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新型多羥基苯磺酸鹽驅油劑的界面張力優化及油田應用潛力分析（三）
來源：化學學報 瀏覽 48 次 發布時間:2025-12-17
2.2.6驅油模擬實驗
結合上述研究，選取0.02%(w)SDDBS溶液作為驅油劑進行巖心動態驅替實驗.本實驗使用的巖心參數如表1所示.驅替實驗共分為三個過程:模擬地層水驅、表面活性劑驅、后續模擬地層水驅.驅替結果如圖9所示，初期地層水驅，當采出液含水率>98%時，計算采收率為37.36%.當注入3.025 cm3 SDDBS溶液后采收率提高至41.67%，注入壓力升高.恒溫保持12 h后進行后續水驅，注入壓力逐漸升高，且當采出液含水率>98%時，計算采收率為47.89%.說明SDDBS溶液驅在水驅基礎上提高采收率10.53%，具有優異的驅油效果.
3結論
本研究合成了一種界面潤濕性調控驅油劑SDDBS，該驅油劑同時具有疏水碳鏈、親水磺酸根基團以及多羥基結構.臨界膠束濃度下，SDDBS溶液可將油水界面張力降至2.54 mN/m.SDDBS分子中的多羥基結構可以促使其在巖石表面的吸附，原子力顯微鏡實驗結果顯示SDDBS在親油巖石表面的吸附呈均勻的不規則顆粒狀分布.而SDDBS分子中暴露的陰離子則可以顯著提高巖石表面的親水性，水下油滴接觸角可從19.2°增加到153.9°，證明SDDBS可將親油/疏水的巖石表面潤濕調控為強親水/水下強疏油狀態.SDDBS具有出色的油膜剝離能力，24 h內油膜剝離面積可達89%，地層水條件下油膜剝離面積仍可達81%.此外，使用SDDBS驅替可提高采收率達10.53%.本研究通過一步法合成一種新型表面活性劑多羥基苯磺酸鹽，通過引入氫鍵強化表面活性劑界面潤濕調控能力用于油膜高效剝離，效果顯著優于目前文獻報道的各類油田用潤濕反轉表面活性劑，具有較強實際應用潛力.
4實驗部分
4.1界面潤濕性調控驅油劑合成
按照物質的量比1∶2稱取十二烷基苯磺酸鈉(SDBS，3.48 g)和甲醛(0.6 g).將稱量好的SDBS放置于250 mL三口燒瓶，加入50 mL甲醇作為溶劑，在回流溫度68℃下，以3 mL/min速度邊攪拌邊滴加甲醛(攪拌速率為400 r/min)，反應3 h.反應完畢后通過減壓蒸餾和真空干燥除去溶劑，得到白色粘稠狀固體，即為目標產物SDDBS.
4.2結構表征與性能評價
(1)吸附性能
對云母片進行親油處理，在40℃條件下，使用新剝離的云母片浸泡于5%(w)的二甲基硅油乙醇溶液浸泡7 d.浸泡完成后，使用超聲波分散儀中處理1 d后烘干.將處理好的云母片常溫下浸泡于0.02%(w)SDDBS溶液10 min.取出并用氮氣流干燥.使用原子力顯微鏡在空氣環境進行SDDBS在親油表面吸附形貌的測定，觀察SDDBS在親油云母片表面的吸附特性，測量模式為輕敲模式(TM-AFM)，使用掃描探針型號為NCHV-A.
取用石英砂作吸附劑并清潔處理，使用去離子水多次煮沸、浸泡，濾出多余水份后再用1%(w)的稀鹽酸震蕩4 h作清潔處理，去離子水多次沖洗過濾至濾液為中性.烘干后對吸附劑親油處理.
配置系列濃度的SDDBS溶液，將4 g親油處理后的吸附劑加入到30 g表面活性劑溶液中，在60℃條件下振蕩12 h后以8000 r/min離心30 min.測定上清液殘留SDDBS濃度.根據公式計算得到吸附量.
其中w0和w(%)分別為初始和吸附后的SDDBS濃度，msol(mg)為溶液質量，msand(g)為吸附劑質量.
(2)潤濕性調控性能
對玻璃片進行清潔處理，使用1%稀鹽酸溶液處理玻璃片表面4 h后，再用去離子水沖洗至表面呈中性，烘干后對表面進行親油處理.將處理好的玻璃片分別浸泡在去離子水和0.02%(w)SDDBS溶液中48 h.使用接觸角測量儀分別測量其空氣中水滴接觸角和水下油滴接觸角.
4.3油膜剝離性能
將親油處理后的玻璃片表面均勻涂覆上原油，在100℃下老化48 h.將原油老化的玻璃片浸于0.02%(w)不同驅油劑溶液中，得到不同時間下油膜剝離狀態圖片，通過圖形分析軟件將圖片轉為灰度圖，使用框選工具選中灰度圖中油膜區域即可得到該區域的灰度值.處理后油膜的灰度值與未處理油膜的灰度值之比，即可得到不同時刻下的剩余油膜相對面積，該軟件對圖形處理的誤差主要產生在小面積油膜以及中間過渡顏色的識別與處理，軟件計算誤差在3%以內.
4.4巖心動態驅替實驗
使用SDDBS配置的表面活性劑作為驅油劑測量采收率.其中實驗所用物理模擬巖心驅替裝置如圖S4(見支持信息)所示.實驗所用表面活性劑驅替液為地層水配置的0.02%(w)SDDBS溶液.
將巖心抽真空12 h后，使用地層水進行飽和，測量水飽和后巖心質量，得到巖心孔隙體積(cm3).使用煤油和中質油體積比為1∶1混合配置得到密度為0.814 g/cm3的模擬油.同樣使巖心被模擬油飽和，在80℃下老化21 d，建立自然潤濕條件.
在60℃下以0.1 mL/min進行模擬地層水驅替，直至采出液中含水量超過98%.在相同溫度下再進行表面活性劑驅替，將表面活性劑驅替液以0.1 mL/min的速度進行驅替，注入時間為40 min，注入量約為3.025 cm3，計算表面活性劑驅替的采收率.關閉實驗裝置恒溫保持12 h以模擬實際開采關井的過程.在相同溫度下再進行后續水驅，注入條件相同.在整個驅替實驗過程中實時記錄注入壓力、產油量以及產液量，以計算每個過程的采收率.