磺酸型表面活性剂清洁压裂液的性能

本文针对阳离子表面活性剂压裂液在阴离子岩层中损失较大、会降低岩层的渗透率等缺陷,合成出阴离子磺酸盐型表面活性剂——棕榈酸甲酯磺酸钠,将此表面活性剂与助剂十八醇按质量比1:2复配后可作为压裂液增稠剂几。JL在3.5%氯化钠溶液中迅速交联得到一种阴离子清洁压裂液。考察了该压裂液的耐温抗剪切性能、黏弹性能、携砂性能、滤失性能、破胶性能及对地层的伤害。实验结果表明:质量分数为5%的JL在3.5%的氯化钠水溶液中,1～2min内即可快速成胶,黏弹性、耐温耐剪切性较好,80℃下的体系黏度仍能达到40mPa·s。在体积比为40%的砂比下,悬砂效率比普通瓜胶体系水基压裂液提高48.7%。体系遇煤油易破胶,破胶液澄清,无残渣。对地层的伤害率低,为7.6%。体系呈中性,能够适用于酸敏碱敏地层,可满足低压低渗透油气藏压裂的要求。

新型磺酸型表面活性剂的合成及界面性能

以壬基酚和5种烷基溴为原料,通过烷基化反应合成了4-壬基苯基烷基醚,再以发烟硫酸为磺化试剂进行磺化得到烷氧基链长度分别为4,8,10,12,14的双尾链苯磺酸型阴离子表面活性剂,其中间体和最终产物的结构经FTIR,1HNMR和ESI-MS确证。对中间体4-壬基苯基烷基醚及目标产物的合成条件进行了优化。中间体4-壬基苯基烷基醚制备的最佳反应条件为:N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)作反应溶剂,反应温度为60℃,壬基酚与溴代烷的摩尔比为1∶3,反应时间为35h,4’-壬基苯基烷基醚的收率可达82%。合成双尾链苯磺酸型表面活性剂的最佳反应条件为:中间体与发烟硫酸的摩尔比为1∶4,1,4-二氧六环为溶剂,反应温度为60℃,反应时间为8h,收率可达75%。对目标产物双尾链苯磺酸型表面活性剂在异辛烷-水体系中的界面张力进行了测定,结果表明该表面活性剂具有较低的临界胶束浓度。

芘稳态荧光法研究疏水碳原子数对两性型表面活性剂聚集行为的影响

为研究疏水碳原子数对两性型表面活性剂聚集行为的影响,笔者以疏水性芘为荧光探针,测定了疏水链碳原子数(m)分别为12、14、16、18的磺酸钠两性型表面活性剂(记作S_(m))的临界胶束浓度(CMC),并确定了合成样品的微极性。以373 nm与384 nm的荧光强度之比I1/I3与样品浓度的关系可知,样品S12~S18的CMC分别为7.90×10^(-4)mol/L、5.39×10^(-4)mol/L、4.72×10^(-4)mol/L、4.14×10^(-4)mol/L,平衡I1/I3分别为1.667、1.211、1.272、1.294。表明随着疏水链碳原子数的增加,合成样品形成有序聚集体的能力增强,所具有的表面活性随之增加,其中疏水碳原子数为14的样品S14形成聚集体的结构最为紧密。

磺酸钠两性型表面活性剂聚集体形态的研究

为研究疏水碳链长度和浓度对两性型表面活性剂聚集行为的影响,以具有不同疏水碳链长度的磺酸盐两性型表面活性剂作为研究对象,借助动态光散射技术(DLS)测定了疏水碳链长度(m)分别为12,14,16,18的产品在浓度分别为2CMC、10CMC、50CMC的聚集体形态。以光强与流体力学半径的关系分析可知,聚集体的形态随着浓度升高更趋向于形成粒径较大的聚集体,随着疏水碳链长度的增加,聚集体的形态也基本趋向于小粒径分布。

磺酸盐型Gemini表面活性剂的合成及在三次采油中的应用研究

为了提高驱油用表面活性剂降低油水界面张力的能力，以提高原油的采收率．合成了磺酸盐型Gemini表面活性剂，并将其与石油磺酸盐复合，采用tx-500界面张力仪测定了复合体系降低油水界面张力的能力．研究表明：当质量分数为1％时，磺酸盐型Gemini表面活性剂-石油磺酸盐复合体系能降低油水界面张力至4×10^-4～6×10^-4 mN·m^-1．磺酸盐型Gemini表面活性剂的加入使得磺酸盐型Gemini表面活性剂与石油磺酸盐之间产生协同效应，提高了原油的采收率．

