特高温高盐油藏驱油用TTSS系列表面活性剂的开发

针对驱油用表面活性剂在特高温高盐油藏中产生盐析效应和沉淀效应导致活性失效问题，采用有机化学理论、现代界面理论、现代测试技术和三次采油理论，以结构决定其性能作为指导思想，从表面活性剂的分子结构设计、合成路线和合成方案入手，合成结构新颖高表面活性的TTSS系列表面活性剂，从反离子结合度、表界面物理化学性质和胶束热力学性质等方面深入探索TTSS表面活性剂的抗温抗盐机理，研究其油藏条件下的长期稳定性，研究与其它类型表面活性剂的复配性能。得出表面活性剂抗盐抗钙镁离子新理论，在特高温高盐油藏中油水界面张力达到超低，大大改变岩石润湿性，提高表面活性剂的洗油能力。形成自主知识产权的研究成果对特高温高盐油藏驱油用表面活性剂的研究及应用产生突破性进展，为后期驱油表面活性剂现场应用提供理论基础。这在国民经济和社会发展中具有重大的科学意义和现实的经济意义。

针对驱油用表面活性剂在特高温高盐油藏中产生盐析效应和沉淀效应导致活性失效问题，采用有机化学理论、现代测试技术和三次采油太丰富等理论，以结构决定其性能作为指导思想，从表面活性剂的分子结构设计、合成路线和合成方案入手，采用醚化反应、开环化反应和磺化反应三个步骤合成三聚和四聚磺酸盐型TTSS系列表面活性剂，测定中间体的环氧值、羟值和最终产物的活性物浓度及表面张力。采用质谱仪、红外光谱仪、DSC差式扫描量热仪、熔点测定仪和元素分析仪等对合成的三聚和四聚磺酸盐型系列表面活性剂进行表征，合成的系列产物达到了目标分子结构，且高温热稳定性好。从反应机理上探索三步法的各个反应中的副反应及减少副反应的方法。研究三聚和四聚表面活性剂溶液的表面物理化学性质如cmc和γcmc、C20、Γmax、Amin、 cmc/ C20、pC20。与普通表面活性剂相比，该三聚和四聚表面活性剂具有更高的表面活性和极低的临界胶束浓度，其临界胶束浓度（cmc）都在1～5×10-5mol.L-1之间，表面张力在23～27mN/m之间。分析盐浓度、盐类型和温度对界面性质的影响。从反离子结合度和表面化学性质方面深入分析该类表面活性剂的抗温抗盐机理，结果表明当 NaCl 浓度增大时，温度升高，溶液中离子水化作用减弱，正负离子之间的距离缩短，电负性及电性斥力均增强，导致表面吸附量下降。又从胶束热力学性质方面深入分析该类表面活性剂的抗温抗盐机理，结果表明当高温时，溶液中表面活性剂分子聚集成胶束的倾向减弱，形成“冰山结构”的趋势增强；认为高温情况下该体系的胶束形成过程主要是熵驱动过程。得出表面活性剂抗盐抗钙镁离子新理论，在特高温高盐油藏中油水界面张力达到超低，提高表面活性剂的洗油能力。模拟特高温高盐条件下与其它表面活性剂复配作为表面活性剂驱体系，研究体系表面活性、油水界面张力、高温长期热稳定性、乳化性、色谱分离、静态吸附和动态吸附等，结果表明复配体系具有显著的协同效应，体系界面活性增加。开展了表面活性剂驱驱替实验，结果表明该复配体系在高温高盐高钙镁离子油藏的三次采油驱油剂中平均驱油效率可达9.8%左右，在化学驱中具有极好的应用前景。形成自主知识产权的研究成果对特高温高盐油藏驱油用表面活性剂的研究及应用产生突破性进展，为后期驱油表面活性剂现场应用提供理论基础。这在国民经济和社会发展中具有重大的科学意义和现实的经济意义。