CO2混相驱用非离子表面活性剂的溶解性研究

摘要

针对低渗油藏储层渗透率低，自然能量不足，油井产量递减快，开发水平低，开采难度越来越大的特点，CO2驱油开采技术既能满足油田开发的需求，达到增产油气目的，又能解决CO2封存问题，实现温室气体的减排，保护大气环境。但是很多油藏在允许注入压力下不能达到混相，即CO2驱油中最小混相压力高于允许注入压力。本论文探讨了表面活性剂在CO2中的溶解度，以期降低原油与CO2的界面张力和降低最小混相压力。　　本论文首先研究了3个系列非离子表面活性剂表界面性能。相对于直链脂肪醇聚氧乙烯醚（A系列）和双长链脂肪醇聚氧乙烯醚（B系列），疏水链尾部甲基化程度高的C系列非离子表面活性剂的表界面性能最高，其中C3可将烷烃/水界面张力降低至超低值（10-3数量级）。在同一系列非离子表面活性剂中，γCMC随着EO数增加而增大。　　本文还设计并组建了一套测试表面活性剂在scCO2中溶解性的高压流程装置，其最大工作压力和最高工作温度可分别达到30MPa和150℃。重点研究并比较了3个系列非离子表面活性剂在scCO2中溶解性，结果表明甲基化程度高的非离子表面活性剂溶解性最好，并且胶束-胶束相互作用联系是影响表面活性剂在scCO2中溶解性的主导因素。比较同一系列非离子表面活性剂的溶解性，EO数和疏水链长度的增加会降低表面活性剂的溶解性。温度、压力和scCO2密度都会影响C1的溶解性，γCMC对表面活性剂溶解性影响不大。进一步考察了醇对C1溶解性的影响，与C1疏水链长度相似的中等链长醇（正已醇）最能有效降低C1的浊点压力。除了正癸醇，其它较短链的醇均能降低Cl的浊点压力，且随着醇加入量的增加，降低效果越明显。　　最后本论文合成了3个系列共14个含聚氧乙烯链的非离子表面活性剂缩水甘油醚，测定了它们的环氧当量，产率均在50％以上，通过ESI/MS对目标产物进行了表征，结构正确。与原料非离子表面活性剂的溶解性相比，缩水甘油醚的溶解性较差。