磺酸盐型超支化聚合物表面活性剂的合成及表征

通过十一烯酸和端羟基超支化聚合物(HBP)酯化反应得到超支化聚酯(HBPE),然后将HBPE以NaHSO3进行磺化并以NaNO3为催化剂制得磺酸盐型超支化聚合物表面活性剂(SHBP)。考察了磺化时间、温度及反应物投料比等对磺化度的影响,采用FTIR和1HNMR对产物结构进行了表征,并考察了不同磺化度的SHBP的表面活性和对NaCl的容忍度。结果表明合成SHBP的较佳条件为:HBPE用量为0.01 mol,n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)=1∶2,NaNO3用量为HBPE和NaHSO3总质量的2%,反应温度为95℃,n(HBPE)∶n(NaHSO3)=1∶9,反应时间为7 h,此时产物的磺化度为5.19 mmol·g-1。

混合磺酸盐表面活性剂/聚合物二元驱油体系

针对大庆油田二元复合驱,制备的煤制烯烃基长链烷基二甲苯磺酸盐(M_(r)≈402)、腰果酚磺酸盐(M_(r)≈404)单独配制的二元复合驱油体系油水界面张力均不能完全达到10-3 mN/m超低数量级。将2种磺酸盐按照不同质量比进行复配(分别记作A、B、C、D、E、F、G、H、L),其中只有F为4∶6混合时,界面张力达到2.7×10^(-3)mN/m超低数量级,再按照二组分F与脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚磺酸盐按照不同质量比进行复配(分别记作M、N、P、Q、R),其中P为94∶6最好且综合效果远好于二组分F,研究了三组分P与聚合物组成的二元复合体系的界面张力和黏度稳定性、抗吸附性、乳化性、驱油效果。结果表明,t=45℃、t=90 d测试中,二元体系黏度保留率超过80%;二元体系界面张力均为10^(-3)mN/m超低数量级,界面活性稳定性好;抗吸附性能(5次)及乳化性能均能满足油田矿场实际应用要求;原油采收率超过32%,其中二元驱油体系贡献率大于20%。

磺酸盐型Gemini表面活性剂复配体系的黏度性质研究

对以溴代十四烷、乙二胺和1,3-丙磺内酯为原料合成的磺酸盐型Gemini表面活性剂的表面活性进行了评价。主要研究了不同碳链长度的季铵盐、无机盐和有机盐的加入,剪切时间以及温度对上述表面活性剂体系黏度性质的影响。结果表明,磺酸盐型Gemini表面活性剂的临界胶束浓度比相应的单链表面活性剂低1~2个数量级;当向质量分数为1%的磺酸盐型Gemini表面活性剂中加入季铵盐时,复配体系的黏度先增加后减少,且季铵盐的碳链越长,增黏效果越明显,复配体系的黏度最大可达245.5 m Pa·s,碳链的增长有助于蠕虫状胶束的形成;在磺酸盐型Gemini表面活性剂和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的复配体系中,随着KCl,Na Cl以及水杨酸钠质量分数的增加,复配体系的黏度先增加后减少,其中KCl的增黏效果最为显著,当KCl的质量分数为0.12%,复配体系的黏度达到最大,为430.2 m Pa·s;在磺酸盐型Gemini表面活性剂/CTAB/KCl的复配体系中,随着剪切时间和温度的增加复配体系的黏度逐渐降低。

磺酸盐型高分子表面活性剂的制备及性能研究

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸十六酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯为原料合成了系列磺酸盐型高分子表面活性剂(简称SPS-n(n=3,5,7,9,11))。通过FTIR对其结构进行表征,利用特定黏数法测量了系列高分子表面活性剂的相对分子量,利用表面张力仪和界面张力仪对溶液的性质进行测定。结果表明,SPS-n系列高分子表面活性剂的相对分子量在106数量级范围,长碳链丙烯酸十六酯添加量越高,表面活性剂越容易形成胶束,胶束的粒径越大,SPS-11的临界胶束浓度最低,为7.6 g/L,最低表面张力为33.019 mN/m;乳化结果显示,在SPS-9的乳化系统中,油水分离时间达到240 min,SPS-7仅用了18 min就将油/水界面张力降至0.0035 mN/m;SPS-n系列高分子表面活性剂最终驱油效率为38.5%。

磺酸盐型Gemini表面活性剂5，12-二(十四烷基)-4，7，10，13-四(口恶)-1，16-十六烷二磺酸二钠的合成

以1,8-二(十四烷基)-3,6-二(口恶)-1,8-辛烷二醇(n-C_(14)H_(29))_2 (CHCH_2OCH_2CH_2OCH_2CH)(OH)_2,1,3-丙烷磺酸内酯1,3-(CH_2)_3SO_3和 NaH 为原料合成了新型表面活性剂——磺酸盐型 Gemini 表面活性剂5,12-二(十四烷基)-4,7,10,13-四 (口恶)-1,16-十六烷二磺酸二钠(n-C_(14)H_(29))_2(OCHCH_2OCH_2CH_2OCH_2CHO)(C_3H_6SO_3Na)_2.考察了原料配比、反应时间、反应温度等主要因素对反应产率的影响,优选出了最佳合成工艺.实验结果表明最佳反应条件为：在碱性条件下,原料配比(物质的量的比)n((n-C_(14)H_(29))_2 (CHCH_2OCH_2CH_2OCH_2CH)(OH)_2)：n(1,3-(CH_2)_3SO_3)：n(NaH)=1：2.066：2.166,反应时间24h,反应温度60℃.在最佳反应条件下,反应产率达98.O%.

