Page 20 - 《精细化工》2020年第4期
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·654·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

            羧酸盐、烷基苯磺酸盐等被大量应用于三次采油过                             技术的研究与应用引起了国内外的广泛关注                    [55-58] 。
            程中，而阳离子表面活性剂因其易被地层吸附或产
            生沉淀，故降低油水界面张力的能力差，一般不用
            于三次采油。由于阴、阳离子表面活性剂接近等比
            例混合时其水溶液容易形成沉淀，从而导致阴阳离
            子表面活性剂混合体系不仅在应用中成为配伍禁
            忌，而且相关理论研究也比较滞后。近年来研究发
            现,  阴、阳离子表面活性剂混合体系水溶液具有很
            多异常性质，如阴、阳离子表面活性剂由于电性相
            反、异性相吸而具有比单一表面活性剂更高的表界
            面活性和对原油更强的增溶性能。                                     图 2    超高界面活性阴、阳离子表面活性剂分子结构
                 迄今为止，只有非常少的研究结果介绍了阴、                          Fig.  2    Molecular  structure  of  anionic-cationic  surfactants
                                                                     blend with super high activity
            阳离子表面活性剂混合后用于提高原油采收率。
            WELLINGTON 等     [49] 利用岩芯驱替实验研究了质量
            分数为 0.4%的阴、阳离子表面活性剂的驱油性能，                          3    国内外强化采油用表面活性剂评价方法
            结果显示岩芯中所有的残余油都被成功驱出。                                  差异
            GOGOI  [50] 研究了阴、阳复配表面活性剂作为囊泡的
            驱油性能，结果表明采用双十二烷基溴化胺加木质                                 尽管国内外研制及应用的强化采用表面活性剂
            素磺酸钠表面活性剂复配体系，对于驱油非常有效。                            种类并无本质差别，但评价方法却存在明显的差别。
            在研究阴、阳离子表面活性剂混合体系时为了避免                                 欧美在进行表面活性剂评价工作时，通常采用
            沉淀、液晶生成，通常采取添加非离子表面活性剂                             相态研究，即评价表面活性剂与油、水形成微乳液
            及其他助剂的方法，造成体系复杂，且存在对温度、                            的能力。微乳液有 3 种基本结构类型，分别是水包
            盐度比较敏感等缺点。                                         油型（WinsorⅠ型，下相微乳）、油包水型（Winsor
                 本课题组将聚醚羧酸盐-磺酸盐阴（非）离子表                         Ⅱ型，上相微乳）和双连续型（Winsor  Ⅲ型，中相
            面活性剂与（聚醚）季铵盐阳（非）离子表面活性                             微乳）。相态方法的理论基础是 Winsor R 比理论               [59] 。
            剂进行复配      [51-54] （结构见图 2），通过静电及位阻作               Winsor  R 比理论从表面活性剂、油、水分子间相互
            用调控阴、阳离子表面活性剂相互作用，从而将传                             作用出发，R 值定义为：
            统阴、阳离子表面活性剂由强相互作用调控为中强                                           R   A   co  A   oo  A ll
            相互作用，有效解决了沉淀、液晶等技术难题。其                                               A cw    A ww    A hh
            界面吸附效率 pC20 高达 6.68，临界胶束质量浓度                       式中：A co 和 A cw 分别表示原油与表面活性剂亲油基
            <5 mg/L。针对河南油田双河油田，其油水界面张力                         之间的内聚能及水与表面活性剂亲水基间的内聚
                       –4
            低至 1.0×10  mN/m，显示了超高的界面活性。另外，                     能；A oo 和 A ww 分别表示油分子之间和水分子之间的
            上述表面活性剂还具有良好的动态界面性能。实验                             内聚能；A ll 为表面活性剂亲油基之间的内聚能；A hh
            证实，阴、阳离子表面活性剂体系由于具有良好的                             为表面活性剂亲水基之间的内聚能。
            动态界面性能，其可在油藏与原油快速原位生成微                                 R 比反映了表面活性剂对水和油亲和性的相对
            乳液，从而突破传统微乳液地面制备原理及方法限                             大小。根据 R 比理论，当 R<1 时，表面活性剂与水
            制，形成低浓度、高效率原位微乳驱油新技术。对                             相互作用较强，因而形成 Winsor  Ⅰ型即水包油型
            于高含水、高采出程度老油田，由于残余油饱和度                             微乳液；R>1 时，表面活性剂与油相相互作用较强，
            低，表面活性剂的效率及效能更为重要。而上述阴、                            因而形成 Winsor  Ⅱ型微乳液；R=1 时，表面活性剂
            阳离子表面活性剂体系的超高界面性能及超强增溶                             与油、水相互作用相等，因而形成 WinsorⅢ型微乳
            能力，为老油田提高采收率提供了新方法，其先后                             液。欧美在强化采油用表面活性剂时，一般选择能
            在河南油田      [54] 、江苏油田、中原油田、冀东油田             [53]   够在油藏条件形成中相微乳的表面活性剂；或者是
            成功进行了化学驱。例如，在中石化河南油田温度                             为了降低吸附损耗，选择能够形成下相接近中相的
            81 ℃、综合含水 97.8%，采出程度 53.3%的高温、                     表面活性剂。
            高含水、高采出程度的老油田，实施以阴、阳离子                                 作者曾经在美国莱斯大学进行访问研究，也曾与
            表面活性剂为核心的碱-聚合物-阴阳离子表面活性                            Shell 等石油公司进行深度合作。现将中西方强化采
            剂三元复合驱，采收率提高 12.1%，达到 65.4%。本                      油用表面活性剂评价方法异同归纳总结，如表 1 所示。
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