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作者：欧阳向南长江大学

学位级别：硕士

在化学驱三次采油技术中,需要大量表面活性剂。以往开发应用的表面活性剂为单亲水基单疏水链的两亲分子,该类分子的结构特点决定其表面活性的提高受到限制。20世纪90年代开始合成研究的一类新型结构的表面活性剂-双子(Gemini)表面活性... 详细信息

在化学驱三次采油技术中,需要大量表面活性剂。以往开发应用的表面活性剂为单亲水基单疏水链的两亲分子,该类分子的结构特点决定其表面活性的提高受到限制。20世纪90年代开始合成研究的一类新型结构的表面活性剂-双子(Gemini)表面活性剂呈现出许多传统型表面活性剂所不具备的优异性能,如高的表(界)面活性、低临界胶束浓度、耐盐性、与其他驱油助剂配伍性更好和高效的润湿性能,独特的流变性。双子表面活性剂在三次采油中被寄予厚望。然而有研究表明,双子表面活性剂在高矿化度下能达到超低油水界面张力,但在低矿化度下界面张力却达不到超低。其原因可能是低矿化度下双子表面活性剂亲水性太强,亲油基团不能很好地吸附于油滴表面,形成稳定的水包油乳状液,降低油水界面张力。本文研究的主要内容是从分子结构水平上设计并合成了一种单亲水基团双疏水基团的新型阴离子表面活性剂,减少双子表面活性剂的亲水性,调节其亲水亲油比值,并对其进行了相关性能评价研究。以马来酸酐、脂肪醇、双氧水、亚硫酸氢钠为原料,通过酯化反应、环氧化反应和加成反应合成了阴离子表面活性剂琥珀酸二酯磺酸钠。结合已有文献和实验探讨了各步反应的合成条件：①马来酸二酯,投料比为(n(马来酸酐)：n(脂肪醇))=1：2.2;反应温度约130℃;催化剂为浓硫酸,反应时间约为5小时,产物产率可达90%。②环氧琥珀酸二酯,投料比为(n(马来酸二酯)：n(双氧水))=1：3;反应温度约10℃;选择无水乙醇作反应溶剂,饱和氢氧化钠水溶液作催化剂,反应时间约为8小时,产物产率可达85%。③琥珀酸二酯磺酸钠,投料比为(n(环氧琥珀酸二酯)：n(亚硫酸氢钠))=1：3;反应温度约60℃;选择二氯甲烷作反应溶剂。催化剂为四丁基溴化铵饱和溶液;反应时间约为5小时,产物产率可达80%。利用红外光谱(IR)对GM-8进行了结构表征,证明是所需结构产物。用吊片法测定了表面活性剂表面张力。实验结果表明：①GM-8和GM-10表面活性剂与SDS相比,表面张力更低且临界胶束浓更小,相差一个数量级。②GM-8表面张力随温度的增加而逐渐下降;③NaCl、CaCl2的浓度增加使得GM-8表面张力逐渐降低,且CaCl2对GM-8表面张力的影响明显比NaCl的影响大。依靠TX-500C全量程旋转滴界面张力仪测定了GM-8与GM-10表面活性剂与原油之间的界面张力。实验结果表明：①同等浓度的GM-8与GM-10表面活性剂与十二烷基硫酸钠相比界面活性更高,GM-10比GM-8界面张力低,可能是由于疏水链碳原子数的增多,使得油水界面吸附的表面活性剂分子更倾向于亲油,更容易吸附于油滴表面上,分子间排列更紧密,导致油水界面张力更低。②考察了不同浓度下GM-10的油水界面张力,发现,随着表面活性剂GM-10浓度的增大,油水界面张力逐渐降低,浓度低时界面张力降低幅度大,当浓度达到一定值时,界面张力渐渐趋于稳定。③考察了45℃和70℃下0.1%GM-10的动态油水界面张力,发现温度升高,瞬时油水界面张力降得更低,且界面张力达到平衡所需的时间更短。④考察了GM-10在不同的NaCl条件下的油水界面张力,发现随着矿化度的增加,GM-10的油水界面张力增大。当矿化度达到50000mg/L时,界面张力上升到10-1mN/m,表明GM-10在地矿化度下有较好的界面活性。⑤考察了OP-10与GM-10复配后的动态油水界面张力,发现非离子表面活性剂OP-10与阴离子表面活性剂GM-10复配后发挥出较好的协同效应,界面活性更高。表面活性剂泡沫性能测试实验表明：①GM-8和GM-10在起泡体积和泡沫半衰期都比SDS要好,泡沫性能强,且GM疏水链长度增加,其起泡体积和半衰期都有增强。②随着浓度的增大,GM-10的起泡体积和泡沫半衰期都增大;③表面活性剂GM-10的泡沫体积随温度的上升而增大,但半衰期逐渐减弱;④表面活性剂GM-10的泡沫体积和半衰期随NaC1含量的上升而略有下降,下降幅度不大,表明GM-10对NaC1有一定的抗盐能力。⑤表面活性剂GM-10的泡沫体积和泡沫半衰期随溶液中Ca2+离子含量的增大都有较明显的下降,表明GM-10受钙离子影响较大。表面活性剂乳化性能测试实验表明：①GM-8与GM-10均比十二烷基硫酸钠具有更好的乳化能力;②随溶液浓度的升高,GM-10乳化能力逐渐增强,浓度达到一定时,稳定指数趋于恒定;③考察了矿化度变化对表面活性剂GM-10原油乳化稳定性的影响,结果表明,乳化稳定性随着矿化度增加而降低,说明GM-10抗盐能力有限;④GM-10与OP-10复配后对原油乳化稳定性有促进作用。

