油(you)(you)(you)田(tian)注(zhu)水(shui)(shui)(shui)開發中后期大(da)(da)量污水(shui)(shui)(shui)產生，目前勝利油(you)(you)(you)田(tian)油(you)(you)(you)井產液量為(wei)86.7×104m3/d，綜合含(han)(han)水(shui)(shui)(shui)92%，產水(shui)(shui)(shui)量為(wei)79.8×104m3/d。從地(di)下(xia)采(cai)(cai)(cai)出(chu)(chu)的油(you)(you)(you)田(tian)污水(shui)(shui)(shui)均需再(zai)次(ci)回注(zhu)地(di)下(xia)油(you)(you)(you)藏(zang)用于驅替原(yuan)油(you)(you)(you)，從而(er)實現污水(shui)(shui)(shui)的循(xun)環再(zai)利用。從地(di)下(xia)采(cai)(cai)(cai)出(chu)(chu)的污水(shui)(shui)(shui)中含(han)(han)有(you)原(yuan)油(you)(you)(you)、固體懸浮物、細菌以及大(da)(da)量的無機鹽(yan)，在(zai)油(you)(you)(you)田(tian)污水(shui)(shui)(shui)回注(zhu)過(guo)程(cheng)中主要存在(zai)兩個方面的問題：一方面由于中低滲透(tou)(tou)油(you)(you)(you)藏(zang)儲(chu)層物性差(cha)、滲透(tou)(tou)率低、微孔隙(xi)發育、滲流阻力大(da)(da)等原(yuan)因，在(zai)油(you)(you)(you)田(tian)污水(shui)(shui)(shui)回注(zhu)過(guo)程(cheng)中普遍存在(zai)水(shui)(shui)(shui)井注(zhu)水(shui)(shui)(shui)壓(ya)力高、注(zhu)水(shui)(shui)(shui)量小(xiao)和水(shui)(shui)(shui)驅采(cai)(cai)(cai)收率低等問題。

采用表面(mian)(mian)活性劑(ji)提高(gao)油(you)田污(wu)(wu)水(shui)回(hui)注(zhu)率(lv)是補充地(di)(di)層能量，提高(gao)油(you)井產能的(de)(de)(de)新(xin)方法。表面(mian)(mian)活性劑(ji)通過(guo)改善(shan)油(you)/水(shui)界面(mian)(mian)和巖石/水(shui)界面(mian)(mian)活性，提高(gao)油(you)水(shui)兩相在(zai)地(di)(di)層中的(de)(de)(de)滲流能力，降低污(wu)(wu)水(shui)回(hui)注(zhu)壓(ya)力，增加污(wu)(wu)水(shui)回(hui)注(zhu)量。該研究在(zai)減(jian)少污(wu)(wu)水(shui)外排，實(shi)現污(wu)(wu)水(shui)注(zhu)采良性循(xun)環以及(ji)中低滲油(you)藏高(gao)效開發等方面(mian)(mian)具有重要意(yi)義。另一方面(mian)(mian)污(wu)(wu)水(shui)是導致化學(xue)驅油(you)體系(xi)中聚(ju)合物(wu)溶液粘度損失的(de)(de)(de)主(zhu)要原因。

