三次采油高温高盐油藏用表面活性剂的研究进展

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摘      要：随着油田的逐步开发，高温高盐油藏所存在的采出速度和程度低的问题日益凸显，而对耐温抗盐表面活性剂体系的研发有利于提高原油采收率。针对上述问题，通过文献调研，综述了阴-非两性离子型、甜菜碱型、α-烯烃磺酸盐型、氟碳型、双子型和改性表面活性剂等5种三次采油用耐温抗盐表面活性剂体系，并对各类表面活性剂的结构和性能进行了阐述，其中SH系列表面活性剂和双子表面活性剂的耐盐性能可达26×104 mg/L，α-烯烃磺酸盐和WPS-2改性表面活性剂耐温性能可达120 ℃， SDB-7和氟碳表面活性剂耐温抗盐性能均可达到140 ℃和22.6×104 mg/L。

关  键  词：三次采油;耐温抗盐;表面活性剂;研究进展

中图分类号：TQ 423       文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2019）02-0350-04

Abstract： With the gradual development of oilfields， the problems of low rate and degree of recovery in high temperature and high salinity reservoirs have become increasingly prominent. However， the development of temperature-resistance and salt-tolerance surfactant systems is conducive to enhancing oil recovery. In this paper， in view of above problems， several kinds of surfactant systems of EOR were reviewed， including anionic-nonionic surfactants， betaines， α-olefin sulfonates， fluorocarbon surfactants， Gemini surfactants and modified surfactants. And the structures and performances of various surfactants were described. It"s pointed out that the salt tolerance of SH series surfactants and Gemini surfactants is up to 2.6×105 mg/L; the temperature resistance of WPS-2 can reach 120 ℃; the temperature resistance and salt tolerance of SDB-7 and fluorocarbon surfactant are both up to 140 ℃ and 2.26×105 mg/L.

Key words： Tertiary oil recovery; Temperature-resistant and salt-tolerant; Surfactant; Research progress

江漢油田周16井区地层温度为110 ℃，地层水的矿化度可达到25×104 mg/L，其中二价阳离子（以Ca2+为主）含量为1 000 mg/L，为高温高盐油藏，开发难度大。目前有油水井27口，油水井开井11口，关井16口，因高含水关井比率达60%，累计产油量达到15.21×104 t，可采储量采出程度为52.75%。在国内外油田中，也有很多地质条件相似的区块，为其寻找到合适的驱油体系并提高其采收率已经迫在眉睫。本文针对周16井区储层条件，调研了不同表面活性剂及其复配体系，为现场应用奠定一定的理论基础。

1  阴-非两性离子表面活性剂

在溶液中，非离子表面活性剂不会解离，因此具有较好的耐盐性能，但耐温性能较差;阴离子表面活性剂有良好的耐温性能，但其耐盐能力不足;而阴离子和非离子表面活性剂复配体系会出现色谱分离的现象，不能保证高温高盐油藏驱油的需求，因此耐抗性阴-非两性离子表面活性剂成的合成为研究的新方向。

2  甜菜碱型表面活性剂

丁伟等[4]合成了壬基酚甜菜碱两性表面活性剂（NSZ），结构如图4所示。实验结果表明，在85℃和64 616 mg/L的条件下， NSZ与聚丙烯酰胺复配体系与胜利二区原油的油/水界面张力能达到5×10-4 mN·m-1。

张帆等[5]制得了一种耐温抗盐性羟磺基甜菜碱型表面活性剂，在80 ℃和26×104 mg/L条件下，油/水界面张力维持可在10-3mN·m-1范围内。

陈欣等[6]合成了系列双羟基磺基甜菜碱表面活性剂（CnSZ），结构如图5所示。在温度为85 ℃、Na+浓度达到4×104 mg/L、Ca2+浓度达到5 000 mg/L的条件下，CnSZ与脂肪醇聚丙烯醚磺酸盐复配体系的油/水界面张力可维持在超低数量级。

王元庆等[8]以α-烯烃磺酸盐为原料复配了一种热采辅助驱油剂XLYO-1。在经过300 ℃高温处理后，其油/水界面张力仍可达到10-2 mN·m-1，且提高了10%的驱替效率。刘晓臣等[9]考察了C14-16 α-烯烃磺酸盐（C14-16AOS）和烷基二苯醚双磺酸盐（Dowfax8390）复配体系的耐盐性能。实验结果表明，当C14-16 AOS与Dowfax8390质量比为5：5时，具有较高的耐盐能力，可达到20×104 mg/L。

