论文题目: 阳离子双子表面活性剂在三次采油领域的应用基础研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 油气田开发工程
作者: 杨建军
导师: 罗平亚,叶仲斌
关键词: 阳离子双子表面活性剂,油水界面张力,混合溶液,润湿性,微观驱替,协同效应,提高采收率
文献来源: 西南石油学院
发表年度: 2005
论文摘要: 与普通表面活性剂相比,双子表面活性剂具有很低的cmc值和很高的界面活性,这两大特性是目前三次采油中驱油用的任何一种表面活性剂所无法比拟的。本文就是利用双子表面活性剂的高界面活性这一重大特性,将其引入到三次采油领域,并开展一系列的研究,以期解决目前普通表面活性剂在该领域所面临的难题,同时也为以后双子表面活性剂的现场应用研究提供技术和理论支持。 通过阳离子双子表面活性剂产品的合成与表征,结果表明:红外光谱法证明了室内合成样品分子中季铵盐结构的存在;核磁共振法证实了室内合成样品分子中双子结构的存在;最终证实了室内合成样品为目标产物——阳离子双子表面活性剂。 阳离子双子表面活性剂降低油/水界面张力的规律和机理研究结果表明,该类表面活性剂具有很高的界面活性;在无碱和较低浓度下,可以将油/水界面张力降至10-3mN/m数量级;油的重质组分含量越高,越利于双子表面活性剂降低油/水界面张力;在降低O/W的IFT过程中,双子表面活性剂本身的分子结构与油的组分之间存在匹配性。为双子表面活性剂用于无碱复合驱提供了可能性,也对于在油田开发过程中,运用阳离子双子表面活性剂降低油/水界面张力提供了新的方向和途径。 运用均匀设计研究了阳离子双子表面活性剂与普通表面活性剂在降低油/水界面张力方面的协同效应。研究结果表明:双子表面活性剂与普通非离子表面活性剂混合后,在降低油/水界面张力方面可以协同增效;均匀设计在研究化学驱、复合化学驱领域具有十分广泛的应用前景。通过本部分的研究工作,为在油田开发过程中,有效利用双子与普通表活剂的协同效应,提高效率和降低成本提供了理论和实践上指导。 阳离子双子表面活性剂对固体表面润湿的影响研究结果表明:对于油湿固体表面,阳离子双子表面活性剂可将亲油表面最终改变为亲水甚至强亲水表面;对于水湿固体表面,多数阳离子双子表面活性剂可将亲水表面最终改变为弱亲水表面。通过本部分的研究,为运用阳离子双子表面活性剂改变油藏岩石润湿性,从而有利于提高驱油效率提供了理论和实践方面的指导。 阳离子双子表面活性剂的微观驱油过程研究结果表明:①在毛管模型中,双子表面活性剂溶液具有比水驱高得多的驱油效率,同时也表明了相同浓度的双子表面活性剂GS12-4溶液的驱油效率好于GS14-2溶液;②在填砂微观模型中,GS12-4溶液比GS14-2溶液具有更高的驱替效率;结合两种微观模型和岩心驱油结果表明,双子表面活性剂具有很高的驱油效率;润湿性对驱油效率具有很大的影响;最后根据实验过程和结果,分析出阳离子双子表面活性剂的驱油机理,主要包括降低油/水界面张力机理、改变岩石表面润湿性机理、聚并形成油带机理以及乳化机理。 综上所述,阳离子双子表面活性剂有望成为三次采油用的高效驱油剂。
论文目录:
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 双子表面活性剂国内外研究现状
1.1.1 双子表面活性剂的类型及合成方法
1.1.2 双子表面活性剂溶液的基本性质
1.1.3 双子表面活性剂溶液的界面特性
1.1.4 双子表面活性剂溶液的胶团行为
1.1.5 双子胶团化热、动力学研究
1.1.6 双子表面活性剂的协同性
1.1.7 与水溶性聚合物的相互作用
1.2 本文研究的目的意义
1.3 主要研究内容
1.4 研究的技术路线
1.5 论文创新点
2 阳离子双子表面活性剂的合成与表征
2.1 阳离子双子表面活性剂的合成
2.1.1 试剂
2.1.2 仪器
2.1.3 合成原理
2.1.4 合成步骤
2.2 阳离子双子表面活性剂的表征
2.2.1 红外光谱法
2.2.2 NMR法
2.3 小结
3 阳离子双子表活剂降低油冰界面张力特性
3.1 表面活性剂结构特点与性能
3.1.1 亲油基结构及其对性能的影响
3.1.2 亲水基结构及其对性能的影响
3.1.3 油/水界面张力特性与采收率的关系
3.2 实验条件
3.3 研究内容
3.4 旋滴界面张力仪测量原理
3.5 实验结果
3.5.1 降低直链烷烃/水界面张力
3.5.2 降低原油
3.6 双子表面活性剂降低油/水界面张力的规律和机理探讨
3.6.1 降低油/水界面张力的规律
3.6.2 降低油/水界面张力机理探讨
3.7 小结
4 运用均匀设计研究双子的协同效应
4.1 普通表面活性剂混合溶液及应用
4.1.1 混合溶液的相互作用
4.1.2 混合溶液的应用
4.2 试验设计
4.3 试验设计方法种类
4.3.1 全面试验
4.3.2 多次单因素试验
4.3.3 正交试验法
4.3.4 均匀设计
4.4 均匀设计表的构造
4.5 均匀性准则
4.6 均匀设计和正交设计的比较
4.7 运用均匀设计研究双子的协同效应
4.7.1 均匀设计表的选择
4.7.2 实验结果
4.7.3 实验结果的处理
4.8 协同效应的验证
4.8.1 双子-普通非离子混合溶液
4.8.2 双子-普通阳离子混合溶液
4.9 小结
5 阳离子双子对固体表面润湿性的影响
5.1 润湿基本理论
5.1.1 润湿的度量标准
5.1.2 润湿反转
5.1.3 岩石润湿性对与水驱油的影响
5.1.4 表面活性剂对润湿作用的影响
5.2 实验条件
5.3 研究内容
5.4 实验方法与步骤
5.4.1 实验方法
5.4.2 实验步骤
5.5 实验结果
5.6 双子表面活性剂对润湿性影响的机理探讨
5.7 烷基链长度对双子改变固体表面润湿性的影响
5.8 小结
6. 阳离子双子表面活性剂溶液的微观驱油过程
6.1 微观模型综述
6.1.1 微观孔隙模型国内现状
6.1.2 微观孔隙模型国外现状
6.2 多孔介质中非混相微观驱替现象及影响因素
6.2.1 非混相微观驱替现象
6.2.2 影响因素
6.3 实验条件
6.4 研究内容
6.5 实验准备
6.6 方法与步骤
6.6.1 毛管模型
6.6.2 填砂微观模型
6.7 填砂模型中的微观驱油现象
6.7.1 GS14-2溶液的微观驱油现象
6.7.2 GS12-4溶液的微观驱油现象
6.8 实验结果
6.8.1 毛管模型
6.8.2 填砂微观模型
6.9 双子表面活性剂的微观驱油机理分析
6.10 小结
7 结论与建议
7.1 结论
7.2 建议
致谢
参考文献
附表
发布时间: 2006-01-11
参考文献
- [1].三采用表面活性剂和聚合物的动态界面张力研究[D]. 李伟.北京交通大学2008
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