摘要

通過調控原油-岩石界麵潤濕性進而提高采收率是油田高效開發的重要思路.現有陰離子表麵活性劑改變岩石表麵潤濕性能力有限，研發強化界麵潤濕調控性能的新型驅油劑具有重要應用意義.本工作合成了一種新型表麵活性劑二羥甲基十二烷基苯磺酸鈉(SDDBS)，通過紅外和核磁進行結構表征.探究了SDDBS在親油岩石表麵的吸附行為、降低油水界麵張力能力、對岩石表麵潤濕性調控能力、油膜剝離能力以及驅油性能.實驗結果表明SDDBS可在親油岩石表麵均勻吸附，臨界膠束濃度下可將油水界麵張力降至2.54 mN/m，親油玻璃片經0.02%(w)SDDBS溶液處理48 h後，其空氣中水滴接觸角由100.2°降低至24.5°，水下油滴接觸角由19.2°增加至153.9°，證明SDDBS可將親油/疏水的岩石表麵調控為強親水/水下強疏油狀態.采用0.02%(w)SDDBS溶液在60℃下處理原油老化的玻璃片，24 h內油膜剝離麵積高達89%，在地層水條件下油膜剝離麵積仍可達81%.室內模擬岩心驅油實驗結果顯示采收率提高10.53%.本工作通過一步法合成一種新型多羥基苯磺酸鹽驅油劑，通過引入氫鍵強化其界麵潤濕調控能力用於油膜高效剝離，具有較強實際應用潛力.

1引言

石油作為基礎關鍵燃料及化工原材料，是保障國民經濟和社會發展至關重要的戰略資源.目前我國多數油田雖進入開發中後期，但剩餘油資源豐富，增儲上產潛力巨大，研發高效驅油劑對於進一步提高石油采收率意義重大.親水砂岩油藏岩石表麵長期被原油浸潤，吸附膠質瀝青質組分後潤濕性轉變為親油，常規水驅後親油性岩石表麵仍然存在殘餘油膜.根據粘附功公式W=δ[1+cos(θoil)]，通過降低油水界麵張力δ或增加油-固接觸角θoil，可以降低原油在岩石表麵的粘附功，使得吸附的油膜易於剝離。研究表明，油水界麵張力低至10-4~10-3 mN/m，油膜剝離效果亦十分有限，通過調控原油-岩石界麵潤濕性進而提高采收率是油田高效開發的重要思路。

近年來國內外主要采用的油田用潤濕反轉表麵活性劑包括非離子型表麵活性劑、離子型表麵活性劑及複配體係等。張小琴等研究一種新型非離子雙子表麵活性劑硬脂酸葡萄糖酯甲苷馬來酸雙酯，經研究其具有低界麵張力(5 mN/m)和良好穩定性，可以顯著提升二氧化矽表麵疏油性(水下油滴接觸角128.17°).Wu等合成了一種三季銨鹽型陽離子表麵活性劑，將其與陰離子型表麵活性劑α-烯烴磺酸鹽複配，由於陰離子與陽離子相互吸引，使得界麵上分子排列緊密，達到超低界麵張力(4.5×10-4 mN/m)，室內岩心驅替實驗表明，注入複配體係使得采收率提高了8.35%.實驗證明低界麵張力有利於提高采收率，但對於主要以油膜形式存在的剩餘油，單一追求低界麵張力無法達到高效油膜剝離效果.表麵活性劑對砂岩及碳酸鹽岩油藏潤濕性影響主要通過表麵清洗及表麵覆蓋實現。陽離子表麵活性劑通過其陽離子部分與吸附在岩石表麵的原油酸性組分形成離子對，清洗表麵油層同時暴露原親水表麵.陰離子表麵活性劑通過其疏水尾部與親油岩石表麵相互作用，陰離子親水頭基覆蓋親油岩石表麵使得表麵轉向水濕，同時增加岩石表麵與油膜間靜電斥力，提高洗油效率

現有陰離子表麵活性劑如石油磺酸鹽類具有成本低和界麵活性好的優點，但與地層岩石表麵吸附較弱，改變岩石潤濕性能力有限。采用合理的分子設計增強陰離子表麵活性劑在岩石表麵的吸附，強化其潤濕調控能力，實現從親油到強親水/強疏油潤濕性轉變，促進壁麵油膜的高效剝離，是本文的研究意義所在.本研究以十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、甲醛、甲醇等為主要原料製備了一種強化界麵潤濕調控性能的新型驅油劑二羥甲基十二烷基苯磺酸鈉(SDDBS).探究了其吸附性能、界麵潤濕調控性能、油膜剝離性能以及宏觀驅油性能等.實驗結果表明SDDBS可將親油岩石表麵潤濕調控至強疏油狀態(水下油滴接觸角>153.9°)，驅油效果顯著.

2結果與討論

2.1界麵潤濕性調控驅油劑的結構表征

界麵潤濕性調控驅油劑SDDBS的合成示意圖如圖1所示.通過紅外光譜和核磁共振氫譜對合成原料十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和最終產物二羥甲基十二烷基苯磺酸鈉(SDDBS)進行結構表征.由圖2a可見，位於1456和1638 cm-1的特征峰證明了苯環的存在，3434 cm-1處寬峰為O―H的伸縮振動峰，通過對比SDBS和SDDBS的紅外光譜，可以判斷SDDBS中含有羥基基團.由圖2b可得，δ4.8為D2O溶劑峰;δ0.6~1.49為亞甲基上的質子峰(a);δ2.32~2.60的三重峰為甲基上的質子峰(d);δ3.35為羥基上的質子峰(b);δ7.14為芳烴特征峰(c).通過1H NMR確定了最終產物中羥基等基團的存在及位置.紅外光譜和核磁共振氫譜結果表明目標產物SDDBS合成成功，結構準確.

圖1 SDDBS合成示意圖

圖2(a)SDDBS紅外光譜圖和(b)核磁共振氫譜