刍议系列烷基芳基磺酸盐在油田油砂的吸附性能探讨

2022-10-22

近几年以来, 国内一些油田基本进入了超高含水期的开发阶段, 所谓的超高含水, 是指国内大部分油田的出液中含水率已经达到98%以上。针对这一情况, 三次采油技术作为一种能够提高采油率的新兴技术在各大油田日益得到了广泛的应用。而目前三次采油技术所使用的三元复合驱油主的活性剂, 其主要成分是烷基芳基磺酸盐。因此, 研究表面烷基芳基磺酸盐在大庆油砂的吸附性功能对三次采油技术的更好运用有着重要的指导意义。

一、烷基芳基磺酸盐对油田油砂吸附性功能的实验

(一) 所需试剂及仪器

1.实验室自制的烷基芳基磺酸盐。主要运用两相滴定法、浊度法、滴体积法来测定烷基芳基磺酸盐在水溶液中的表面力与浓度对数。一般来说, 烷基芳基磺酸盐对油田油砂吸附性实验所用水为石英亚沸二次蒸馏水。提取油田的油砂, 将油田储油层的岩心经过苯和乙醇溶液进行抽提, 抽提后烘干粉碎, 然后将烘干粉碎后的油砂过筛。要求过筛后, 砂粒成分的构成应该是:石英39.52%、斜长石26.37%, 钾长石25.11%, 方解石O.75%.白云石0.27%.

(二) 实验方法

将经过试验提取出的砂粒用水冲洗, 直至其为中性。然后将成为中性的砂粒用去离子水冲洗。将经过两次水洗后的砂粒用去离子水浸泡, 将经过离心后所得的清液用两相滴定法进行滴定, 在未发现空白干扰的情况下, 称取油砂 (精确至0将其放置在锥形瓶, 然后加入适量的蒸馏水, 要求浸润12小时, 然后加入配制好的烷基芳基磺酸盐溶液, 将试验容器放入温度为45摄氏度的气浴恒温振荡器中进行振荡, 直到吸附平衡, 然后将样本放入离心管, 进行离心分离试验。分离时间持续30min。然后取出上部产生的清液, 通过两相滴定法来测定烷基芳基磺酸盐的平衡浓度, 然后测定吸附之前的空白样的浓度, 最后计算两者之差, 从而得出吸附量。

二、试验结果

(一) 时间对吸附量产生的影响

在45摄氏度的条件下下, 烷基芳基磺酸盐的质量浓度是1000 mg每升时, 烷基芳基磺酸盐在油田油砂上的吸附具有共同的特征, 即:在吸附试验的初期, 吸附量随着时间的增加处于较快的位置, 而在吸附试验的后期, 吸附量随着时间的增加变得较慢, 最终会达到吸附的平衡。试验说明:油砂表面存在着拥有高、中、低三种不同能量的吸附点位。将烷基芳基磺酸盐在油砂表面吸附动力学实验产生的结果进行拟合, 可以看出, 目前试验所用的Elovich方程以及双常数速率方程都能够很好地描述烷基芳基磺酸盐对油砂产生吸附的特征。但是从试验得出的相关系数来看, Elovich方程描述的更为准确。Elovich方程的准确性在于其这对三种磺酸盐活性剂的吸附动力学特征上描述比双常数率方程更为准确, 试验得出的相关系数介于0.9855—0.9929之间。

(二) 烷基芳基磺酸盐的浓度对吸附量的影响

在45摄氏度的条件下, 不同浓度的烷基芳基磺酸盐对吸附量的影响会产生不同的结果, 不同结构的磺酸盐对于油田油砂的吸附量会随着其浓度的增大先增大然后逐渐平稳。之所以会出现这种情况, 主要原因在于随着烷基芳基磺酸盐浓度的逐渐增大, 烷基芳基磺酸盐在油砂表面通过单分子层吸附时逐渐会形成聚集, 这种聚集会导致吸附量的增大;而当烷基芳基磺酸盐浓度增大到一定程度时, 烷基芳基磺酸盐中含有的大量胶束成分, 会对油砂表面的油质产生增溶作用, 这种增溶作用会导致油质溶出然后进入液相, 因此会使得油砂对烷基芳基磺酸盐的吸附减少最后逐渐趋于平衡。

(三) 正丁醇浓度对吸附量产生的影响

在45摄氏度的条件下, 烷基芳基磺酸盐的浓度为1000 mg每升时, 正丁醇的浓度会对油砂的吸附量产生影响。影响结果是随着正丁醇浓度的增加, 烷基芳基磺酸盐在油砂表面的吸附量会逐渐地降低。之所以产生这种结果, 主要是由于如果吸附试验中含有醇时, 因为醇自身所具有的双亲结构, 这种双亲结构类似于表面活性剂, 会使溶液的极性减弱, 而且醇分子会与烷基芳基磺酸盐发生竞争吸附, 因此会导致油砂表面的吸附量减小。但是当正丁醇的浓度到了一定的范围之内时, 吸附量便不会再发生明显变化。

三、结语

Elovich方程主要的优势在于:通过方程的计算, 可以更加准确描述三种磺酸盐对于油砂的吸附动力学特征, 当试验的相关系数处于0.9855—0.9929之间时, 表明烷基芳基磺酸盐对油砂的吸附不仅仅是一个简单的一级反应, 而是一个复杂的反应过程, 这个复杂的反应过程主要由反应速率和扩散因子综合控制。

吸附量的变化会随着烷基芳基磺酸盐浓度的变化而逐渐变化。变化趋势为逐渐增加然后趋于平稳, 而且随着烷基芳基磺酸盐中正丁醇浓度的降低而逐渐增大。

摘要：对于系列烷基芳基磺酸盐在油砂的吸附性能的探讨, 目前来说, 主要是利用静态吸附实验法来进行研究。静态实验法是通过实验室自制的三种高纯度烷基芳基磺酸盐, 然后在实验室这一静态环境下, 选取一定量油田的油砂, 通过实验室的化学反应, 考察系列烷基芳基磺酸盐对油田油砂具有怎样的吸附规律, 主要考察的指标为:吸附的时间、温度、系列烷基芳基磺酸盐中所含其他成分对吸附量的影响。

关键词：烷基芳基黄磺盐酸,油田油砂,吸附性能