关键词：表面活性剂界面张力乳化性

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阴离子双子表面活性剂驱油体系研究

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石油与天然气化工 2012年第1期41卷 79-81,122页

作者：胡小冬熊玉娟欧阳向南邹玮长江大学石油工程学院油气钻采工程湖北省重点实验室

对一种新型双子表面活性剂GA12-4-12的耐盐性和驱油性能进行了研究。该表面活性剂在含NaCl为2.35×105 mg/L、CaCl2为1.5×104 mg/L的地层水溶液中表现出良好的表面活性,其临界胶束浓度为538.6mg/L。GA12-4-12溶液与稀油间的油水界面张... 详细信息

对一种新型双子表面活性剂GA12-4-12的耐盐性和驱油性能进行了研究。该表面活性剂在含NaCl为2.35×105 mg/L、CaCl2为1.5×104 mg/L的地层水溶液中表现出良好的表面活性,其临界胶束浓度为538.6mg/L。GA12-4-12溶液与稀油间的油水界面张力随着无机盐含量的增加而降低并趋于稳定,当NaCl含量为250g/L,能使界面张力降至2.2×10-3 mN/m。在高矿化度模拟地层水条件下,GA12-4-12及其与非离子表面活性剂复合体系SP的油水动态界面张力均能达到超低(10-3 mN/m)。进行模拟驱油实验表明,GA12-4-12与SP复合体系提高水驱采收率分别为6.25%、10.67%。

关键词：阴离子双子表面活性剂驱油表面活性剂油水动态界面张力表面张力耐盐性高矿化度

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阴离子双子表面活性剂GA8-4-8油水界面张力研究

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油气地质与采收率 2011年第6期18卷 67-69,115页

作者：胡小冬唐善法葛林文熊玉娟邹玮欧阳向南长江大学石油工程学院湖北荆州434023 长江大学油气钻采工程湖北省重点实验室湖北荆州434023 中国石化股份胜利油田分公司孤岛采油厂山东东营257000

表面活性剂的油水界面张力是评价其提高原油采收率能力的重要指标。采用旋转滴界面张力仪测定了阴离子双子表面活性剂GA8-4-8溶液与油相间的界面张力,考察了油相类别、温度、pH值、盐类和矿化度对其油水界面张力的影响。结果表明,GA8-4-... 详细信息