在(zai)(zai)化(hua)學(xue)驅油(you)過程中(zhong)，通過投加大(da)量的(de)聚(ju)合(he)物增加注(zhu)入水粘(zhan)度是提高原(yuan)油(you)采收率的(de)主(zhu)要手(shou)段(duan)。然而，污(wu)水中(zhong)各種復雜的(de)化(hua)學(xue)組分對聚(ju)丙烯(xi)酰(xian)(xian)(xian)胺分子(zi)的(de)降解作用導致聚(ju)合(he)物溶液(ye)在(zai)(zai)配制和注(zhu)入過程中(zhong)溶液(ye)粘(zhan)度下(xia)降，驅替相(xiang)的(de)流(liu)(liu)度控(kong)制能力變(bian)差(cha)，驅油(you)效率降低(di)，進而限制了該項技術(shu)在(zai)(zai)油(you)田(tian)的(de)推廣應用。本文(wen)(wen)在(zai)(zai)大(da)量文(wen)(wen)獻(xian)調研和文(wen)(wen)獻(xian)分析基礎上，從界面力學(xue)研究入手(shou)，分析油(you)水兩相(xiang)在(zai)(zai)地(di)層(ceng)微孔(kong)隙中(zhong)的(de)滲流(liu)(liu)阻力和滲流(liu)(liu)特征；通過掃描電鏡(jing)技術(shu)分析聚(ju)丙烯(xi)酰(xian)(xian)(xian)胺分子(zi)鏈(lian)的(de)空間構象，研究聚(ju)丙烯(xi)酰(xian)(xian)(xian)胺分子(zi)降解機(ji)(ji)理(li)。探索表面活性劑(ji)提高污(wu)水回注(zhu)量及其(qi)驅油(you)效率的(de)內(nei)在(zai)(zai)機(ji)(ji)制，為實現(xian)油(you)田(tian)污(wu)水循環(huan)再(zai)利用和中(zhong)低(di)滲油(you)藏(zang)高效開發提供理(li)論指導。

主要研(yan)究內容及結果如下：

1.采用物理模擬實驗技術和(he)核磁共(gong)振技術，分析(xi)了水驅油過(guo)程(cheng)中的毛(mao)管(guan)阻(zu)力、賈敏效應、巖水界(jie)面(mian)摩(mo)阻(zu)和(he)水驅毛(mao)管(guan)數與表面(mian)活性(xing)劑物化特性(xing)的相關性(xing)。研究(jiu)結果表明，在(zai)水驅油過(guo)程(cheng)中，用于(yu)提高低(di)滲油藏注(zhu)水能力的表面(mian)活性(xing)劑并非(fei)界(jie)面(mian)活性(xing)越高越好。在(zai)史深100油藏條件下，當活性(xing)劑體系(xi)將油水界(jie)面(mian)張(zhang)力降至4×10-2～2×10-2mmN/m時，注(zhu)水壓力降幅最大達(da)到75%。

2.合成并(bing)提純(chun)了不(bu)同種類陰離(li)子表(biao)(biao)(biao)面活性(xing)(xing)劑，并(bing)分(fen)別(bie)測定了其(qi)主要(yao)物(wu)化(hua)性(xing)(xing)能，包括表(biao)(biao)(biao)面活性(xing)(xing)劑的表(biao)(biao)(biao)面張力(γcmc)、臨界膠束濃度(cmc)、界面飽和吸附量、pC20、表(biao)(biao)(biao)面壓(ya)、Gibbs吸附能。

研究結果表明：

(1)對于單一體的陰離子(zi)磺(huang)酸鹽(yan)類表(biao)面(mian)(mian)活性劑(ji)，僅石油磺(huang)酸鹽(yan)(SHL-PS、KAQ-PS)、C2024AOS、C18AESO-3可以在(zai)(zai)較短時(shi)間內使動態(tai)界面(mian)(mian)張力(li)(li)瞬時(shi)達到10-3mN·m-1數量(liang)級，甚(shen)至10-4mN·m-1數量(liang)級，平衡(heng)界面(mian)(mian)張力(li)(li)維持在(zai)(zai)10-2mN·m-1數量(liang)級。其(qi)它表(biao)面(mian)(mian)活性劑(ji)因(yin)親水性較強，因(yin)此油水界面(mian)(mian)張力(li)(li)較高，一般(ban)分布(bu)在(zai)(zai)10-1mN/m或更高數量(liang)級。