4  氟碳表面活性剂

氟碳表面活性剂具有表面活性较高，在强酸、强碱、强氧化剂存在的条件下不分解，使用温度可高达260 ℃，既憎水又憎油的特点，使其应用范围更为广阔。在许多要求特殊的领域里氟碳表面活性剂有着不可替代的作用[10]。

王辉辉等[11]合成了羧基甜菜碱型氟碳表面活性剂（FP）和磺基甜菜碱型氟碳表面活性剂（FS），合成反应如图7、图8所示。实验测得，该产品的耐温能力达到200 ℃，在矿化度为25×104 mg/L条件下，表面活性剂水溶液的表面张力维持在25 mN/m，抗二价离子能力能达到7 000 mg/L。

周杰华[12]以全氟聚醚化合物为原料，制得了磺酸盐型阴离子含氟化合物，合成路线如图9所示。其耐温实验结果显示，当温度升高到255和266 ℃，该表活剂初步分解，可以看出该氟碳表活剂的热稳定性良好。耐盐实验结果表明，当NaCl浓度达到25×104 mg/L时，表活剂水溶液的表面张力为21.04 mN/m， CaCl2浓度达到7 000 mg/L时，其表面张力为20.66 mN/m，MgCl2浓度为7 000 mg/L时，其界面张力为20.32 mN/m。说明该氟碳表活剂具有良好的耐盐能力。

Youyi Zhu等[13]合成了一种氟碳表面活性剂FC-1，将其与α-烯烃磺酸盐（AOS）复配得到一种耐温抗盐的发泡体系，在温度为80.4 ℃，矿化度为2.2×104 mg/L的模拟油藏条件下，复配体系仍具有较高的发泡性和稳定性。岩心驱替实验结果表明，复配体系可将采收率提高至24%～32%。

5  双子表面活性剂

双子表面活性剂（Gemini表面活性剂）具有两个亲水基和亲油基，这种不同于传统表面活性剂的结构，使双子表面活性剂具有更为优良的性能[14]，其临界胶束浓度比普通表面活性剂低2～3个数量级。

方文超等[15]测定了阴离子双子表面活性剂AN8-4-8的性能。实验模拟轮古地层水（CaCl2水型），其总矿化度约为26×104 mg/L，Ca2+浓度达到1.5×104 mg/L。经观察，加入模拟地层水后，AN8-4-8水溶液的表面张力可低至6 mN/m。可见，AN8-4-8具有優良的耐盐能力。沈之芹等[16]在烷基酚聚氧乙烯醚的基础上，合成了一种阴-非两性双子表面活性剂，其合成反应过程如图10所示。其耐盐和耐二价离子性能实验结果表明，该表面活性剂油/水界面张力会随着模拟地层水水矿化度的增加而略有升高，但基本维持在10-3 mN/m。当总矿化度为30×104 mg/L时，油/水界面张力则上升至10-2 mN/m。说明该双子表面活性剂耐盐能力可达25×104 mg/L，并且抗Mg2+能力可达6 550 mg/L。

（a）二乙醇二缩水甘油醚的制备

（b）二醇化合物的制备

（c）阴-非离子双子表面活性剂的制备

武俊文等[17]以中等链长C16的双子表面活性剂（如图11所示）与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按照质量分数比例为3：10组成了耐温抗盐复配体系。耐抗性实验表明，该体系在100～160 ℃和5×104 ～25×104 mg/L的条件下，均具有较高的活性。

6  改性表面活性剂

重芳烃石油磺酸盐（WPS）具有分散性高、乳化力强、水溶性好、表面活性高等优点，为一种质优价廉的新型的水溶性阴离子表面活性剂，WPS的出现展示了三次采油广阔的前景[18]。

徐太平等[19]在WPS的基础上引入抗温耐盐基团。通过模拟现场条件的驱替实验测得，WPS-2在浓度为0.2%具有最好的驱替效果。并在耐抗性实验中，测得在120 ℃、矿化度为20×104 mg/L，Ca2+、Mg2+浓度达到5 000 mg/L时，浓度为2%的WPS-2溶液能使油/水界面张力张力达到0.058 mN/m。

宋瑞国[20]设计合成的改性石油磺酸盐结构如图12所示。该改性产品的耐盐性能评价结果表明，在Ca2+、Mg2+浓度为700 mg/L时，油/水界面张力仍然接近10-3mN/m。与普通石油磺酸钠相比，该改性石油磺酸盐的耐二价离子性能优异。

