耐温抗盐表面活性剂研究.docx

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1、本科毕业论文（设计）论文题目：耐温抗盐型表面活性剂研究摘要针对国内对石油需求的急剧增加，而国内的较老的油田的开采条件多为高温高盐，为缓解原油的缺乏，开发耐温抗盐表面活性剂势在必行。本文通过国了解内外的各种表面活性，找到了一种适合在高温高盐时工作的阴非离子型表面活性剂一一脂肪胺聚氧乙烯酸磺酸盐（ACS）。通过烯丙基化反应和磺化反应合成脂肪胺聚氧乙烯酸磺酸盐（ACS-1202）,确定了其合成条件。通过温度、界面张力和无机盐来探讨ASC-1202的理化性质，最后对脂肪胺聚氧乙烯酸磺酸盐的耐温耐盐性进行评价。ACS-1202表面活性剂在浓度为0.1%可达超低界面张力，测得ASC-1202的初始分解温度

2、超过了200,峰值温度为300,而在II（TC也能正常工作，证明了ASC-1202表面活性剂的耐温性。在老化30天后，脂肪胺聚氧乙烯酸磺酸盐溶液并未出现沉淀，且界面张力基本稳定，证明了其优异的热稳定性。当NaCl含量为12X104mg/1.时ACS-1202可以达到超低界面张力，对Ca?+的最适含量为6000mg/1.,最适Mg?+含量为1000mg/1.,而ASC-1202对三种离子的耐盐性顺序为Na+Ca2+Mg2+.充分证明了ACS-1202拥有良好的应用前景。关键词：脂肪胺聚氨乙烯会磺酸盐；耐温抗盐；超低界面张力论文类型：工程设计AbstractAccordingtotherapidi

3、ncreaseindomesticdemandforoil,andtheextractionconditionsofolderoilfieldsinChinaaremostlyhightemperatureandhighsalt,itisimperativetodeveloptemperatureresistantandsaltresistantsurfactantstoalleviatetheshortageofcrudeoil.Throughunderstandingvarioussurfaceactivitiesbothdomesticallyandinternationally,the

4、articlehasfoundasuitableanionicandnonionicsurfactant-fattyaminepolyoxyethyleneethersulfonate(ACS),whichworksathightemperaturesandhighsalts.Fattyaminepolyoxyethyleneethersulfonate(ACS-1202)wassynthesizedbyallylgroupreactionandsulfonationreaction,anditssynthesisconditionsweredetermined.Exploringthephy

5、sicochemicalpropertiesofASC-1202throughtemperature,interfacialtension,andinorganicsalts,andfinallyevaluatingthetemperatureandsaltresistanceoffattyaminepolyoxyethyleneethersulfonates.ACS-1202surfactantcanachieveultra-lowinterfacialtensionataconcentrationof0.1%,TheinitialdecompositiontemperatureofASC-

6、1202wasmeasuredtoexceed200,withapeaktemperatureof300.Itcanalsoworknormallyat110,demonstratingthetemperatureresistanceofASC-1202surfactant.After30daysofaging,therewasnoprecipitationinthefattyaminepolyoxyethyleneethersulfonatesolution,andtheinterfacialtensionwasbasicallystable,demonstratingitsexcellen

7、tthermalstability.WhentheNaClcontentis12104mg1.,ACS-1202canachieveultralowinterfacialtension,withanoptimalCa2+contentof6000mg1.andanoptimalMg2+contentof1000mg1.ThesalttoleranceorderofASC-1202forthethreeionsisNa+Ca2+Mg2+.ThisfullyprovesthatACS-1202hasgoodapplicationprospects.Keywords:aliphaticaminepo

8、lyoxyethyleneethersulfonate；temperatureandsaltresistance,；ultra-lowinterfacialtension1 绪论11.1 研究背景11.2 国内外研究现状21.2.1 阴离子表面活性剂21.2.2 非离子表面活性剂31.2.3 阴非离子表面活性剂31.3 本文研究内容41.4 本文技术路线图42耐温抗盐表面活性剂研制与理化性质52.1 耐温抗盐表面活性剂的设计52.2 脂肪胺聚氧乙烯酸磺酸盐的合成62.3 脂肪胺聚氧乙烯酸磺酸盐的理化性质82.3.1 界面张力82.3.2 热稳定性9233无机盐类型对界面行为的影响112.4 本

9、章小结153脂肪胺聚氧乙烯酸磺酸盐的性能评价163.1 实验材料163.2 温度对界面张力的影响163.3 无机盐对界面张力的影响173.4 本章小结19结论20参考文献21致谢231绪论1.1 研究背景我国石油战略安全已成为国家安全的重要组成部分，但这种资源是不可再生的。随着科技和经济的不断发展，我国对石油的需求呈现明显上升趋势。尽管我国是世界上人口最多的国家之一，并且石油资源并不丰富，所以不得不依赖国外进口，进口达到总量的百分之七十。油田采油主要分为三个阶段：一次采油，主要依靠油层自身能量开采（自喷）山；而向油层注入水、气（即水驱，气驱）给油层补充能量的开采方法称为二次采油；一次,二次采油

