HX系列驱油用表面活性剂研发报告前言随着世界能源的紧缺，石油的充分采出和合理利用已成为各国极大重视的问题，由于常规的一次和二次采油(POR和SOR)总采油率不是很高,一般质量分数仅能达到20%～40%，最高达到50%，至少还有50%～80%的原油未能采出。

因此在能源日趋紧张的情况下，提高采油率已成为石油开采研究的重大课题，三次采油则是一种特别有效的提高采油率的方法。

三次采油的方法很多，概括起来主要有四大类：一是热力驱，包括蒸气驱，火烧油层等；二是混相驱，包括CO2混相，烃混相及其他惰性气体混相驱；三是化学驱，包括聚合物驱，表面活性剂驱，碱水驱等；四是微生物采油，包括生物聚合物，微生物表面活性驱。

目前，三次采油研究尤其以表面活性剂和微生物采油得到人们的普遍重视，而表面活性剂驱则显示出明显的优越性。

目前三次采油研究中所用表面活性剂的种类以阴离子型最多，其次是非离子型和两性离子型，应用最少的是阳离子型。

三次采油中阴离子表面活性剂，其分子结构中离子性亲水基为阴离子，这类阴离子亲水基组成的盐有磺酸盐、羧酸盐、硫酸(酯)盐和磷酸(酯)盐。

阴离子表面活性剂可用于各种表面活性剂驱中,其中应用磺酸盐型最多,而在磺酸盐型阴离子表面活性剂中，以石油磺酸盐型最为普遍。

石油磺酸盐成本较低，界面活性高，耐温性能好，但抗盐能力差，临界胶束浓度(CMC)较高，在地层中的吸附、滞流和与多价离子的作用，导致了在驱油过程中的损耗。

非离子表面活性剂，其亲水基为非离子性基团。

由于非离子性基团的亲水性要比离子性基团差得多,因此非离子性表面活性剂要保持较强的乳化作用,其分子结构中一般含有多个非离子性亲水基,形成含许多醚键、酯键、酰胺键或羟基或者它们相互两两组合或多种组合的结构。

此类表面活性剂的优点是抗盐能力强，耐多价阳离子的性能好，CMC低。

但在地层中稳定性差，吸附量比阴离子表面活性剂高，而且不耐高温，价格高。

两性表面活性剂，这类表面活性剂分子中既有阴离子亲水基又有阳离子亲水基而呈现两性。

由于该种表面活性剂对金属离子有螯合作用，因而大多数都可用于高矿化度，较高温度的油层驱油，但同样有价格高的缺点。

因此，一种合适的表面活性剂体系，不仅能产生很好的协同效应而降低体系的界面张力，而且还能够降低表面活性剂的用量，甚至驱油液表面活性剂的总浓度也有可能降低，同时表面活性剂的其他性能如耐盐能力，耐温性能或吸附损耗减少等得到强化。

基于以上原因，为最大限度的满足驱油体系要求,提高采收率和降低采收成本，我公司根据油田三采科研专家攻关思路联合部分科研院校研制出了一种新型的表面活性剂驱油体系，即HX系列新型非离子-阴离子型表面活性剂体系。

