通過提高油田污水的循環(huán)利用是減少含油污水外排污染的有效途徑，但油受到油藏差異性和采油用劑的影響，油田污水回注效率大大降低。為提高中后期油田污水的回注效率，合成一種磺酸鹽類的高分子活性劑，以油水界面張力性能、潤(rùn)濕性能、油水乳化能力、洗油率等作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，從而研究活性劑的分子結(jié)構(gòu)對(duì)驅(qū)油效率的內(nèi)在影響機(jī)理，為油田回注提供理論與實(shí)踐參考。

隨著我國油田開發(fā)進(jìn)入到中后時(shí)期，大量高含水油井逐步增加。以聚合物驅(qū)油、油田污水回注等技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在高含水油井開采中，以此提高中后期油井石油采收率。其中聚合物驅(qū)油主要通過對(duì)油井高滲透處封堵的方式，提高油井采收率，但該方法典型的弊端在于污染嚴(yán)重，如甲醛、苯酚等劇毒物質(zhì)，給地下水造成嚴(yán)重污染。因此，油田污水回注技術(shù)成為當(dāng)前油井開發(fā)的一個(gè)重要公關(guān)方向，而如何提高污水回注效率成為該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。通過研究認(rèn)為，高分子表面活性劑以滲透力差，成膜性好等特點(diǎn)，避免了與傳統(tǒng)高分子化合物在復(fù)配后產(chǎn)生的效果不良問題，并具有較好的相容性和環(huán)境友好性。對(duì)此以磺酸鹽類活性劑的合成為例，研究分子結(jié)構(gòu)與其驅(qū)油效率的內(nèi)在機(jī)理，以此為高含水井石油開采提供參考。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1污水水樣與油樣

污水樣品選自延長(zhǎng)油田污水處理站，采用自然返排法將采集污水密封在容器內(nèi)。油樣取自延長(zhǎng)油田生產(chǎn)井，取出后通過脫水，分離水與原油。

1.2模擬地層水

根據(jù)延長(zhǎng)油田地層特點(diǎn)，配置整體礦化度為8461 mg/L，具體離子組成如表1所示。

1.3實(shí)驗(yàn)試劑與設(shè)備

實(shí)驗(yàn)試劑主要選取糠醛抽出油、二氯乙烷、發(fā)煙硫酸、30%NaOH、無水乙醇、AO等；實(shí)驗(yàn)設(shè)備選擇磺化器、攬拌器、溫度計(jì)、冷凝管、100 mL四口瓶等。

2不同磺酸鹽合成

2.1石油磺酸鹽合成

用石油油樣10 g，放入由攬拌器、溫度計(jì)、冷凝管、恒壓漏斗的四口瓶中，同時(shí)加入30 mL二氯乙烷，在溫度為45℃的恒定溫度下加入質(zhì)量為4 g的發(fā)煙硫酸，反應(yīng)30 min后加入30%NaOH對(duì)溶液進(jìn)行中和，直到pH=7~8之間。對(duì)得到的反應(yīng)物進(jìn)行提純、萃取，最后得到LAS的淺褐色粉末。

通過紅外光譜儀對(duì)石油磺酸鹽進(jìn)行分析，得到如圖1所示的光譜圖。

通過圖1LAS紅外光譜分析，出現(xiàn)-OH、-CH3、=C-H等多個(gè)吸收峰，從而可以說明實(shí)驗(yàn)制備的LAS具有多個(gè)不同的芳香環(huán)數(shù)及烷香結(jié)構(gòu)所組成的混合物。

2.2ɑ-烯基磺酸鹽合成

選取發(fā)煙硫酸中的SO3氣體經(jīng)過濾后進(jìn)入磺化器中，與計(jì)量泵中的C22~24ɑ-烯烴發(fā)生劇烈反應(yīng)，反應(yīng)中產(chǎn)生熱量則通過夾套冷卻水進(jìn)行冷卻，產(chǎn)生產(chǎn)物與SO3氣體進(jìn)入到氣體和液體分離器之中，最后通過氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和，并在合格后進(jìn)行水解，從而得到AOS。

2.3合成物物化性能

選取包括表面張力（cmc）、臨界膠束濃度（cmc）、界面飽和吸附率(max)、C20、表面壓（πcmc）、Gibbs吸附能等指標(biāo)對(duì)活性劑進(jìn)行表征分析。