表面活性剂的油水界面张力是评价其提高原油采收率能力的重要指标。采用旋转滴界面张力仪测定了阴离子双子表面活性剂GA8-4-8溶液与油相间的界面张力,考察了油相类别、温度、pH值、盐类和矿化度对其油水界面张力的影响。结果表明,GA8-4-8溶液在不同油相的油水界面表现出不同的界面活性,质量浓度为100mg/L的GA8-4-8溶液与煤油间的油水界面张力达1.4×10-3mN/m;升高GA8-4-8溶液的温度(30～70℃),有利于其降低油水界面张力;GA8-4-8溶液在pH值为7时,界面张力最低;GA8-4-8溶液中加入单一无机盐NaCl及高矿化度地层水(质量浓度为50～250g/L)均能有效提高其降低油水界面张力的能力,单一CaCl2对其影响较小。GA8-4-8溶液在不同矿化度下均具有良好的界面活性,可满足高温、高矿化度油藏条件下提高原油采收率的需要。

关键词：阴离子双子表面活性剂油水界面张力油相高矿化度温度

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高黏油用原油消泡剂的研制与应用

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辽宁化工 2022年第9期51卷 1237-1243,1247页

作者：安进吴超袁海兵欧阳向南肖超国扬州润达油田化学剂有限公司江苏扬州225000 中国石油玉门油田分公司甘肃酒泉735211

通过量筒瓶试法和中试测验,考察了不同加药质量浓度下高黏油用原油消泡剂RD-XPJ的消泡和抑泡性能。瓶试数据说明,消泡剂RD-XPJ的消泡/抑泡性能均优于市面所售消泡剂AD-1、AD-2、AD-3、AD-4,表现出快速消泡和高效抑泡性能。连续20天的中... 详细信息

通过量筒瓶试法和中试测验,考察了不同加药质量浓度下高黏油用原油消泡剂RD-XPJ的消泡和抑泡性能。瓶试数据说明,消泡剂RD-XPJ的消泡/抑泡性能均优于市面所售消泡剂AD-1、AD-2、AD-3、AD-4,表现出快速消泡和高效抑泡性能。连续20天的中试数据显示,随着RD-XPJ的加药质量浓度优化,减小到最低加药质量浓度13 mg·L^(-1),脱气塔内液位仍低于警戒线2/3处,保障原油处理流程稳定,可替代现场在用消泡剂。

关键词：乍得Baobab油田高黏油油基消泡剂量筒法脱气塔

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双子表面活性剂与原油间动态界面张力研究

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天然气与石油 2012年第2期30卷 71-73,11页

作者：欧阳向南唐善法胡小冬邹玮熊玉娟长江大学石油工程学院湖北荆州434023 油气钻采工程湖北省重点实验室湖北荆州434023 中国石油采油采气重点实验室长江大学研究室湖北荆州434023

通过进行油水动态界面张力测试,系统地研究表面活性剂种类、表面活性剂浓度、水介质矿化度、聚合物及非离子表面活性剂对动态界面张力的影响。结果表明,与传统表面活性剂比12-4-12有较强界面活性,在低浓度下,能将界面张力降低到5×10-3 ... 详细信息

通过进行油水动态界面张力测试,系统地研究表面活性剂种类、表面活性剂浓度、水介质矿化度、聚合物及非离子表面活性剂对动态界面张力的影响。结果表明,与传统表面活性剂比12-4-12有较强界面活性,在低浓度下,能将界面张力降低到5×10-3 mN/m。提高表面活性剂浓度,可以缩短达到平衡的时间,但当浓度超过一定值时,继续增加12-4-12浓度,会降低其界面活性。12-4-12最佳浓度为500 mg/L。12-4-12在不同矿化度都表现出良好界面活性,尤其在高矿化度下(25×104 mg/L)最佳。在高矿化度水介质中与常规非离子表面活性剂ANT复配,界面张力可降低到4×10-3 mN/m并稳定在10-3数量级,而与HPAM的复配性能较差,这可能与水介质矿化度过高有关。

