2結(jié)果與討論

2.1主劑結(jié)構(gòu)表征

紅外光譜中峰的位置及形狀與分子中鍵的種類和環(huán)境具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過分析所得譜圖可得到物質(zhì)的化學(xué)和結(jié)構(gòu)組成的相關(guān)信息。圖2所示為HLDEA分子的紅外光譜圖。由圖2可知，合成后的HLDEA在3354.44 cm?1處出現(xiàn)O—H鍵的伸縮振動(dòng)峰，2921.96 cm?1和2852.77 cm?1處的雙峰代表C—H鍵的伸縮振動(dòng)峰，1463.05 cm?1處出現(xiàn)C—H鍵的彎曲振動(dòng)峰，1028.50 cm?1處出現(xiàn)C—N鍵的伸縮振動(dòng)峰，1215.97 cm?1處出現(xiàn)了S=O鍵的伸縮振動(dòng)峰及1168.25 cm?1處C—O—C鍵的伸縮振動(dòng)峰。C—O—C鍵和S=O鍵對(duì)應(yīng)的振動(dòng)峰來(lái)自生成的醚鍵和引入的磺酸根，這兩處峰的存在證明了反應(yīng)成功發(fā)生，磺酸基團(tuán)被接到LDEA分子上。

圖2 HLDEA分子的紅外光譜圖

2.2體系確定結(jié)果

使用模擬地層水配制待測(cè)助表面活性劑與HLDEA質(zhì)量濃度比為1∶1，總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的溶液；將溶液移入具塞試管中，置于（25±2）℃環(huán)境中6 h，觀察溶液外觀，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所列。由表4可知，陰離子表面活性劑SDBS和AOS復(fù)配后體系的溶解性極差，鈣鎂離子結(jié)合在表面活性劑親水頭基上，減小了分子間靜電斥力，使分子聚沉。其他6種表面活性劑，分別屬于兩性離子型、非離子型和陰非離子型表面活性劑，在地層水環(huán)境中均能穩(wěn)定存在，未出現(xiàn)明顯沉淀或分層現(xiàn)象。

表4不同助表面活性劑在模擬地層水中的溶解性

將配制好的穩(wěn)定性優(yōu)異的復(fù)配體系[0.15%（w）HLDEA+0.15%（w）助表面活性劑]置于75℃條件下，測(cè)定復(fù)配體系的油水界面張力，結(jié)果見圖3。由圖3可得，復(fù)配后體系油水界面張力隨時(shí)間均出現(xiàn)先下降后基本保持平衡的趨勢(shì)。HLDEA與兩種陰非離子型表面活性劑APEC-4Na和NPES復(fù)配后體系的油水界面張力降低至接近超低界面張力水平（10?3 mN·m?1）。這是因?yàn)镠LDEA分子小、親油性高，其擴(kuò)散速度快且傾向于進(jìn)入油滴內(nèi)部，同時(shí)，溶液中的NPES分子隨時(shí)間推移逐步被吸引于油水界面，尾鏈與HLDEA分子相互糾纏形成緊密結(jié)構(gòu)，提高了油水界面吸附膜的致密程度，從而使界面張力大幅降低。最終優(yōu)選出的助表面活性劑為NPES，在與HLDEA復(fù)配后體系界面張力值為3.8×10?3 mN/m。HLDEA與NPES結(jié)構(gòu)式見圖4。作為對(duì)比的超低界面張力體系油水界面張力值為2.9×10?4 mN/m，較HLDEA+NPES體系界面張力低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。

圖3助表面活性劑與HLDEA復(fù)配后界面張力隨時(shí)間變化曲線

圖4 HLDEA與NPES結(jié)構(gòu)式示意圖

2.3潤(rùn)濕調(diào)控性能

通過評(píng)價(jià)表面活性劑體系在親油巖心表面的潤(rùn)濕性來(lái)考查體系潤(rùn)濕調(diào)控能力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。從圖5可知，地層水可較微弱地改變親油巖心表面潤(rùn)濕性，但表面仍為親油表面。超低界面張力體系作用下，可在24 h內(nèi)將表面水下油滴接觸角由43.98°改性到111.35°。調(diào)控界面潤(rùn)濕性效果最為顯著的是HLDEA+NPES體系，24 h內(nèi)水下油滴接觸角由41.34°增至162.53°，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)親水改性。