10、均为物理方法，可采油层里百分之三十到四十的原油；三次采油工艺，可以将原油的采收率提高至70%至80%。三次采油中最主要的方式是使用化学驱，而表面活性剂则对增加采收率发挥了重要的作用。想要增加原油采收率，可以采用四种不同的方法，可简单的分为：1.气体混合驱动。2.热力采油:利用热能提高油井内的温度，从而促进原油流动的方法。3.微生物采油:利用微生物的能力来提高油田开采效率的方法。4.化学驱油法：利用化学物质来促进油的提取。对于提高收成率的方法，表1.1进行了详细的分类。表1.1提高采收率方法的详细分类气体混相驱化学驱热力采油微生物采油液体石油气段塞驱碱水驱蒸汽吞吐微生物清防蜡富气段塞混相驱表面活

11、性剂驱高压干气驱碱聚合物驱火烧油层微生物调剖二氧化碳驱聚合物驱烟道气驱聚合物表面活性剂驱蒸汽驱微生物驱氮气驱碱聚合物表面活性剂驱油藏的深度越深，会导致温度和矿化度都随之上升，对开采的要求和表面活性剂耐温、抗盐的性能也会随之提高。我国也是全球高温高盐油藏的主要分布国家之一，所以为提高这类油藏的采收率，可从对应的表面活性剂着手。按温度和地层水矿化度对油藏进行划分的标准见表1.2：表1.2按温度和地层水矿化度将油藏分类低温中温高温高盐油藏条件低盐中盐低高温中高温高高温特高温油藏油藏低高盐中高盐高高盐特高盐温度()7070-8080-9090-120120-150150-180地层水矿化度(mg/1.

12、)l104(l-2)104(2-4)104(4-10)lO4(10-16)104(16-22)1O4我国大多油田处于二次采油阶段，部分油田仍有近百分之六十五的原油未被开采。为缓解我国石油危机，以及缓和原油储备的匮乏，如何最大可能开采这些在二次采油中未被采出的原油，即在三次采油过程中尽可能开采原油是解决我国石油危机的主要办法之一。化学驱采油是在三次采油中提高采收率的主要办法。它是通过改变驱替流体的物理化学性质以及优化驱替流体与原油、岩石矿物之间的相互作用，是种可以有效提高原油采收率的重要技术。其中降低油水表面张力是重要的的因素之一，通过添加各种化学药剂可以降低油水界面张力，而表面活性剂是其中最关

13、键的因素之一。二次采油后的这些原油含水率高，所处油层温度高，所在地区的地层水的矿化度高，为了提高化学驱技术的效率，对表面活性剂的耐温抗盐性能提出了更高要求，这导致可用于化学驱的表面活性剂种类减少。因此，开发具有耐温抗盐性能的表面活性剂已成为不可避免的趋势之一。1.2 国内外研究现状1.2.1 阴离子表面活性剂芳基取代的Q烯燃磺酸盐是国外常用的阴离子表面活性剂网，碳链长度在G1.C20的范围时，耐温性为最好。支链内烯烧磺酸盐也是一种在提高石油采收率方面表现优异的化学药剂，碳数链在C20C24比短碳链的支链内烯烧磺酸盐更能降低界面张力。2000年以后，烯燃磺酸盐和支链内烯烧磺酸盐越来越活跃，多用于

14、复配体系。PUa网将a_烯煌磺酸盐和烷基苯反应，生成了芳基取代的烷基磺酸盐，它在120、14104mg/1.的矿化度和2500mg/1.的硬度下，可以达到超低界面张力。石油磺酸盐和重烷基苯磺酸盐在国内外已经使用，并在在胜利油田阳”3、大庆油田WM等油田进行了试验，虽然驱油能力较好，但容易和阳离子沉淀，并且因为它的组成较为复杂，产品的质量把控困难，所以并不适合应用在高温高盐的油藏中。1.2.2 非离子表面活性剂非离子表面活性剂是指以分子或胶束状态存在于溶液中。不溶于水，但溶于有机物。因为其在起泡、乳化、分散等方面有着优异的表现并且可以增加活性效率等优点而有着较高的使用率。因此，在三次采油等领域中

15、，非离子表面活性剂的应用越来越受到广大油田工作者的关注口引。但对于非离子表面活性剂来说，它存在着一些问题，使它并不是非常适合高温高盐油藏：（1）选择困难：因为高温高盐油藏所处环境条件很差，需要根据油藏的特点来选择不同的表面活性剂，需要考虑很多的因素，比如温度、PH值等。因此选择的过程存在较大的难度。（2）成本高：由于高温高盐油藏较为复杂，所以在开采时，需要大量的化学试剂，而非离子表面活性剂是一种成本较高的化学试剂，会增加开采的成本。（3）环保问题：非离子表面活性剂含有一定的有机物，如果使用不当，会造成环境的污染。1.2.3 阴非离子表面活性剂它是一种在非离子表面活性剂中添加了亲水性阴离子基团的化合物。随着温度的升高，氢键的作用力会减弱，从而降低物质的亲水性能，但是加入亲水基团可以减少这种不利影响。这使得阴非离子表面活性剂耐温性能优异1。随着乙氧基数增多，会增加阴非离子表面活性剂的钙盐的水溶性，使它有着优异的耐钙性能口叫美国德克萨斯大学奥斯汀分校和OiIChemTeCN公司曾对阴非离子表面活性剂进行过研究，并研制出多种表面活性剂，如，醇酸竣酸盐、磺酸盐和硫酸酯盐。通过改变