2.3.1石油磺酸鹽物化性能

通過相關(guān)研究認(rèn)為，石油磺酸鹽在降低原油-水面張力方面具有優(yōu)良特性，被廣泛的應(yīng)用在石油驅(qū)油中。研究認(rèn)為以原油餾分與康醛抽出油因?yàn)樵牧铣煞植煌浔砻鎻埩σ膊煌唧w如圖2所示。

圖2石油磺酸鹽表面張力比較

通過圖2比較發(fā)現(xiàn)，采用康醛抽出油作為原材料制備的石油磺酸鹽表面張力要大于以原油餾分為材料的石油磺酸鹽。同時(shí)制備的兩種不同石油磺酸鹽表面張力比較高，這可能與磺酸鹽中的多環(huán)芳烴成分有關(guān)。

2.3.2-烯基磺酸鹽物化性能

通過對(duì)制備的-烯基磺酸鹽光譜分析，得到如圖3所示的物化結(jié)果。

圖3不同疏水鏈長(zhǎng)度下的ɑ-烯基磺酸鹽表面張力比較

通過圖3看出，疏水鏈長(zhǎng)度越大，疏水性越強(qiáng)，cmc濃度越小。

3活性劑對(duì)油田污水回注效率影響

活性劑通常通過降低油水界面張力、乳化攜帶和改變?cè)土髯冃缘忍岣呋刈⑿剩虼吮疚膭t選取油水乳化能力、活性劑驅(qū)油性能作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3.1乳化力測(cè)定

為提高測(cè)定精度，對(duì)合成磺酸鹽乳化力的測(cè)定采用單因素實(shí)驗(yàn)法，考慮在不同攪拌時(shí)間、速度、油水體積下LAS和AOS的Klett值。

（1）攪拌時(shí)間t對(duì)Klett值的影響

設(shè)定LAS和AOS的VW:VO=4:1，轉(zhuǎn)速為300 r/min，從而得到如圖4所示結(jié)果。

通過圖4看出，當(dāng)攪拌時(shí)間在=20 min時(shí)，LAS和AOS的Klett值相差最大。

（2）不同速度下的Klett值

固定VW:VO=4:1和攪拌時(shí)間=20 min，得到不同攪拌速度下的Klett值，具體如圖5所示。

通過圖5得到當(dāng)攪拌速度在300 r/min時(shí)，LAS和AOS之間的LAS和AOS區(qū)分最大，故選擇轉(zhuǎn)速為300 r/min。

（3）不同油水體積比下的Klett值

固定轉(zhuǎn)速300 r/min和=20 min,得到不同油水體積下的Klett值，具體如圖6所示。

結(jié)合乳化指數(shù)的評(píng)價(jià)測(cè)定，得到如表2所示的評(píng)價(jià)結(jié)果。

通過表2看出，隨著疏水鏈長(zhǎng)度的不斷增加，活性劑的乳化能力越來越大，C14AOS

3.2活性劑洗油率

洗油率用于表示活性劑將原油從地層巖石進(jìn)行剝離的多少，是反應(yīng)活性劑驅(qū)油的重要指標(biāo)。通過合成活性劑的洗油率分析可得到如表3結(jié)果。

3.3活性劑性能與驅(qū)油效率相關(guān)性分析

通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)看出，AOS表面張力與乳化指數(shù)的關(guān)系則如圖7所示。

圖7不同AOS與表面張力關(guān)系

通過圖7看出，當(dāng)AOS中的疏水鏈長(zhǎng)度逐步增加的同時(shí)，其乳化指數(shù)也逐步增加。同時(shí)結(jié)合表3的結(jié)果，其洗油率也隨著疏水鏈長(zhǎng)度的變大也在不斷的增加。

4結(jié)論

通過研究可得到如下結(jié)論：

（1）對(duì)石油磺酸鹽物來講，因原材料不同，導(dǎo)致得到的兩種不同的石油磺酸鹽物乳化指數(shù)與洗油率不同，但以康醛抽出油為原料的乳化指數(shù)和洗油率要大于通過延長(zhǎng)油田分餾后的油樣標(biāo)本，這與康醛抽出油中含有的較多多芳烴有很大關(guān)系；

（2）-烯基磺酸鹽物活性劑性能與除油率、乳化指數(shù)呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，主要原因在于疏水鏈長(zhǎng)度長(zhǎng)度增加，導(dǎo)致其界面張力增加，從而可有效的分離石油與水，更好的提取油井中的原油。