以浓硫酸为磺化剂的石油磺酸盐的合成及驱油性能研究

石油磺酸盐是上个世纪60年代开发出来的价格低、效率高的三次采油产品, 它具有低界面张力、最佳相态、较高的增容参数, 而且货源易得价格低廉, 因此人们对其合成、表征、性能都有了较为深入的研究。本文以浓硫酸为磺化剂, 用延长油田渣油-减二线馏分油和浓硫酸为原料合成石油磺酸盐, 得到最佳合成工艺, 考察了石油磺酸盐的驱油性能。

一、实验内容

1. 实验试剂

实验所用主要实验试剂:浓硫酸, 分析纯, 开封东大化工有限公司试剂厂;渣油, 工业品, 子长炼油厂;乙醇, 分析纯, 西安化学试剂厂

2. 实验仪器

实验所用主要仪器:电子表面平衡张力仪, MODEL ESB-V, KYOWA SCIENTIFIC CO LTD;驱替流动实验装置, 海安石油科研仪器有限公司;傅立叶红外光谱仪Nicdet-570美国热电有限公司。

3. 驱油剂的合成实验

将一定量的减二线原料油放入三口瓶中, 按不同的投料比例加入浓硫酸, 用氢氧化钠中和至p H=7~8, 加入一定量的乙醇水溶液, 然后转移到分液漏斗中趁热进行分离, 抽滤得到的产物放在烘箱中干燥即得石油磺酸盐的粗产品。

二、结果与讨论

1. 驱油剂的最佳合成工艺的选择

(1) 浓硫酸和减二线油质量比对产量的影响

固定反应温度为40℃, 反应时间为4h, 仅改变浓硫酸与石油的质量比, 考察浓硫酸与减二线油的质量比对产量的影响。

由图3-1可以看出当油酸比在5:1时, 表面张力最小;表面张力小说明产物中石油磺酸盐当量比其他油酸比条件下生成产物中石油磺酸盐当量高, 所以选取最佳油酸比为5:1。

(2) 反应温度对产量的影响

当反应的时间为4h, 减二线渣油与浓硫酸的质量比值定为5:1, 改变反应温度, 考察反应温度对产量的影响。

由图3-2可以看出, 温度小于40℃时, 表面张力随温度的升高而降低;当温度高于40℃时, 表面张力随着温度的升高℃而升高;在40℃时表面张力最低, 意味着在40℃时生成产物中石油磺酸盐当量最大。在40℃时为最佳反应温度, 既有利于反应的正向进行, 副反应发生减少。

(3) 反应时间对产量的影响

当反应温度40℃, 加料质量比5:1, 改变反应时间, 考察反应时间对生成物产量的影响。

由图3-3可以看出反应时间对产物质量的影响, 当反应时间小于4h时随着时间的增长表面张力降低;反应时间达到4h时表面张力最小;反应时间大于4h时, 随时间的增长表面张力逐渐变大;所以在反应时间是4h时, 石油磺酸盐当量最大, 为反应最佳时间。

2. 驱油剂驱油实验结果

对合成的驱油剂进行驱油实验, 以人造岩心模拟储层情况, 驱油剂浓度为3%的溶液, 在注入量为0.5PV、1PV、2PV测定其驱油效率, 通过试验结果可以看出, 合成的驱油剂具有较好的驱油性能, 注入驱油剂后, 原油采收率均提高, 当注入量超过1PV以后, 原油采收率基本相当, 在注入量1PV时, 采收率提高平均14.34%。

结论

1.通过单因素实验和正交实验, 得到了合成石油磺酸盐的最佳合成工艺是:渣油与浓硫酸的质量比是5:1, 反应时间是4h, 反应温度40℃。

2.石油磺酸盐具有降低表面张力的作用, 配制1%浓度的石油磺酸盐溶液测得表面张力在40m N/m, 低于蒸馏水72m N/m。

3.在驱油实验过程中, 石油磺酸盐表现出了良好的驱油性能, 在3%浓度, 注入量1PV时, 驱油效率可提高14.34%, 具有一定的实用价值。

摘要：本文以渣油和浓硫酸为主要原料合成石油磺酸盐类表面活性剂。考察了油酸比、反应时间、反应温度等因素对合成的影响, 得到最佳的合成工艺:油酸比5:1、反应时间4h、反应温度40℃。驱油剂驱油性能测定表明, 当驱油剂为3%浓度的溶液, 注入量为1PV驱油剂, 原油的采收率平均提高了14.34%。

关键词：石油磺酸盐,表面活性剂,三次驱油

参考文献

[1] 岳湘安, 王尤富, 王克亮.提高石油采收率基础[M].第一版.北京:石油工业出版社, 2008:3-9.

[2] 南海明.三次采油用表面活性剂研究[J].旧用化学品科学, 2009, 32 (3) :18-20.