关键词：阴离子双子表面活性剂矿化度动态界面张力瞬时界面张力平衡界面张力

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高含钙水体条件下高效钡锶阻垢剂的筛选及复配研究

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石油化工应用 2013年第11期32卷 102-104,109页

作者：廖辉欧阳向南龙海长江大学石油工程学院湖北武汉430100 中国石油玉门油田分公司钻采工程研究院甘肃酒泉735000 长城钻探钻井三公司辽宁盘锦124000

针对油田高含钙高钡锶水体结钡锶垢问题,通过筛选评价多种阻垢剂并对其进行复配,希望找到一种较好的高效钡锶阻垢体系。实验结果表明:钡锶阻垢剂CT具有较好的阻钡锶垢性能,60 mg/L加量下,对硫酸钡(Ba2+:400 mg/L)垢和硫酸锶(Sr2+:2 500 ... 详细信息

针对油田高含钙高钡锶水体结钡锶垢问题,通过筛选评价多种阻垢剂并对其进行复配,希望找到一种较好的高效钡锶阻垢体系。实验结果表明:钡锶阻垢剂CT具有较好的阻钡锶垢性能,60 mg/L加量下,对硫酸钡(Ba2+:400 mg/L)垢和硫酸锶(Sr2+:2 500 mg/L)垢的阻垢率均大于90%;CT对低钙高钡锶离子水体具有较好的阻垢性能;CT与TH-607B具有复配增效的作用;当CT与TH-607B以质量比1:1进行复配时,其对高钙高钡锶水体阻垢性能最好,80 mg/L加量下,阻垢率就可达到83.42%,满足油田高钙水体阻钡锶垢要求,加量为100 mg/L时,阻垢率更达到了90%以上,能够满足油田高含钙高钡锶水体阻垢的需要。

关键词：高钙高钡锶复配硫酸钡硫酸锶阻垢

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AA/MAC聚合物黏均分子量的影响因素及其阻垢效果研究

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精细石油化工进展 2011年第8期12卷 23-25页

作者：邹玮唐善法欧阳向南长江大学石油工程学院荆州434023

合成了丙烯酸(AA)/丙烯酸甲酯(MAC)二元共聚物油田用阻垢剂,研究了单体物质的量比、引发剂用量、反应温度及反应时间对产物相对分子质量的影响。实验结果表明,增加丙烯酸用量、延长反应时间及提高聚合反应温度,均可增大AA/MAC聚合物的... 详细信息

合成了丙烯酸(AA)/丙烯酸甲酯(MAC)二元共聚物油田用阻垢剂,研究了单体物质的量比、引发剂用量、反应温度及反应时间对产物相对分子质量的影响。实验结果表明,增加丙烯酸用量、延长反应时间及提高聚合反应温度,均可增大AA/MAC聚合物的相对分子质量;但引发剂用量增大,聚合物相对分子质量下降。阻垢实验表明,AA/MAC聚合物的相对分子质量对阻钙垢效果存在最佳值。

关键词： AA/MAC共聚物相对分子质量影响因素阻垢效果

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耐盐型双子表面活性剂驱油体系研究

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精细与专用化学品 2011年第7期19卷 22-24页

作者：胡小冬欧阳向南者邹玮长江大学石油工程学院湖北荆州434023

对一种新型双子表面活性剂GA12-4-12进行了研究。该表面活性剂在矿化度为2.5×10~5mg/L、氯化钙浓度为1.5×10~4mg/L的水溶液中表现出良好的表面活性,其临界胶束浓度为538.6mg/L。GA12-4-12溶液与稀油间的油水界面张力随着盐含量的增加... 详细信息

