第三章表面活性剂驱油.ppt

第三章 表面活性剂溶液驱油 油田经注水驱油后，剩余油以不连续的油块圈捕在储油岩石孔隙内，这时作用于油珠上的两个主要力是粘滞力和毛细管力。若使油珠通过砂粒间狭窄通道时，必须使其发生形变，影响其发生形变的主要因素是毛细管力，即油水的界面张力。如果减小了界面张力便减小了油珠形变的阻力，即减小了残余油。通过实验研究表明，活性剂的水溶液可降低界面张力，提高采收率。表面活性剂驱被认为是一种驱油效果比较理想、有前途的方法。 现场应用历史 油田经注水驱汕后的原汕采收宰只有30％一40％，个别汕田虽然达到了50％，但还有大部分原汕滞留在地层中没有被采出来。 早在本世纪20年代，人们就提出了用活性水驱油来提高原汕采收率的设想。大约在40年代末，这项工作丰要在实验室内进行。 进入50年代以来，美国和前苏联相继在矿场进行了试验．尤其是70年代受石油危机等因素的影响，使得活性刑驱油的研究达到了高峰。 进入90年代以来，受国际油价下跌的影响，使得活性别的研究和矿场应用逐渐减少，但是人们一直认为它是一种非常有前途的提高原油采收率的方法。 表面活性剂是指能够由溶液中自发地吸附到界面上，并能显著地降低该界面自由表面能(表面张力)的物质。 表面活性剂的分子是由非极性的亲油基和极性的亲水基两部分组成。这样在一个分子中既具有亲油基，又具有亲水基：亲油基一般是碳氢链，而亲水基一般是—COOM(羧酸基)、 — SO3M(磺酸基)、—OSO3M(硫酸基)等。这样在一个分子中既具有亲油基，又具有亲水基，即构成了表面活性剂分子的“两亲性”(既亲油又亲水)。 表面活性剂单体通常可用图所示的简略符号表示。用一个蝌蚪形符号代表，其中非极性基团用一个尾表示，而极性部分则用一个圆圈表示其头。 一、表面活性剂的类型及性质： 1、阴离子型表面活性剂： 阴离子表面活性剂是发展最早、应用最广的一类极其重要的产品。其产量占表面活性剂总量的60％一70％，尤其在我国，阴离子表面活性剂占总量的90％左右。此类表面活性剂在水溶液中可离解出表面活性阴离子。这种表面活性阴离子是由亲油基和亲水基两部分构成，所以它具有表面活性剂两亲的结构特点。 例如：十二烷基苯磺酸钠在水溶液中按下式离解： 2、阳离子型表面活性剂： 这类物质通常是那些具有表面活性的合氮化合物。即有机胺衍生出来的盐类，它们在水溶液中能离解出表面活性阳离子。所以称之为阳离子表面活性剂。 这类表面活性剂主要有胺盐类、季胺化合物、含N碱类、不含N碱类等。比较常见的阳离子表面活性剂为脂肪胺盐酸盐、烷基苯甲基吡啶氯化物、咪唑酮的衍生物等。 例如十二烷基三甲基氯化铵在水溶液中按下式离解。 3、两性型表面活性剂： 这类表面活性剂在水溶液中可电离为阴离子基团和阳离子基团。 两性表面活性剂的界面活性性质因pH而异。一般在酸性溶液中，长链氨基酸呈阳离子性，在中性及碱性溶液中呈阴离子性。在等电点左右的pH值时活性剂的界面张力、溶解度等达到最小值。这类表面活性剂如氨基和羧基、氨基硫酸脂、氨基烷基磺酸、氨基芳基磺酸等。 这类活性剂还未曾在提高原油采收率方法中应用过。 4、非离子型表面活性剂： 这种表面活性剂在水溶液中不能电离成离子。 仅由其分子结构显示出表面活性剂的特点，非离子型表面活性剂不怕硬水，也不受pH值的影响。由于不与碱土金属氯化物发生化学反应，且具有很高的表面活度，在岩石表面吸附少，因此，对于含有大量碱土金属离子的地层中，一般应用非离子型表面活性剂或它与离子型表面活性剂的混合物。 非离子型表面活性剂主要是指醚键型、脂键型、酰胺型的表面活性剂。如聚氧乙烯烷基醇醚－3、油酸三乙醇胺、环烷酸矩氧乙烯醚－10等。 二、表面活性剂溶液的基本性质 1．降低表面张力 当表面活性刑溶于水后，必然向溶液表面层进行定向吸附，从而引起溶液表面的净吸力发生变化。 由于水分子极性较大，当以极性较小的表面活性剂的极性部分代替了表面层中的水分子时，结果使液体相内部对表面的吸引力减弱。再由于表面活性剂分子的非极性部分与气相的吸引力．随着相对分子质量的增加而增大，因此，当表面活性剂的分子代替了表面层水分子并把其非极性部分露在气相时，气相对表面的吸引力减弱了。 综合上述两个方面的变化，显然表面层上的净吸力大大减弱，结果表面收缩力明显减小，从而使水的表面张力明显下降。 2．乳化 乳化是发生于