1.4.3乳化性能測定

分別配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的TDMS溶液和0.3%的LHSB+1.0%有機(jī)堿溶液，按1:1的體積比，將油層原油與多種表面活性劑體系混合加入到具塞量筒中,將量筒充分振蕩之后靜置,每隔 10 min測量一次析出水的體積。由式(1)計(jì)算析水率。

R = V_t / V_0 × 100%

式中: R為析水率, %; V_t為t時(shí)刻析出水體積, mL; V_0為水項(xiàng)總體積, mL。

1.4.4潤濕性能測定

將砂礫巖巖樣切片經(jīng)拋光處理后,在 60℃恒溫條件下用原油飽和浸泡 7天,經(jīng)干燥處理后作為實(shí)驗(yàn)樣品。分別配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.3%的 TDMS溶液和 0.3% LHSB+1.0%有機(jī)堿溶液,使用界面接觸角測定儀對巖石表面的潤濕性進(jìn)行測試分析。實(shí)驗(yàn)方法參考 SY/T 5153-2017《油藏巖石潤濕性測定方法》。

1.4.5耐鹽性能測定

以質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 5000、10000、20000、30000、40000和 50000 mg/L的 NaCl溶液為基液,分別配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.3%的 TDMS鹽溶液,測定其與原油間的界面張力,優(yōu)選出與 TDMS配伍的最佳 Na?質(zhì)量濃度。

以質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 5000、10000、15000、20000、25000和 30000 mg/L的 CaCl?溶液為基液,分別配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.3%的 TDMS鹽溶液,測定其與原油間的界面張力,優(yōu)選出與 TDMS配伍的最佳 Ca2?質(zhì)量濃度。

1.4.6耐溫性能測定

配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的TDMS溶液，分別在30、60、90和120℃下老化24h，測定其與原油的界面張力。

1.4.7 Zeta電位測定

將純化后的TDMS分別配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)在100~1000 mg/L的溶液，將溶液注入電位池中，使用納米粒度儀進(jìn)行測試。

1.4.8聚合物含量優(yōu)選測定

將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.50%、0.10%、0.15%、0.20%和0.25%的HPAM溶液，分別與質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.30%的TDMS溶液進(jìn)行復(fù)配，形成二元溶液。利用界面張力儀測定不同聚合物含量下二元溶液的油水界面張力，分析聚合物含量對界面張力的影響，選取最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.4.9驅(qū)油性能評價(jià)

將優(yōu)選出的HPAM最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的TMDS復(fù)配，形成聚表二元復(fù)合驅(qū)油體系。利用多功能巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)裝置評價(jià)驅(qū)油效果。具體操作:將人造巖心烘干稱量，測量巖心的孔隙體積后飽和原油;以0.5 mL/min的注入流量進(jìn)行水驅(qū)，當(dāng)出口端含水率達(dá)到90%后，轉(zhuǎn)為使用新型有機(jī)堿二元復(fù)合驅(qū)油體系驅(qū)，注入0.5PV后繼續(xù)水驅(qū)，當(dāng)含水率達(dá)到90%，結(jié)束實(shí)驗(yàn)并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2結(jié)果與討論

2.1 TDMS的表征分析

2.1.1

圖2為TDMS的紅外光譜圖。從圖2可知:在3450 cm?1處為—OH的伸縮振動峰;在2923、2852和1461 cm?1等處分別為—CH?—的不對稱、對稱伸縮振動和彎曲振動峰;在1650 cm?1處的吸收峰為—C=O—的伸縮振動吸收峰;在1563 cm?1處為仲胺—NH—的伸縮振動峰;在1400 cm?1處為—OH鍵的面內(nèi)彎曲振動吸收峰;在1201和1050 cm?1分別是—S=O的不對稱和對稱伸縮振動峰;在1121 cm?1處為C-O-C鍵的伸縮振動吸收峰;在838 cm?1處為N-H鍵的面外彎曲振動吸收峰;在626 cm?1處為—S=O的不對稱伸縮振動峰。反應(yīng)產(chǎn)物與預(yù)期結(jié)果相符合，表明TDMS的合成是成功的。