对一种新型双子表面活性剂GA12-4-12进行了研究。该表面活性剂在矿化度为2.5×10~5mg/L、氯化钙浓度为1.5×10~4mg/L的水溶液中表现出良好的表面活性,其临界胶束浓度为538.6mg/L。GA12-4-12溶液与稀油间的油水界面张力随着盐含量的增加(60～250g/L)而降低。在高矿化度模拟地层水条件下,GA12-4-12及其与聚合物复合体系SP的油水动态界面张力均能达到超低值(10^(-3)mN/m)。进行模拟驱油实验表明,GA12-4-12与SP复合体系提高水驱采收率分别为6.25%、10.67%。

关键词：阴离子双子表面活性剂驱油表面活性剂油水动态界面张力耐盐能力高矿化度

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双子表面活性剂临界胶束浓度规律研究进展

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断块油气田 2012年第5期19卷 654-657页

作者：欧阳向南唐善法刘霜梁策胡小冬长江大学石油工程学院湖北荆州434023 长江大学油气钻采工程湖北省重点实验室湖北荆州434023 中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院湖北武汉430223

临界胶束浓度是表面活性剂自聚形成胶束的重要参数。双子表面活性剂是具有双亲水基团、双疏水链的表面活性剂,比常规表面活性剂具有更低的临界胶束浓度和更高的表面活性。了解影响双子表面活性剂临界胶束浓度的内在、外在因素,有助于理... 详细信息

临界胶束浓度是表面活性剂自聚形成胶束的重要参数。双子表面活性剂是具有双亲水基团、双疏水链的表面活性剂,比常规表面活性剂具有更低的临界胶束浓度和更高的表面活性。了解影响双子表面活性剂临界胶束浓度的内在、外在因素,有助于理解分子间的相互作用,分析碳链和联接基团等分子结构对其性能的影响,探究双子表面活性剂的自组织行为,从而更好地发挥双子表面活性剂的高表面/界面活性,开发新型高效表面活性剂。文中介绍了双子表面活性剂临界胶束浓度常用的测定方法,总结了双子表面活性剂疏水基团、联接基团、亲水基团、温度、无机盐等对双子表面活性剂临界胶束浓度的影响,并对影响结果进行了分析。

关键词：双子表面活性剂临界胶束浓度联接基团亲水基团

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新型硫酸钡防垢剂的制备及性能评价

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钻采工艺 2021年第6期44卷 120-123页

作者：佟羽齐白海龙欧阳向南蒋一鸣潘晨梁子涵长江大学石油工程学院中国石油青海油田分公司采油二厂中国石油玉门油田分公司乍得有限责任公司中国石油青海油田分公司采油一厂中国石油玉门油田分公司老君庙采油厂

以马来酸酐、丙烯酸和有机酸酯为原料,以过硫酸铵为引发剂,采用水溶液聚合法制备了一种新型硫酸钡防垢剂,并通过评价不同单体配比、引发剂加量、反应温度和反应时间对防垢剂性能的影响,确定了最佳合成反应条件,具体为:马来酸酐、丙烯酸... 详细信息

以马来酸酐、丙烯酸和有机酸酯为原料,以过硫酸铵为引发剂,采用水溶液聚合法制备了一种新型硫酸钡防垢剂,并通过评价不同单体配比、引发剂加量、反应温度和反应时间对防垢剂性能的影响,确定了最佳合成反应条件,具体为:马来酸酐、丙烯酸和有机酸酯三种单体摩尔比为1∶5∶2,引发剂加量为单体总质量的5%,反应温度为60℃,反应时间为5 h。防垢剂性能评价结果表明,当硫酸钡防垢剂加量为100 mg/L时,对硫酸钡的防垢率可以达到92.8%;硫酸钡防垢剂的抗温性能较好,当温度为90℃时,对硫酸钡垢的防垢率仍大于90%;随着溶液pH值的不断增大,硫酸钡防垢剂对硫酸钡的防垢率呈现出先增大后减小的趋势,防垢剂在中性至弱碱性溶液中能发挥最佳的防垢效果。

关键词：硫酸钡防垢剂聚合物性能评价防垢率

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