稠油乳化降粘及耐油发泡表面活性剂研究

摘要

本文设计合成了三种不同环氧乙烷加成数的烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸盐表面活性剂，研究了它们的乳化降粘及耐油发泡性能。以委内瑞拉奥里诺科稠油为油相，通过筛选实验研究了单独样品及复配样品的乳化降粘性能和油藏温度(55℃)条件下的乳液稳定性;研究了不同条件下的单独样品及复配样品的耐油发泡性能及泡沫稳定性。
　　分别以不同环氧乙烷加成数的烷基酚聚氧乙烯醚(NP-4，NP-7，NP-10)为原料，通过两步法合成烷基酚聚氧乙烯缩水甘油醚中间体(NP-n-O)及目标产物烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸盐(NP-n-S)。通过正交实验对磺化反应条件进行了优化，得到最佳反应条件为:反应原料烷基酚聚氧乙烯缩水甘油与亚硫酸氢钠比例1∶1.5，反应温度100℃，反应时间6h。
　　以委内瑞拉奥里诺科稠油为研究对象，研究了所合成的表面活性剂的浓度、pH值、乳化温度和油水比对乳化降粘性能的影响。以油藏温度(55℃)条件下的乳液30天分水率为指标，考察乳液稳定性。结果表明，乳化温度40℃、油水比7∶3的条件下，表面活性剂浓度为0.5％时就可以形成良好的乳液，降粘率达到99.69％，30天分水率9.38％。乳化温度60℃、油水比7∶3的条件下，表面活性剂浓度为1％时可以形成良好的乳液，降粘率达到99.55％，30天分水率4.23％。NP-n-S与适宜浓度的聚合物H、表面活性剂CBO复配可以改善乳化降粘性能及乳液稳定性。乳化降粘率均在98％以上，且共有H-NP-7-S-15, H-NP-7-S-30, H-NP-10-S-15, H-NP-10-S-30, C-NP-4-S-15, C-NP-4-S-17和C-NP-7-S-17七个样品可以实现乳液30天稳定不分水。
　　以委内瑞拉奥里诺科稠油为油相，在室温(20℃)及油藏温度(55℃)条件下研究单独表面活性剂及与其他助剂复配时的耐油发泡性能及泡沫稳定性。结果表明，常温条件下，以不同比例原油与石脑油混合物为油相，发泡液具有良好的耐油发泡性能，泡沫体积五倍发泡液以上，泡沫持续稳定时间120 min以上。随混合油相中石脑油含量增加，发泡性能下降。加入聚合物后，泡沫稳定性明显提高，持续稳定时间360min以上。自制样品与CBO复配作为发泡液，发泡体积提高，泡沫更均匀细腻，稳定性增加。油藏温度(55℃)条件下，当NP-4-S∶CBO=4∶1，总浓度为0.5％，聚合物H浓度为0.1％时，仍具有良好的耐油、耐温发泡性能，发泡体积五倍发泡液以上，泡沫可在120 min后仍保持三倍发泡液体积。

目录

声明

摘要

引言

1 文献综述

1．1 稠油乳化降粘技术

1．1．1 稠油降粘技术及应用背景

1．1．2 乳化降粘技术及其研究进展

1．1．3 乳化降粘机理

1．1．4 稠油乳状液稳定性影响因素

1．1．5 乳化降粘表面活性剂的要求

1．2 常用乳化降粘剂种类

1．2．1 阴离子型乳化降粘剂

1．2．2 非离子型乳化降粘剂

1．2．3 阴-非离子型乳化降粘剂

1．2．4 聚合物及复配型乳化降粘剂

1．3 耐油发泡表面活性剂

1．3．1 影响泡沫稳定的因素

1．3．2 耐油发泡表面活性剂类型

1．4 聚醚磺酸盐型表面活性剂的合成

1．4．1 直接磺化法

1．4．2 硫酸酯盐转化法

1．4．3 磺烷基化法

1．4．4 环氧化法

1．5 选题依据和意义

2 改性烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸盐的合成

2．1 实验部分

2．1．1 实验仪器和试剂

2．1．2 烷基酚聚氧乙烯缩水甘油醚中间体的合成

2．1．3 烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸盐的合成

2．1．4 环氧当量的测定

2．1．5 阴离子含量的测定

2．2 烷基酚聚氧乙烯缩水甘油醚中间体的合成

2．3 烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸盐的合成

2．4 本章小结

3 稠油乳化降粘及乳液稳定性研究

3．1 实验部分

3．1．1 实验仪器和试剂

3．1．2 稠油乳化实验

3．1．3 乳液降粘率测试

3．1．4 乳液稳定性测试

3．1．5 乳液围观状态观察

3．2 单一表面活性剂乳化降粘性能及稳定性研究

3．2．1 正交实验

3．2．2 控制单一变量实验

3．3 复配表面活性剂乳化降粘性能及稳定性研究

3．3．1 表面活性剂与聚合物H复配

3．3．2 与其它表面活性剂CBO复配

3．3．3 稠油乳化降粘及乳液稳定的可能机理

3．4 本章小结

4 耐油发泡性能研究

4．1 实验部分

4．1．1 实验仪器和试剂

4．1．2 耐油发泡性能测试

4．1．3 耐油泡沫稳定性测试

4．2 烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸盐发泡液的浓度筛选

4．3 复配表面活性剂耐油发泡性能研究

4．3．1 以十二烷为油相的发泡实验放大

4．3．2 以原油与轻石脑油混合为油相时的耐油发泡性能及泡沫稳定性

4．3．3 以原油与重石脑油混合为油相时的耐油发泡性能及泡沫稳定性

4．3．4 油藏温度(55℃)条件下的耐油发泡性能及泡沫稳定性

4．3．5 发泡液稳定的可能机理

4．4 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