2.1.2 1H NMR分析

圖3為TDMS核磁共振氫譜圖。由圖3可知: δ=0.8處為仲胺(H?)的質(zhì)子峰, δ=0.88處為甲基(H?)的質(zhì)子峰,δ=1.15處為次甲基相連甲基(H?)的質(zhì)子峰，亞甲基(H?)的質(zhì)子峰化學(xué)位移為1.2~1.34,δ=1.88處為仲胺基間位的亞甲基(H?)的質(zhì)子峰，仲胺連接的亞甲基(H?)的質(zhì)子峰化學(xué)位移約為1.95~2.03，δ=2.27處為酯基相連亞甲基(H?)的質(zhì)子峰, δ=2.78與δ=2.89處為叔胺連接基處亞甲基(H?)和(H??)的質(zhì)子峰, δ=3.31處為磺酸基相連的亞甲基(H??)的質(zhì)子峰，δ=3.61處為羥基相連的次甲基(H??)的質(zhì)子峰，δ=3.69處為酯基連接的亞甲基(H?)的質(zhì)子峰，叔胺連接的甲基(H??)的質(zhì)子峰的化學(xué)位移約為3.9~4.2,δ=5.3處為羥基上(H??)的質(zhì)子峰。結(jié)果表明，TDMS表面活性劑制備成功。

2.2 TDMS的性能評價(jià)

2.2.1界面張力

圖4為不同體系的動態(tài)界面張力圖。由圖4可知，TDMS油水界面張力降至0.016 mN/m，LHSB油水界面張力降至1.272 mN/m。加入不同有機(jī)堿后,LHSB油水界面張力值均降低一個(gè)數(shù)量級,但仍高于TDMS一個(gè)數(shù)量級。有機(jī)堿會與原油中的酸性組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成具有表面活性的化合物,這些物質(zhì)與外加表面活性劑能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。其中,二乙醇胺降低界面張力最為顯著,能使油水界面張力降低至0.167 mN/m。TDMS分子含有較長的疏水碳鏈結(jié)構(gòu),其疏水特性增強(qiáng)了分子間的側(cè)向相互作用力。這種增強(qiáng)的分子間作用力促使TDMS在油水界面上的吸附能力顯著提升，進(jìn)而在界面處形成致密的吸附層，具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，能有效提升降低油水界面的能力。同時(shí)，TDMS分子具有仲胺基團(tuán)，可協(xié)同降低油水界面張力，顯著降低油水體系的界面張力。

2.2.2表面張力

圖5為不同體系表面張力與濃度關(guān)系圖。由圖5可知，不同體系的表面張力均隨著lgC的增加而急劇下降，達(dá)到某一濃度時(shí)開始逐漸緩慢下降。對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合分析,得出TDMS、LHSB、LHSB+PEA、LHSB+DEA、LHSB+TEA、LHSB+DEOA的CMC分別為4.78×10??、1.34×10?3、2.13×10?3、1.94×10?3、2.04×10?3和2.29×10?3 mol/L，對應(yīng)的表面張力分別為33.55、24.60、27.59、34.07、32.36和34.13 mN/m。

加入有機(jī)堿后，不同體系的LHSB臨界膠束濃度均有所增大。分析原因?yàn)?有機(jī)堿中的胺基會與LHSB的磺酸基團(tuán)形成離子對復(fù)合物，使LHSB分子之間的靜電斥力有所降低，進(jìn)而使分子更易形成膠束。

TDMS表面活性劑CMC低的原因主要是兩性離子結(jié)構(gòu)會減少靜電排斥,與疏水鏈驅(qū)動的自組裝效率產(chǎn)生協(xié)同作用，使其在溶液中更易形成緊密排列的膠束;多胺基團(tuán)中的氮原子可與水分子形成氫鍵，增強(qiáng)分子間的吸引力，進(jìn)而降低形成膠束所需的能量。TDMS表面活性劑的表面張力較高，原因是疏水鏈段較長，從而使得氣/液界面上發(fā)生鏈蜷曲折疊,使疏水鏈段的排列密度降低。