自发乳化驱油体系及其驱油机理研究

我国大部分油田都已进入中高含水期，采用三次(强化)采油技术后仍有50%以上的剩余油以柱状残余油、岛状残余油、膜状残余油和盲端残余油的形式滞留在储层中而残留地下，迫切需要研究开发新的采油方法和技术来大幅度提高老油田的采收率。根据低聚表面活性剂可通过不同长度、不同结构的联接基团来调控分子有序聚集体的特点，通过分子设计和化学合成原理，利用二乙三胺的结构特点，巧妙地将2个磺酸功能基团和三个烷基支链，通过特定的有机合成反应，连接到二乙三胺骨架上，得到系列具有新型结构的Gemini型表面活性剂，实现了分子结构的创新。利用低聚表面活性剂独特的物化性能，开发出具有自发乳化功能的新型驱油体系，并研究其提高原油采收率的微观驱油机理，符合研发新型表面活性剂和开发新型采油技术潮流，具有理论和技术的创新性。

低聚表面活性剂可通过设计不同长度、不同结构的联接基团，实现从分子水平上调控分子有序聚集体的愿望，被誉为新一代表面活性剂，而磺酸盐型低聚表面活性剂具有良好的界面活性及耐温抗盐等性能而广受国内外学者关注。本课题以二乙烯三胺、溴乙基磺酸钠为原料合成了磺酸盐型Gemini表面活性剂(TADS-n)；以马来酸酐、脂肪醇聚氧乙烯醚、二醇、亚硫酸氢钠等为原料，合成了系列阴-非离子型Gemini表面活性剂；以乙二胺、环氧氯丙烷、十二叔胺为原料，通过开环反应和季铵化反应，合成了具有树枝状结构的季铵盐型低聚表面活性剂(4C12AC)，对合成产物进行了结构表征，并对其物化性能进行研究。三种产物均具有良好的表/界活性，其中TADS和阴-非离子型表面活性剂具有良好的复配协同效应，均能够达到超低界面张力(10-3mN/m)，三元复合驱体系提高原油采收率20%左右。TADS具有良好的自发乳化性能，其中与石油磺酸盐在复配浓度比为2:8时乳化率可达90%，粒径小于1μm，有利于提高原油采收率。4C12AC具有良好的乳化、增溶和泡沫性能，乳化和增溶能力明显优于具有相同烷基链长和离子头基的传统表面活性剂DTAC，起泡性达到了传统表面活性剂的1-2倍。4C12AC对大肠杆菌、硫酸盐还原菌具有良好的杀菌效果，其杀菌效果明显优于现场常用的杀菌剂1227。4C12AC在20%盐酸溶液中对N80钢和A3碳钢具有优良的缓蚀性能，电化学研究表明4C12AC是一种以覆盖效应为主的混合型缓蚀剂，吸附模型满足Langmuir吸附等温式。4C12AC具有较好的抗硬水稳定性，平均稳定性为5级，这使季铵盐型四聚表面活性剂在高矿化度油藏开采中的应用成为可能。这些研究工作为具有新型结构的表面活性剂在高含水期油田的现场应用奠定了良好的基础。