这类表面活性剂有两种不同的亲水基团，且耐盐、耐温性能好，能大大降低非离子型与阴离子型活性剂复配时的色谱分离效应，兼具非离子型和阴离子型表面活性剂的优点。

HX驱油用表面活性剂介绍在三次采油中，二元复合驱是有效利用聚合物的粘度和活性剂的活性的驱油技术。

与单一注聚相比，能更加有效地获得降水增油效果，更大幅度地提高采收率。

目前胜利油田复合驱项目规模逐年扩大，驱油效果逐渐显现，其中：在孤东油田、孤岛油田见到明显的效果。

在复合驱中活性剂作为其中的一种重要组分起着增加洗油效率的重要作用，由于不同区块的油藏地质条件差别较大，我公司成立专门的研究小组研究适用于不同区块复合驱的活性剂。

即HX系列新型非离子-阴离子型表面活性剂体系。

HX驱油用表面活性剂是一种适合在高温、高矿化度条件下使用的新型非离子-阴离子两性表面活性剂。

该表面活性剂既保持了非离子、阴离子表面活性剂的优点,又克服了各自的缺点,是一类性能优良的驱油用表面活性剂。

HX驱油用表面活性剂是由多种活性成份组成，兼具非离子、阴离子活性剂的优点，但比阴离子活性剂耐盐能力更强，又比非离子活性剂更耐高温，并且与聚合物有良好的兼容性。

该剂地层条件下稳定，不分解，可在高达270℃的条件下使用。

其主要特点：能显著降低油水之间的界面张力，0.5%的活性剂即可将油水界面张力降至1×10-3 mN.m-1；具有良好的热稳定性和水解稳定性；具有良好的耐盐性；具有极强的增溶性能和突出的分散性能；与其他表面活性剂具有优异的配伍性。

可广泛应用于油田二元、三元复合驱油用表面活性剂体系，或直接做驱油剂使用。

1、HX驱油用表面活性剂技术指标2、HX驱油用表面活性剂结构特点根据胜利油田的实际情况，我们对研发的表面活性剂有以下要求：◆表面活性剂体系性能稳定，在油砂上吸附量小，并能够显著降低界面张力；◆以胜利石油磺酸盐为主剂，所研制的产品与之配伍性好；◆与石油磺酸盐的复合体系与聚合物配伍性好；◆经济可行。

研究思路：以常用的适应性较强的聚醚类活性剂为主，经过适当的改性合成阴离子非离子两性活性剂根据以上思路，合成了如下结构式的活性剂：R1—C--O R2R3M其中：R1为聚醚碳链；R2为烷基或环烷基碳链（根据区块的油品性选用不同的基团）；R3为阴离子基团，可为羧酸盐也可为硫酸基或磺酸基团，本研究中采用磺酸基；M为金属离子。

R1聚醚碳链，是以羟基(-OH)或醚键为亲水基的两亲结构分子，由于羟基和醚键的亲水性弱，因此分子中必须含有多个这样的基团—才表现出一定的亲水性，这与只有一个亲水基就能发挥亲水性的阴离子和阳离子是大不相同的。

正是由于非离子表面活性剂具有在水中不电离的特点，决定了它在某些方面较离子型表面活性剂优越，如在水中和有机溶剂中都有较好的溶解性，在溶液中稳定性高，不易受强电解质无机盐和酸、碱的影响。

由于它与其他类型表面活性剂相容性好，所以常可以很好地混合复配使用。

非离子表面活性剂有良好的耐硬水能力，有低起泡性的特点，同时它具有分散、乳化、润湿、增溶多种性能，因此在合成活性剂时首先选用了聚醚碳链。

R2为亲油基团，一般为C12～C20范围的正构烷基或带有直链烷烃的苯基。

其中正构烷基主要用于含蜡基原油的区块，带有直链烷烃的苯基适用于稠油含沥青质胶质较多的原油（根据大量的实验得出的经验结论），烷基碳原子一般为C14～C18，以C15～C16洗油能力最强。

它的毒性和对皮肤的刺激性都比低。

R3磺酸基是一种合成阴离子表面活性剂优良的基团，它的化学性质一般稳定，在酸性或碱性介质中以及加热条件下都不会分解。

与次氯酸钠过氧化物等氧化剂混合使用也不会分解。

它可以用烷基或环烷基经过磺化反应制备。

磺酸基特别容易与其他物质产生协同作用(把两种物质混合后能产生比原来各自性能更好的使用效果叫协同作用)，因此它常与非离子基团无机助剂复配使用，以提高洗油效果。

它与钙镁离子不会生成钙皂沉淀，但生成的烷基苯磺酸钙不易溶于水，只能分散在水中使它的洗涤能力降低。

因此在分子式引入聚醚基团以减小钙镁离子的影响。

HX驱油用表面活性剂使用性能一、测试条件区块一测试用油：孤东六区Ng31-53脱水原油测试温度：70℃测试用水：矿化度8918 mg/L，Ca2+、Mg2+ 299mg/L区块二测试用油：埕东西区Ng331脱水原油测试温度：60℃测试用水：矿化度6246 mg/L，Ca2+、Mg2+ 82mg/L测试用石油磺酸盐：1、胜利石油磺酸盐2、中孚石油磺酸盐。

