次采油用高分子表面活性剂.docVIP

1.1 三次采油概述 在原油开采过程中，初次采油一般依靠地底压力让原油自喷而出；此后由于地下压力减小，不得不往地下注水将油驱出，称为二次采油。当前，我国多数油田处于二次采油的晚期，每百吨采出液体中，含水量达95吨。而且，经过上述两次采油，我国综合原油采收率多一些；也就是说，有60%多的石油仍然留在地下无法采出。因此，进行三次采油、提高原油采收率，是减缓我国多数油田衰老速度、维持我国原油稳产、减少我国对国外原油依赖程度的战略要求。 在各种采油用剂中，可分主剂和添加剂(助剂)。 主剂决定着采油用剂的主要性能，而添加剂是为了完善、提高主剂的性能或减少主剂对油水井和地层伤害而加入其中的物质，如驱油剂中加入牺牲剂，防砂胶结剂中加入稀释剂、增韧剂和偶合剂，在酸液中加入缓速剂、缓蚀剂、润湿剂、互溶剂、防乳化剂、助排剂、铁稳定剂、粘土稳定剂，防淤渣剂、转向剂等[1]。 1.2.2 化学驱油机理 (1) 聚合物驱油 聚合物驱油技术以提高注入驱替相粘度、改善油藏流体中油水流动的流度比为手段，从而达到扩大波及程度、提高油藏采收率的目的。对于非均质油藏而言，它是油田开发后期提高采收率的主要技术手段[2-3]。 (2) 表面活性剂驱油 在驱油化学用剂中，常使用复合驱，其中表面活性剂有其不可忽视的特定作用。加入的表面活性剂将吸附在油水界面和岩石表面上，从而改变油水界面张力和岩石的润湿性，由此而产生的各种作用都对原油的采收率有影响。其原因可归纳为降低油水界面张力，使残余油变为可流动油、改变地层表面的润湿性、增加原油在水中的分散作用从而改变原油的流变性等[4]。 1.3 化学驱对化学驱油剂的要求 化学驱对化学驱油剂的要求主要在高效、廉价无污染NaOH、Na2CO3、NH3OH、Na3PO4及Na4SiO4等单一化合物或它们的混合物。其原理主要是根据注入碱水与原油中的酸性物质作用后。会生成一种具有表面活性的物质[5]。 1.4.2 聚合物驱油剂种类 目前在油田开采用高分子材料中，可以选用的材料有部分水解聚丙烯酰胺、丙烯酰胺与丙烯酸的共聚物、生物聚合物(黄胞胶)、纤维素醚化合物、聚乙烯吡咯烷酮等，可供使用的聚合物驱油剂仅有HPAM和黄胞胶两类，并以HPAM为主。HPAM已在我国聚合物驱油中广泛使用，并取得了良好的结果。但HPAM产品剪切稳定性差，耐温抗盐性能不好。黄胞胶抗盐、抗剪切性能优良，但注入性与耐温性差，且价格昂贵。HPAM和黄胞胶均难以满足高温高含盐油藏的需要。各国学者在研制高性能的提高采收率用高分子材料方面开展了大量研究工作，取得了一定进展，但目前尚无可投入工业应用的具有优良耐温抗盐性能的聚合物驱油剂商业产品。国外研究工作主要集中在改性共聚物和聚合物凝胶两个领域[6]。 1.4.3 用于驱油的表面活性剂种类 三次采油中阴离子型表面活性剂应用最为普遍其中以石油磺酸盐和烷基苯磺酸盐为最多已有工业化产品非离子表面活性剂常与磺酸盐类表面活性剂复配使用可提高磺酸盐表面活性剂抗二价阳离子能力生物发酵法制备的鼠李糖脂生物表面活性剂生产成本低环境污染小并已有工业化产品是一种很有潜力的驱油体系孪生表面活性剂具有许多优异的性能在三次采油中应用前景广阔研制耐高含盐量、耐高温、吸附损失低、成本低的表面活性剂成为驱油用表面活性剂的研究趋势( 一般为103 ～106 )又有一定表面活性的物质。由于高分子表面活性剂兼具有增粘性和表面活性，因此在石油开采 、涂料工业、医药、化妆品 、蛋白质等领域中有巨大的应用前景。 1.5.2 高分子表面活性剂的合成方法[9] 近几年高分子表面活性剂的合成方法得到了不断发展，从相关的文献报道来看，其主要的合成方法有以下几类： (1) 阴离子聚合 阴离子聚合是开发最早、成果最多的种活性聚合方法，其活性中心稳定性好、聚合速度快、聚合体系简单、单体选择范围广。Richard[10]首次报道了用双阴离子引发剂萘钠在四氢呋喃中依次引发苯乙烯及环氧乙烷聚合，最终得到了三嵌段双亲共聚物PEO-PSt-PEO。后来Riess[11]等采用阴离子聚合法，以THF作为溶剂先合成了聚苯乙烯链段，然后加入环氧乙烷，通过大分子活性端基引发聚合，最终合成了PSt -PEO两嵌段高分子表面活性剂。 Armes及其合作者[12]引采用DMSO-K+ 与C12或C16醇所形成的氧负离子为引发剂，THF为溶剂，在室温甚至高于室温的条件下引发甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMA)聚合，合成了窄分子量分布且无残余单体的阳离子型表面活性剂。CDCl3 的NMR研究结果证实该聚合过程可控并且引发剂引发效率非常高。反应过程如图1.1 所示。 图1.1 聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯高分子表面活性剂的合成过程 Boschet等[13]以苯基异丙基钾（PIK）为引发剂，选用了THF为溶剂，使苯乙烯在-80℃反应