楊忠年（新疆金塔投資（集團(tuán)）有限公司，新疆克拉瑪依834003）

芻議系列烷基芳基磺酸鹽在油田油砂的吸附性能探討

楊忠年（新疆金塔投資（集團(tuán)）有限公司，新疆克拉瑪依834003）

對(duì)于系列烷基芳基磺酸鹽在油砂的吸附性能的探討，目前來說，主要是利用靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)法來進(jìn)行研究。靜態(tài)實(shí)驗(yàn)法是通過實(shí)驗(yàn)室自制的三種高純度烷基芳基磺酸鹽，然后在實(shí)驗(yàn)室這一靜態(tài)環(huán)境下，選取一定量油田的油砂，通過實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)反應(yīng)，考察系列烷基芳基磺酸鹽對(duì)油田油砂具有怎樣的吸附規(guī)律，主要考察的指標(biāo)為：吸附的時(shí)間、溫度、系列烷基芳基磺酸鹽中所含其他成分對(duì)吸附量的影響。

烷基芳基黃磺鹽酸；油田油砂；吸附性能

近幾年以來，國內(nèi)一些油田基本進(jìn)入了超高含水期的開發(fā)階段，所謂的超高含水，是指國內(nèi)大部分油田的出液中含水率已經(jīng)達(dá)到98%以上。針對(duì)這一情況，三次采油技術(shù)作為一種能夠提高采油率的新興技術(shù)在各大油田日益得到了廣泛的應(yīng)用。而目前三次采油技術(shù)所使用的三元復(fù)合驅(qū)油主的活性劑，其主要成分是烷基芳基磺酸鹽。因此，研究表面烷基芳基磺酸鹽在大慶油砂的吸附性功能對(duì)三次采油技術(shù)的更好運(yùn)用有著重要的指導(dǎo)意義。

一、烷基芳基磺酸鹽對(duì)油田油砂吸附性功能的實(shí)驗(yàn)

（一）所需試劑及儀器

1.實(shí)驗(yàn)室自制的烷基芳基磺酸鹽。主要運(yùn)用兩相滴定法、濁度法、滴體積法來測定烷基芳基磺酸鹽在水溶液中的表面力與濃度對(duì)數(shù)。一般來說，烷基芳基磺酸鹽對(duì)油田油砂吸附性實(shí)驗(yàn)所用水為石英亞沸二次蒸餾水。提取油田的油砂，將油田儲(chǔ)油層的巖心經(jīng)過苯和乙醇溶液進(jìn)行抽提，抽提后烘干粉碎，然后將烘干粉碎后的油砂過篩。要求過篩后，砂粒成分的構(gòu)成應(yīng)該是：石英39.52%、斜長石26.37%，鉀長石25.11%，方解石O.75%.白云石0.27%.

（二）實(shí)驗(yàn)方法

將經(jīng)過試驗(yàn)提取出的砂粒用水沖洗，直至其為中性。然后將成為中性的砂粒用去離子水沖洗。將經(jīng)過兩次水洗后的砂粒用去離子水浸泡，將經(jīng)過離心后所得的清液用兩相滴定法進(jìn)行滴定，在未發(fā)現(xiàn)空白干擾的情況下，稱取油砂（精確至0將其放置在錐形瓶，然后加入適量的蒸餾水，要求浸潤12小時(shí)，然后加入配制好的烷基芳基磺酸鹽溶液，將試驗(yàn)容器放入溫度為45攝氏度的氣浴恒溫振蕩器中進(jìn)行振蕩，直到吸附平衡，然后將樣本放入離心管，進(jìn)行離心分離試驗(yàn)。分離時(shí)間持續(xù)30min。然后取出上部產(chǎn)生的清液，通過兩相滴定法來測定烷基芳基磺酸鹽的平衡濃度，然后測定吸附之前的空白樣的濃度，最后計(jì)算兩者之差，從而得出吸附量。