磺酸型双子表面活性剂的溶致液晶结构研究

合成了一种磺酸型双子表面活性剂6,6'-(丁基-1,4-二基双氧)双(3-壬基苯磺酸)(9BA-4-9BA),利用偏光显微镜和X射线衍射分析仪研究了其在水溶液和乙酸乙酯溶液中的溶致液晶结构变化.结果表明,9BA-4-9BA在两种溶剂及其混合溶剂中均可出现溶致液晶态结构,并且双子表面活性剂的溶致液晶相态与溶液浓度和溶剂种类密切相关.随着浓度增加,9BA-4-9BA水溶液溶致液晶结构由立方相经由片层立方相转变为层状液晶相,乙酸乙酯溶液中主要以层状液晶相存在.

乙二醇双子琥珀酸2-乙基丁基酯磺酸钠的合成及性能

采用碳基固体酸作酯化反应催化剂于常压下反应的方法合成了乙二醇双子琥珀酸2-乙基丁基酯磺酸钠,酯化反应无需有机溶剂,磺化反应不外加相转移催化剂。最佳工艺条件为:单酯化反应,n(乙二醇)∶n(顺酐)=1.00∶2.10,催化剂碳基固体酸用量为顺酐质量的2%,100℃反应4.7 h,酯化率99.21%(质量分数);双酯化反应,n(2-乙基-1-丁醇)∶n(顺酐)=1.30∶1.00,于210℃反应1 h,酯化率95.17%(质量分数);磺化反应,n(亚硫酸氢钠)∶n(顺酐)=1.05∶1.00,于120℃反应1 h,磺化率100.65%(质量分数)。对产物结构进行了IR和1HNMR光谱表征,对产物性能进行了测定:CMC为2.99×10-3mol/L,γCMC为27.96 mN/m,乳化力4.35 min,渗透力为11.6 s,耐硬水力为13.3 min。

乙二醇双子琥珀酸2-甲基戊基酯磺酸钠的合成及性能

采用酯化反应无需有机溶剂为介质、以碳基固体酸作酯化反应催化剂、磺化反应不外加相转移催化剂在常压下反应的新方法合成了乙二醇双子琥珀酸2-甲基戊基酯磺酸钠,最佳工艺条件为:单酯化反应,n(乙二醇)∶n(顺酐)=1.00∶2.10,催化剂碳基固体酸用量为顺酐质量的2%,于100℃反应4.7 h,酯化率99.02%(质量分数);双酯化反应,n(2-甲基-1-戊醇)∶n(顺酐)=1.30∶1.00,于210℃反应1.2 h,酯化率95.34%(质量分数);磺化反应,n(亚硫酸氢钠)∶n(顺酐)=1.05∶1.00,于油浴120℃反应3.2 h,磺化率100.64%(质量分数).对产物结构进行了IR光谱表征,测定了产物性能:CMC为2.5×10-3 mol/L,γCMC为27.79 mN/m,乳化力为11.5 min,渗透力为6 s,耐硬水力为13.5 min.比较了碳基固体酸和无水乙酸钠、对甲苯磺酸对酯化反应的催化效果,结果表明:碳基固体酸对酯化反应的催化效果好,且易于分离.

适合渤海绥中361油田二元复合驱体系性能研究

本文在渤海绥中361海上油藏条件下,测定了由磺酸盐型双子表面活性剂为主的表面活性剂(辛基酚基聚氧乙烯醚TX100与磺酸盐型双子表面活性剂按质量比1∶4)与疏水缔合聚合物组成的SP二元复合驱体系的黏度及其与渤海绥中361脱气原油间的界面张力,并考察该体系的抗温性、耐盐性、吸附性及老化稳定性等,测定了该驱油体系在不同渗透率岩心中的阻力系数和残余阻力系数,在三层非均质岩心上进行了表面活性剂浓度不同的6个室内驱油实验。研究结果表明,配方为3000 mg/L表面活性剂+1750 mg/L聚合物的SP二元复合驱油体系具有良好的抗温、抗盐、抗剪切性及老化稳定性;该二元复合驱油体系黏度达40 mPa.s以上,可使油水界面张力降至10-3mN/m数量级,同时该体系在不同渗透率岩心中均能建立较高的阻力系数与残余阻力系数;室内驱油实验表明,在三层非均质岩心中,聚合物浓度为1750 mg/L,二元体系与原油界面张力由100mN/m(表面活性剂0 mg/L)降至10-2mN/m(表面活性剂750 mg/L)数量级时提高采收幅度很大;当界面张力由10-2mN/m(表面活性剂750 mg/L)降至10-3mN/m(表面活性剂1000 3000 mg/L),复合驱采收率增加幅度很小;总体上,该SP二元复合驱油体系具有良好的提高采收率能力,可提高采收率35%以上。