7  结 论

（1）SH系列表面活性剂耐盐性能达到27.7×104 mg/L，阴离子型和阴-非离子型双子表面活性耐盐性能可达26×104 mg/L /L以上，但其耐温性能都有所欠缺，故可与α-烯烃磺酸盐等耐高温表面活性剂复配使用，得到耐温抗盐复配体系。

（2）α-烯烃磺酸盐耐温能力能达到200 ℃，WPS-2改性表面活性剂耐温性能达到120 ℃，故应将其与耐高盐表面活性剂进行复配得到耐温抗盐驱油体系。

（3）FP、FS以及磺酸盐型阴离子氟碳表面活性剂的耐温性能达到200 ℃，耐盐性能达到25×104 mg/L，抗二价离子能力能达到7 000 mg/L;SDB-7表面活性剂耐温性能达到140℃，三次采油高温高盐油藏驱油的要求。耐盐性能达到22.6×104 mg/L，二者均满足

参考文献：

[1] 杨文新， 沙鸥， 何建华，等. 耐温抗盐阴-非离子表面活性剂研究及应用[J]. 油田化学， 2013， 30（3）：416-419.

[2] Jixiang， Xiao， Yang， et al. Synthesis of temperature-resistant and salt- tolerant surfactant SDB-7 and its performance evaluation for Tahe Oilfield flooding （China）[J]. 石油科学， 2014， 11（4）：584-589.

[3] 陈欣， 周明， 夏亮亮，等. 两种油田用阴-非离子表面活性剂PDES和ODES的性能[J]. 油田化学， 2016， 33（1）：103-106.

[4] 丁伟， 宋成龙， 李博洋. 壬基酚甜菜碱两性表面活性剂的合成和抗温耐盐性能[J]. 应用化学， 2015， 32（8）：922-930.

[5] 张帆， 张群， 周朝辉，等. 耐温抗盐甜菜碱表面活性剂的表征及性能研究[J]. 油田化学， 2011， 28（4）：427-430.

[6] 陈欣. 驱油用新型甜菜碱表面活性剂的合成及性能研究[D].西南石油大学，2016.

[7] 乔瑞平. α-烯烃磺酸盐的新生产工艺研究[D]. 天津大学， 1999

[8] 王元庆， 林长志， 王连生，等. 碳酸盐岩稠油油藏热采驱油剂的性能评价[J]. 地质科技情报， 2015， 34（4）：165-169.

[9] 刘晓臣， 牛金平， 李秋小，等. α-烯基磺酸钠和烷基二苯醚双磺酸钠复配体系的耐盐能力及界面性能[J]. 日用化学工业， 2011， 41（3）：168-171.

[10]佚名. 全国各大科研院所、高等院校、科技开发公司技术转让项目[J]. 化工科技， 2005， 14（2）：78-88.

[11]王辉辉. 高活性氟碳表面活性剂研究[D]. 中国石油大学， 2008.

[12]周杰华. 新型全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂的合成及性能[D]. 东华大学， 2013.

[13]Zhu Y， Xu Q， Luo Y. Studies on Foam Flooding Formulation for Complex Fault Block Sandstone Reservoir[C].Abu Dhabi International Petroleum Exhibition & Conference. Society of Petroleum Engineers， 2016.

[14]郝建玉. 双子型烷基苯磺酸盐的合成与应用[J]. 当代化工， 2013（2）：163-164

[15]方文超， 唐善法， 刘功威. 新型阴离子双子表面活性剂的表面活性及耐盐性能研究[J]. 石油化工应用， 2012， 31（1）：54-57.

[16]沈之芹， 李應成， 沙鸥，等. 高活性阴离子—非离子双子表面活性剂合成及性能[J]. 精细石油化工进展， 2011， 12（9）：25-29.

[17]武俊文， 熊春明， 雷群，等. 阳离子型双子表面活性剂在制备耐高温、高矿化度泡排剂中的应用[J]. 石油钻采工艺， 2016， 38（2）：256-259.

[18]穆建邦. 石油磺酸盐WPS及其在孤岛油田提高采收率中的应用[D]. 西南石油学院， 2002.

[19]徐太平. WPS-2耐温抗盐型表面活性剂性能的研究[C]. 全国工业表面活性剂发展研讨会，2000.

[20]宋瑞国. 三次采油用石油磺酸钠的改性研究[D]. 大连理工大学， 2007.

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