可見,直鏈烷基苯磺酸鈉與大慶原油接觸后的分配損失較支鏈烷基苯磺酸鈉大｡
表面活性劑疏水基碳鏈長度相同,但化學結構不同時,其臨界膠束濃度也不同｡一般疏水基具有支鏈結構的其臨界膠束濃度較直鏈結構的高｡因此,支鏈結構的烷基苯磺酸鈉表現出相對較好的水溶性｡相反,直鏈結構的烷基苯磺酸鈉則表現出相對更好的油溶性,因而,在油相中的分配相對要大｡
3 不同油相中烷基苯磺酸鈉的分配規律
十二烷基苯磺酸鈉按油水比1∶1的比例分別與正己烷､環己烷和苯接觸,平衡后的分配損失見圖3｡可見,十二烷基苯磺酸鈉在不同烴類中的分配損失明顯不同,分配損失的順序為:芳烴>環烷烴>正構烷烴｡產生這一結果的原因是芳烴和環烷烴對活性劑的親油基有更高的溶解能力｡該結果表明,烷基苯磺酸鈉在不同類型原油中的分配會有所不同,在環烷基原油中的分配比例可能會大于在石蠟基原油中的分配比例｡
4不同鹽度下烷基苯磺酸鈉的油水分配規律
用不同組成的鹽水分別配制直鏈烷基苯磺酸鈉ISY系列溶液,按1∶1的油水比與大慶原油混合,平衡后的分配損失見圖
烷基苯磺酸鈉是離子型的表面活性劑,在水中電離后,活性劑極性頭基之間存在靜電斥力｡電解質反離子的加入,壓縮了雙電層,使極性頭基之間的靜電斥力減少,內聚能增大,使得親油性增大,因此分配損失增大｡2價離子壓縮雙電層的效率較1價離子高,因此對分配損失的影響也較1價離子大｡
該實驗結果表明,鹽水的組成和礦化度對烷基苯磺酸鈉在油水中的分配有極大影響｡
5油水比對烷基苯磺酸鈉分配規律的影響
直鏈烷基苯磺酸鈉ISY按油水比分別為3∶7､5∶5和7∶3的比例與大慶原油混合,平衡后的分配損失見圖4b｡由圖4b可見,隨油水比增大,烷基苯磺酸鈉的分配損失增大｡這一結果表明,不同油飽和度下,烷基苯磺酸鹽在油水中的分配不同｡油飽和度愈高,烷基苯磺酸鹽在油中的分配愈多｡
結論
1,烷基苯磺酸鹽與油接觸后在油水中的分配比及其分配損失與其本身的結構有關｡分子量增大,烷基苯磺酸鹽在油水相間的分配比增大,分配損失也增大｡同樣分子量的烷基苯磺酸鈉,其直鏈結構的分配損失大于支鏈結構的分配損失｡
2,烷基苯磺酸鹽與油接觸后的分配損失與油相性質有關｡烷基苯磺酸鹽與不同烴類接觸后的分配損失不同,烷基苯磺酸鹽與正構烷烴､環烷烴､芳烴接觸后,其分配損失的順序為:芳烴>環烷烴>正構烷烴｡
3,烷基苯磺酸鹽與油接觸后的分配損失與水相性質有關｡水相的含鹽度增大,烷基苯磺酸鹽的分配損失隨之增大｡
4,油水比是影響烷基苯磺酸鹽在油水中分配的一項重要因素｡油水比增大,烷基苯磺酸鹽的分配損失隨之增大｡
參考文獻
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