圖5表面活性劑對(duì)油濕性巖心表面潤(rùn)濕性改變結(jié)果

HLDEA分子本身與膠質(zhì)瀝青質(zhì)沉積表面間的疏水作用力強(qiáng)，且羥基增強(qiáng)了分子與膠質(zhì)瀝青質(zhì)分子間的相互作用力，可在親油表面上有效地構(gòu)建親水吸附層。NPES分子也可通過疏水作用力在親油表面產(chǎn)生吸附，但在表面上的吸附量少，不能有效地生成親水層。HLDEA分子與表面的相互作用力更強(qiáng)，能夠填補(bǔ)到NPES吸附層的空缺中，進(jìn)一步提高親水層中表面活性劑分子密度，提高表面親水性，進(jìn)而提高水下油滴接觸角，增強(qiáng)體系的潤(rùn)濕調(diào)控性能。

2.4油膜剝離性能

為進(jìn)一步評(píng)價(jià)體系的油膜剝離性能，進(jìn)行了表面活性劑體系靜態(tài)剝離表面油膜實(shí)驗(yàn)。不同體系處理下的表面油膜剝離效果如圖6所示，剩余油膜面積比隨時(shí)間的變化曲線如圖7所示。

圖6不同體系處理下的油膜剝離效果

圖7不同體系處理下剩余油膜面積比隨時(shí)間變化曲線

超低界面張力體系具有一定的潤(rùn)濕調(diào)控性能，可以剝離44.2%的表面油膜，但其油膜剝離效率較差，剝離油膜僅在局部發(fā)揮作用，未能實(shí)現(xiàn)油膜的整體剝離，剝離后表面殘余油膜呈斑點(diǎn)狀。HLDEA+NPES體系的油膜剝離效率（75.3%）遠(yuǎn)高于模擬地層水（24.8%）和超低界面張力體系（44.2%）。HLDEA+NPES體系中HLDEA分子作用于油固界面，改變親油表面潤(rùn)濕性，有利于油膜收縮；NPES分子作用于油水界面，改變了油水界面的性質(zhì)，使得油滴容易變形并脫離玻璃表面，降低了油滴的形變阻力，提高了油膜剝離率。

2.5驅(qū)油性能

通過巖心動(dòng)態(tài)驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)了HLDEA+NPES體系的提高采收率性能，并與超低界面張力體系進(jìn)行了對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。HLDEA+NPES體系采收率為63.60%，超低界面張力體系采收率為55.80%，模擬地層水采收率為34.90%，在水驅(qū)基礎(chǔ)上提高了28.74個(gè)百分點(diǎn)，在超低界面張力體系驅(qū)基礎(chǔ)上提高了7.80個(gè)百分點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，體系的低界面張力性能與強(qiáng)油固界面潤(rùn)濕調(diào)控性能之間存在較強(qiáng)的協(xié)同作用。通過油固界面作用將油滴剝離，并脫離表面；在低界面張力作用下促使剝離油滴變形從而運(yùn)移出孔隙，能夠最為有效地采出巖心中的原油。

圖8表面活性劑驅(qū)油結(jié)果

3結(jié)論

1）通過Williamson成醚反應(yīng)，合成強(qiáng)潤(rùn)濕調(diào)控表面活性劑HLDEA。以降低油水界面張力為指標(biāo)，復(fù)配表面活性劑NPES，得到強(qiáng)化潤(rùn)濕高效驅(qū)油體系。

2）HLDEA+NPES體系可將油水界面張力降低至3.8×10?3 mN/m，水下油滴接觸角由41.34°增加至162.53°，使得24 h內(nèi)油膜剝離率高達(dá)75.3%。

3）HLDEA+NPES體系可將原油采收率提高至63.60%，在水驅(qū)基礎(chǔ)上提高了28.74個(gè)百分點(diǎn)，在超低界面張力體系驅(qū)基礎(chǔ)上提高了7.80個(gè)百分點(diǎn)。