实验用仪器：TX-500型旋转滴界面张力仪。

二、实验方法1.固含量1.1 称量清洁干燥的称量瓶的质量，精确至0.001g，记作W1。

1.2 在称量瓶中加入约2g表面活性剂试样，使试样均匀平铺于称量瓶中，精确至0.001g，记为W2。

1.3 将1.2中装有试样的称量瓶置于恒温干燥箱中，（105±2）℃下恒温烘干2.5h。

1.4 取出称量瓶，放入干燥器内，冷却30min后称量，精确至0.001g，记为W3。

1.5 按式（1）计算固含量：S= W3－W1×100% (1)W2－W1式中：S----固含量；W1----称量瓶的质量，g；W2---未恒温前样品和称量瓶的质量，g；W3----恒温后样品和称量瓶的质量，g。

2.pH值用分析天平称取1.0g活性剂样品于烧杯中，精确至0.001g，用量筒量取99mL蒸馏水加入烧杯，充分搅拌溶解后用pH计测定。

如要求不高时，用广泛pH试纸测量也可。

3.水溶性用分析天平准确称取20g样品，精确至0.001g。

分别称取（200-20）g对应的矿化水置于500mL烧杯中，开动磁力搅拌器在（200±20）r/min下沿旋涡壁慢慢加入试样，加热到40℃后，继续10min，所得溶液浓度为10%。

目测，无悬浮物、无沉淀判定合格。

4.界面张力用分析天平准确称取0.3g该区块现场应用的石油磺酸盐，准确称取0.1g表面活性剂，精确至0.001g，置于500ml的烧杯中,称取对应的模拟盐水或注聚站污水99.6g, 开动恒速磁力搅拌器在（200±20）r/min下内慢慢加入污水，然后继续在（200±20）r/min转速下搅拌10min，所得溶液浓度为4000mg/L。

用该区块脱水后油样，在该区块油藏温度下用界面张力仪测定。

5.表面活性剂与石油磺酸盐比例复配用分析天平准确称取对应的石油磺酸盐与表面活性剂，精确至0.001g，比例分别为1:1、2:1、3:1。

按总浓度为0.4%，加入一定量的对应的模拟盐水或注聚站污水。

按4所述方法进行配制、搅拌。

然后分别进行界面张力测量。

6.浓度窗口的检测按4中所述用分析天平准确称取对应的石油磺酸盐与表面活性剂，比例3：1,称取样品与500ml的烧杯中，称取对应的模拟盐水或注聚站污水分别配制成浓度分别为0.1%、0.2%、0. 3%、0.4%、0.5%、0.6%的母液分别检测界面张力。

7.抗吸附性的检测用分析天平准确称取25g对应的地层油砂，精确到0.01g，放入250mL葡萄糖瓶中。

加入75g活性剂溶液（PS：S=3：1 浓度0.4%）精确至0.01g，使固液比为1：3，盖紧塞子，置于恒温水浴振荡器中，在油藏温度下振荡24h后，取出样品，取上部清液，测定吸附前后溶液的浓度及界面张力变化。

8.热稳定性的检测按4所述配制石油磺酸盐与表活剂的比例为3：1，浓度为0.4%的母液，按油藏温度放入恒温箱中，检测1、3、7、10、20、30天的界面张力。

要求界面张力<10-2mN/m。

9.与聚丙烯酰胺的复配性能取对应的聚丙烯酰胺干粉，用对应的模拟盐水或注聚站污水配制1500mg/l 聚合物溶液。

用分析天平准确称取石油磺酸盐与表面活性剂，比例为3：1。

用1500mg/l聚合物溶液配制浓度为0.4%的母液，复配后母液放置24h 后，检测表观粘度、界面张力。

要求表观粘度变化较小，界面张力<10-2mN/m。

10.抗钙、镁离子检测按4中所述用分析天平准确称取对应的石油磺酸盐与表面活性剂，比例3：1,称取样品与500ml的烧杯中，在对应的模拟盐水或注聚站污水中加入100mg/l的CaCl2，溶好后将称好的表活剂与石油磺酸盐样品配成0.4%的溶液，检测界面张力，如果界面张力<10-2mN/m，然后在上述配好的含有100 mg/l的CaCl2模拟盐水或注聚站污水中再次加入100 mg/l的CaCl2，再次重新按4所述称取表活剂与石油磺酸盐样品，将称好的样品配成0.4%的溶液，检测界面张力。