三次采油用石油磺酸钠的改性研究

论文摘要

石油磺酸钠是一种廉价、高效的三次采油用表面活性剂，但是易与钙镁离子反应生成沉淀，限制了它的应用和推广。本文以大庆炼化公司渣油—糠醛抽出油和减三线馏分油为原料经过酰基化反应、Knoevenagel反应和磺化反应合成了有较强耐钙镁离子性能的改性石油磺酸钠。首先以苯和甲苯为母体合成了3—苯基—2—甲酸乙酯基—2—戊烯酸乙酯和3—对甲苯基—2—甲酸乙酯基—3—十八烯酸乙酯，经过核磁共振和红外光谱分析，确认合成产物中有羧酯基，由此证明实验构思的可行性和确认实验的条件、步骤。在此基础上以糠醛抽出油和减三线馏分油为原料合成了改性石油磺酸钠，并进行了红外光谱表征，确认产物中有羧酯基和磺酸基。采用吊片法测试两种改性石油磺酸钠的表面张力，得知以糠醛抽出油为原料合成的改性石油磺酸钠的临界胶束浓度为1.23×10-3g／L，最低表面张力为39.14mN／m；以减三线馏分油为原料合成的改性石油磺酸钠的临界胶束浓度为1.09×10-3g／L，最低表面张力值为43.35mN／m。采用旋转滴法测试大庆原油和地层模拟水间的界面张力。结果表明，以0.3％的改性石油磺酸钠、1.2％的Na2CO3和1200mg／L的聚丙烯酰胺组成的三元复合驱油体系可以使大庆原油和地层模拟水间的界面张力达到10-3mN／m数量级。测试了两种改性石油磺酸钠在高钙镁离子溶液中的界面张力。以0.3％的改性石油磺酸钠、1.2％的Na2CO3和1200mg／L的聚丙烯酰胺组成的三元复合驱油体系，可以使含钙镁离子浓度600mg／L的地层模拟水和原油之间的界面张力达到超低。这表明合成的改性石油磺酸钠有较强的耐钙镁离子的能力，适合用于高矿化度的矿藏。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 三次采油技术的起源和意义
• 1.2 三次采油用表面活性剂
• 1.2.1 三次采油用表面活性剂的要求
• 1.2.2 表面活性剂的驱油机理
• 1.2.3 常用三次采油用表面活性剂
• 1.3 三次采油用抗盐表面活性剂的研究现状
• 1.3.1 抗盐聚合物
• 1.3.2 抗盐表面活性剂
• 1.4 影响油水界面张力的因素
• 1.4.1 表面活性剂分子量对油水界面张力的影响
• 1.4.2 表面活性剂浓度和结构对油水界面张力的影响
• 1.4.3 碱对油水界面张力的影响
• 1.4.4 聚合物对油水界面张力的影响
• 1.4.5 温度对油水界面张力的影响
• 1.4.6 电解质对油水界面张力的影响
• 1.4.7 原油对油水界面张力的影响
• 1.5 本文的设计思路和工作要点
• 1.5.1 理论依据
• 1.5.2 本文的设计思路
• 2 实验模型的合成与分析
• 2.1 实验仪器和化学试剂
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 分析仪器
• 2.1.3 化学试剂
• 2.2 以苯为母体合成模拟产物
• 2.2.1 酰基化反应
• 2.2.2 Knoevenagel反应
• 2.2.3 薄层分析
• 2.3 以甲苯为母体的模拟产物
• 2.3.1 酰基化反应
• 2.3.2 Knoevenagel反应
• 2.4 模拟中间体的表征与分析
• 2.4.1 模拟中间体的红外光谱表征
• 2.4.2 模拟中间体的核磁共振分析
• 2.5 小结
• 3 改性石油磺酸钠的合成与表征
• 3.1 原料油的物理性质
• 3.1.1 原料油的平均分子量
• 3.1.2 原料油的结构组成
• 3.2 改性石油磺酸钠中间体的合成
• 3.2.1 实验仪器
• 3.2.2 分析仪器
• 3.2.3 化学试剂
• 3.2.4 实验方法
• 3.3 磺化
• 3.3.1 发烟硫酸磺化法
• 3.3.2 浓硫酸磺化法
• 3.3.3 结果与讨论
• 3.4 改性石油磺酸钠的反应流程
• 3.5 小结
• 4 改性表面活性剂的性能测试
• 4.1 表面性质的测试
• 4.1.1 实验仪器
• 4.1.2 实验样品
• 4.1.3 实验溶液的配置
• 4.1.4 实验原理
• 4.1.5 实验方法
• 4.1.6 数据处理
• 4.2 界面张力测定
• 4.2.1 实验样品
• 4.2.2 化学试剂
• 4.2.3 实验仪器
• 4.2.4 钙镁离子溶液的配置
• 4.2.5 实验原理
• 4.2.6 实验方法
• 4.2.7 以糠醛抽出油为原料合成的改性石油磺酸钠的界面张力
• 4.2.8 以减三线馏分油为原料合成的改性石油磺酸钠的界面张力
• 4.3 改性石油磺酸钠抗钙镁离子能力测试
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