二、試驗(yàn)結(jié)果

（一）時(shí)間對(duì)吸附量產(chǎn)生的影響

在45攝氏度的條件下下，烷基芳基磺酸鹽的質(zhì)量濃度是1000mg每升時(shí)，烷基芳基磺酸鹽在油田油砂上的吸附具有共同的特征，即：在吸附試驗(yàn)的初期，吸附量隨著時(shí)間的增加處于較快的位置，而在吸附試驗(yàn)的后期，吸附量隨著時(shí)間的增加變得較慢，最終會(huì)達(dá)到吸附的平衡。試驗(yàn)說明：油砂表面存在著擁有高、中、低三種不同能量的吸附點(diǎn)位。將烷基芳基磺酸鹽在油砂表面吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行擬合，可以看出，目前試驗(yàn)所用的Elovich方程以及雙常數(shù)速率方程都能夠很好地描述烷基芳基磺酸鹽對(duì)油砂產(chǎn)生吸附的特征。但是從試驗(yàn)得出的相關(guān)系數(shù)來看，Elovich方程描述的更為準(zhǔn)確。Elovich方程的準(zhǔn)確性在于其這對(duì)三種磺酸鹽活性劑的吸附動(dòng)力學(xué)特征上描述比雙常數(shù)率方程更為準(zhǔn)確，試驗(yàn)得出的相關(guān)系數(shù)介于0.9855—0.9929之間。

（二）烷基芳基磺酸鹽的濃度對(duì)吸附量的影響

在45攝氏度的條件下，不同濃度的烷基芳基磺酸鹽對(duì)吸附量的影響會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，不同結(jié)構(gòu)的磺酸鹽對(duì)于油田油砂的吸附量會(huì)隨著其濃度的增大先增大然后逐漸平穩(wěn)。之所以會(huì)出現(xiàn)這種情況，主要原因在于隨著烷基芳基磺酸鹽濃度的逐漸增大，烷基芳基磺酸鹽在油砂表面通過單分子層吸附時(shí)逐漸會(huì)形成聚集，這種聚集會(huì)導(dǎo)致吸附量的增大；而當(dāng)烷基芳基磺酸鹽濃度增大到一定程度時(shí)，烷基芳基磺酸鹽中含有的大量膠束成分，會(huì)對(duì)油砂表面的油質(zhì)產(chǎn)生增溶作用，這種增溶作用會(huì)導(dǎo)致油質(zhì)溶出然后進(jìn)入液相，因此會(huì)使得油砂對(duì)烷基芳基磺酸鹽的吸附減少最后逐漸趨于平衡。

（三）正丁醇濃度對(duì)吸附量產(chǎn)生的影響

在45攝氏度的條件下，烷基芳基磺酸鹽的濃度為1000mg每升時(shí)，正丁醇的濃度會(huì)對(duì)油砂的吸附量產(chǎn)生影響。影響結(jié)果是隨著正丁醇濃度的增加，烷基芳基磺酸鹽在油砂表面的吸附量會(huì)逐漸地降低。之所以產(chǎn)生這種結(jié)果，主要是由于如果吸附試驗(yàn)中含有醇時(shí)，因?yàn)榇甲陨硭哂械碾p親結(jié)構(gòu)，這種雙親結(jié)構(gòu)類似于表面活性劑，會(huì)使溶液的極性減弱，而且醇分子會(huì)與烷基芳基磺酸鹽發(fā)生競爭吸附，因此會(huì)導(dǎo)致油砂表面的吸附量減小。但是當(dāng)正丁醇的濃度到了一定的范圍之內(nèi)時(shí)，吸附量便不會(huì)再發(fā)生明顯變化。

三、結(jié)語

Elovich方程主要的優(yōu)勢在于：通過方程的計(jì)算，可以更加準(zhǔn)確描述三種磺酸鹽對(duì)于油砂的吸附動(dòng)力學(xué)特征，當(dāng)試驗(yàn)的相關(guān)系數(shù)處于0.9855—0.9929之間時(shí)，表明烷基芳基磺酸鹽對(duì)油砂的吸附不僅僅是一個(gè)簡單的一級(jí)反應(yīng)，而是一個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)過程，這個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)過程主要由反應(yīng)速率和擴(kuò)散因子綜合控制。

吸附量的變化會(huì)隨著烷基芳基磺酸鹽濃度的變化而逐漸變化。變化趨勢為逐漸增加然后趨于平穩(wěn)，而且隨著烷基芳基磺酸鹽中正丁醇濃度的降低而逐漸增大。

［1］趙宇.系列烷基苯磺酸鹽純化合物的合成及界面性能的研究［D］.大連：大連理工大學(xué)，2006.

［2］肖進(jìn)新.表面活性劑應(yīng)用原理.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002