不同疏水基的聚氧乙烯醚磺酸鹽制備及性能研究.pdf

1、烷基醇（酚）聚氧乙烯醚磺酸鹽結合了非離子表面活性劑耐鹽和磺酸鹽陰離子表面活性劑耐溫的特點，在高溫、高鹽等極端油藏的應用中引起了科研工作者的廣泛興趣。本論文以羥乙基磺酸鈉為磺化劑，與不同疏水基的聚氧乙烯醚反應，制備了相應的磺酸鹽，研究了疏水鏈、氧乙烯(EO)基團、氧丙烯(PO)基團、離子頭基(-COONa、-SO4Na和-SO3Na，對應表面活性劑縮寫為C12-14E3C、C12-14E3S和C12-14E3SO)和反離子種類（Na+、K

2、+、Mg2+和Ca2+）對該系列表面活性劑的表/界面活性的影響。
　　本文概述了適用于高溫、高礦化度油田的陰離子表面活性劑的特點，綜述了烷基醇（酚）聚氧乙烯醚磺酸鹽的合成及應用研究進展。
　　制備了脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉(CmEnSO)、異構十三醇聚氧乙烯醚磺酸鈉(C13E6SO)和不同反離子的C12-14醇聚氧乙烯醚磺酸鹽(C12-14E4SO-M，M=K，Mg和Ca)，用核磁、電噴霧質譜對目標產物進行了分析表征。研究了疏

3、水鏈、EO基團、離子頭基、反離子種類對表面張力、界面張力(IFT，表面活性劑/無機鹽/十二烷體系)、潤濕、泡沫和熱穩(wěn)定性的影響，結果顯示:(1)疏水鏈長度增加，臨界膠束濃度(cmc)減小，IFT先減小后增加，起泡能力降低，cmc時的表面張力(γcmc)和潤濕時間增加，熱穩(wěn)定性無顯著變化;(2)疏水鏈支化度增加，cmc和γcmc增加，IFT、泡沫穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性降低，潤濕時間縮短;(3)EO數增加，cmc和泡沫性能無顯著變化，γcmc、I

4、FT、潤濕時間和熱穩(wěn)定性增加;(4)cmc和γcmc按照C12-14E3SO＞C12-14E3S＞C12-14E3C的順序減小;隨著NaCl濃度的增加，C12-14E3SO、C12-14E3S和C12-14E3C之間IFT差異減小;無機鹽為CaCl2時，IFT按以下順序增加C12-14E3C＜C12-14E3S＜C12-14E3SO;C12-14E3C的起泡能力明顯高于C12-14E3SO和C12-14E3S;C12-14E3C和C12

5、-14E3S的潤濕時間短于C12-14E3SO;熱穩(wěn)定性按以下順序減小C12-14E3C＞C12-14E3SO＞C12-14E3S;(5)C12-14E4SO-Ca和C12-14E4SO-Mg的cmc和γcmc小于C12-14E4SO和C12-14E4SO-K;加入無機鹽后，C12-14E4SO-M之間IFT無顯著差異;C12-14E4SO-Mg和C12-14E4SO-Ca起泡能力和熱穩(wěn)定性高于C12-14E4SO和C12-14E4SO

6、-K;C12-14E4SO-Mg和C12-14E4SO-Ca的潤濕時間短于C12-14E4SO和C12-14E4SO-K。擴散系數(D)隨著烷基醇聚氧乙烯醚磺酸鹽濃度的增加而減小。NaCl和CaCl2的加入均可降低IFT。
　　制備了壬基酚聚氧乙烯醚磺酸鈉(NPEnSO)、壬基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚磺酸鈉(NPPmE3SO)和腰果酚聚氧乙烯醚磺酸鈉(NSF-nSO)，并用高效液相色譜、核磁、電噴霧質譜對產物進行了表征。研究了EO基團

7、、PO基團對表面張力、IFT（表面活性劑/無機鹽/十二烷體系）、潤濕、泡沫和熱穩(wěn)定性的影響，結果顯示:EO數增加，cmc和泡沫性能無顯著變化，γcmc、IFT、潤濕時間和熱穩(wěn)定性增加;在NPE3SO分子中插入2、3個PO基團，cmc、γcmc、IFT、起泡能力、潤濕時間和熱穩(wěn)定性增加。D隨著表面活性劑濃度增加而減小。NaCl和CaCl2的加入均可降低IFT。NSF-nSO起泡能力低于NPEnSO的起泡能力，潤濕時間長于NPEnSO。

8、r>　　研究了不同疏水基的聚氧乙烯醚磺酸鹽與陽離子表面活性劑十二烷基三甲基氯化銨(DTAC)復配體系的穩(wěn)定性以及該體系與十二烷之間的IFT。通過透光率測定了不同磺酸鹽與DTAC的配伍穩(wěn)定性，結果顯示:增加EO數有助于提高復配體系的穩(wěn)定性。從不同疏水基聚氧乙烯醚磺酸鹽結構、陰鄺日離子表面活性劑摩爾比、溫度和表面活性劑濃度方面，研究了復配體系與十二烷之間的IFT，結果顯示:IFT在摩爾比為6/4至4/6之間達到最低;等摩爾比的C16E6SO

9、/DTAC、C18E6SO/DTAC和C12-14E3S/DTAC體系IFT隨溫度升高而降低，其它體系IFT對溫度變化不敏感;IFT隨表面活性劑濃度的增加先降低再保持不變或升高;EO數增加、在NPE3SO插入2、3個PO基團、疏水鏈支化度降低均使得IFT升高;C12-14E3S/DTAC體系IFT比C12-14E3SO/DTAC和C12-14E3C/DTAC低;C12-14E4SO-M/DTAC體系IFT無顯著差異;增長陽離子表面活性劑

10、疏水鏈或單疏水鏈變?yōu)殡p疏水鏈，IFT降低。當C12/14E4SO/DTAC=5/5時，復配體系經過石英砂動態(tài)吸附后，IFT無顯著變化。
　　研究了不同疏水基的聚氧乙烯醚磺酸鹽與中原油田原油間IFT。不同磺酸鹽在高礦化度地層水中具有良好的溶解性，增加EO數和分子中插入2、3個PO基團有助于提高其抗硬水能力。IFT結果顯示:減少EO數、增加支化度，IFT降低;碳鏈長度增加，IFT先降低后升高;NPP2E3SO的IFT低于NPE3SO和

11、NPP3E3S O;不同離子頭基的IFT大小順序依次為C12-14E3C＞C12-14E3SO＞C12-14E3S;C12-14E4SO-M之間IFT無顯著差異;NPE3SO，NPPmE3SO和C16E6SO的IFT在10-2mN/m數量級，其余表面活性劑IFT均大于0.1mN/m;IFT對表面活性劑濃度稀釋不敏感，可能與cmc較低有關。C12-14E4SO與陽離子表面活性劑（DTAC和DDAC）配伍表現出良好的協(xié)同效應，C12-14E