ASP体系表面活性剂复配乳化性能研究

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摘要： asp体系与原油之间的乳化作用与该体系提高采收率直接相关。采用界面张力评价和乳状液析水率评价相结合的方法，主要研究HABS与壬基酚聚氧乙烯醚(NP)非离子型表面活性剂的复配性能，探索乳化性能的改善对界面张力的影响，确立在驱油过程中稳定乳状液与降低油水界面张力间的关系。结果表明：温度为45℃，NaOH浓度为0.6%、HABS与NP-6以质量比9:1复配浓度为0.05%时,形成的原油乳状液稳定性明显优于单一HABS三元体系,24小时内原油乳状液析水率由17.5%降至7.5%。关键词： ASP三元复合体系；复配；界面张力；乳状液稳定性

中图分类号：TE357.46 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）22-0031-030 引言

ASP复合体系中存在强碱和表面活性剂等活性组分，因此在油藏和采出液中存在不同程度的乳化，而油藏中的乳化对于提高采收率所起的作用是近年研究的焦点[1,2]。前人研究大多集中在单一体系与原油形成乳状液的稳定性评价方面[3-6]，而复合体系界面张力性能和乳状液稳定性之间是否存在对应关系，目前相关报道较少。

1 原料及仪器

1.1 原料 实验原油为大庆采油二厂脱水原油，HABS（活性组分50%），壬基酚聚氧乙烯醚NP-6（分析纯），NaOH（分析纯），大庆采油二厂现场污水，聚合物为部分水解聚丙烯酰胺。

1.2 仪器 PYX-120电热恒温培养箱，ACS-D11分析天平，Modle-500界面张力仪，CJ-1磁力搅拌器，JB90-D强力电动搅拌机，HHS电热恒温水浴锅。

2 实验方法

2.1 乳状液配制 取若干支100mL具塞量筒加入一定量的表面活性剂+碱+聚合物三元体系，原油与三元复合体系体积比为1∶1，在45℃恒温箱内放置1小时。然后振荡150次，再次放入45℃恒温箱内静置，记录油水两相的体积变化，并记录实验现象。

2.2 乳状液类型鉴别 取一滴乳液于载玻片上，用YYS-150E倒置生物显微镜观测乳液液滴形貌。

2.3 乳状液稳定性测定 ASP体系与原油乳状液稳定性实验以不同时间的析水率曲线与显微拍照等多种方法相结合。

2.4 界面张力的测试 采用Modle-500界面张力仪按油水界面张力SY/T5370-1999《表面及界面张力测定方法》进行。

3 实验结果与讨论

三元复合体系中，聚合物浓度为1000mg/L，分别固定碱质量百分比浓度0.6％、0.8%、1.0％、1.2%，表面活性剂质量百分比浓度为0.05％、0.1％、0.2％、0.3％时体系的界面张力。

3.1 碱浓度变化对乳状液稳定性的影响 在HABS浓度为0.05%时，考察NaOH浓度变化对界面张力的影响情况。

从图1中可以看出，当NaOH浓度较低（0.6%、0.8%）时，与原油中的有机酸(HABS)反应就地生成的石油酸皂的浓度较低，界面上以表面活性剂吸附为主，所以界面张力下降的较缓慢。当NaOH浓度为1.0%时，界面处的反应速度加快，NaOH与原油中的有机酸生成的石油酸皂也增加并且与HABS产生协同作用，在界面上达到了一个动态的吸附与脱附平衡，所以界面张力呈现最低趋势。NaOH浓度较高（1.2%）时，生成的石油酸皂的浓度过高以至于溶液中胶团数目过多，胶团对界面上的活性剂分子的增溶作用导致界面张力高。在HABS浓度为0.05%时，NaOH浓度变化对乳状液稳定性的影响情况。从图2中可以得出，原油乳状液的析水率会随着NaOH浓度的增加而减少。NaOH浓度为0.6%时，形成的乳状液比较稳定，析水24h之后，析水率最低为21.1%。

3.2 碱浓度对复配体系乳状液稳定性的影响 在HABS/NP-6复配浓度为0.05%时，NaOH浓度变化对界面张力的影响情况。

从图3中可看出，测量初始阶段，界面张力随着NaOH浓度的增加而呈下降趋势。在45min之后，NaOH浓度为1.2%时，体系的界面张力出现了回缩现象。

这可能是NP-6本身不带电，HABS的极性头带有电荷，复配体系能够很好的吸附在界面处，同时Na+可以减少油水界面扩散双电层的厚度，从而减弱活性负离子之间的相互排斥力，有利于表面活性剂分子的紧密定向排列，所以45min前界面张力降低，随着时间的延长，Na+促使Na++A-(NaA)水(NaA)油平衡向右移动，减少了界面层上的活性物从而导致界面张力升高。

在HABS/NP-6复配浓度为0.05%时，NaOH浓度变化对乳状液稳定性的影响情况。从图4中可以看出，随碱浓度的增加乳状液的析水率呈递增趋势。乳状液析水率最低为7.5%。这说明，NaOH浓度较低时，溶液中表面活性剂较少，在油水界面上排列的并不十分紧密，少量NP-6的加入很好的镶嵌在阴离子表面活性剂分子之间，使界面处的分子形成紧密排列对乳状液液滴起到保护作用，阻碍液滴间的聚并。由于原油中HA有限，随碱浓度的增加，表面活性物质增加到某值时停止增加，过量的碱迫使表面活性剂质进入油相，界面张力上升，所以析水率略有增加。

3.3 HABS浓度变化对复合体系乳状液稳定性的影响 在NaOH浓度为1.0%时，考察了HABS浓度变化对三元复合体系/大庆原油界面张力的影响情况。

由图5中可以看出，界面张力均呈现较平缓的下降趋势，界面张力值最后均达到了10-3mN/m，界面张力的稳定值和最低值基本保持一致。

在保持NaOH浓度为1.0%时，考察了HABS浓度变化对原油乳状液稳定性的影响情况。从图6中可以看出，原油乳状液的析水率会随着表面活性剂浓度的增加而升高。HABS浓度为0.05%时，乳状液析水24h之后，析水率最低为18.5%。而HABS浓度大于0.2%时，乳状液的稳定性很差。这有可能由于HABS浓度过高时，在油相中形成反胶束，反胶束内的极性环境使之可以增溶水溶液，形成增溶胶束或微乳液滴，促进了内相水溶液向外水相的传递，导致乳液析水率升高。