(2)在(zai)以C2024AOS為主的二(er)元體(ti)(ti)系中，按協(xie)同(tong)增(zeng)效作用(yong)從小到大(da)的排(pai)列順序為：C2024AOS/C416AOSC2024AOS/C16AESO-3C2024AOS/Dow8390，由此(ci)可(ke)初步認為：親(qin)(qin)水(shui)基體(ti)(ti)積(ji)小的陰(yin)離(li)子(zi)表面活(huo)性(xing)劑(ji)(ji)與親(qin)(qin)水(shui)基體(ti)(ti)積(ji)大(da)的陰(yin)離(li)子(zi)表面活(huo)性(xing)劑(ji)(ji)的協(xie)同(tong)增(zeng)效效果(guo)相對較好，而兩種親(qin)(qin)水(shui)基體(ti)(ti)積(ji)小的陰(yin)離(li)子(zi)表面活(huo)性(xing)劑(ji)(ji)之間(jian)協(xie)同(tong)增(zeng)效效果(guo)不明顯。

(3)在以石油(you)磺酸鹽為(wei)主的二(er)元體系(xi)中(zhong)，在C1416AOS/SHL-PS復配比(bi)例為(wei)1：19時(shi)，產生了較強的協同(tong)效應，其動態界面(mian)(mian)張(zhang)力始終維(wei)持在10-3mN/m；不(bu)同(tong)EO數C18AESO均可以與(yu)SHL-PS發(fa)生協同(tong)增效效應，將(jiang)界面(mian)(mian)張(zhang)力降低(di)到10-3數量級，三者瞬時(shi)最(zui)小(xiao)(xiao)動態界面(mian)(mian)張(zhang)力的大小(xiao)(xiao)順序為(wei)C18AESO-3C18AESO-5C18AESO-7。鑒于(yu)C18AESO與(yu)C1416AOS的親水(shui)性大小(xiao)(xiao)和(he)分子(zi)結構具有顯著的不(bu)同(tong)，推斷兩個(ge)復配體系(xi)在降低(di)界面(mian)(mian)張(zhang)力的機理上是有所(suo)差別的。

3.考察了幾(ji)組(zu)陰離子表面活性(xing)劑及復配體(ti)系的物化(hua)(hua)性(xing)能(γcmc、cmc)與應用性(xing)能(界面張力、乳化(hua)(hua)性(xing)能、油膜粘附(fu)功、巖石潤(run)濕性(xing)、洗油率(lv))之間的相關性(xing)。

研究結果表明：

(1)對于不同(tong)種(zhong)類的(de)磺酸鹽表面(mian)活性劑，總體來看，臨界膠(jiao)束濃(nong)度越低，界面(mian)張力亦(yi)較低，二者大體上呈正相關性。

 (2)不(bu)同表(biao)面(mian)活性劑(ji)水溶液的表(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)與(yu)其界面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)間無明顯的關聯。

(3)降低臨界膠(jiao)束(shu)濃(nong)度(du)，有利于提(ti)高(gao)乳(ru)(ru)化(hua)性能(neng)，但(dan)不同系列表面活性劑的臨界膠(jiao)束(shu)濃(nong)度(du)與乳(ru)(ru)化(hua)指數(shu)之間無明確的對應關(guan)系。適(shi)度(du)增加疏水鏈長度(du)，有利于提(ti)高(gao)乳(ru)(ru)化(hua)力；EO數(shu)增加，不利于乳(ru)(ru)化(hua)。

(4)表(biao)面活性劑的表(biao)面張力(li)與乳化性能(neng)無相關性。

(5)不同(tong)(tong)系列(lie)表面活性(xing)劑(ji)水溶(rong)液的(de)表面張(zhang)力與接觸角、粘附功基本上呈正相關性(xing)，即在同(tong)(tong)一親油固體表面上的(de)接觸角隨表面張(zhang)力降(jiang)低而減小，但(dan)分子(zi)結(jie)構不同(tong)(tong)，潤濕反轉的(de)能力不同(tong)(tong)。

(6)表面活性劑(ji)的臨界膠束濃度與(yu)油(you)膜(mo)粘附(fu)功及潤濕性之間無相關(guan)性。

(7)對于(yu)親油(you)(you)表面(mian)而言，界面(mian)張(zhang)力和乳化對洗油(you)(you)率的影(ying)響程(cheng)度不及潤(run)濕(shi)(shi)性。換言之，當潤(run)濕(shi)(shi)性處(chu)于(yu)中(zhong)性潤(run)濕(shi)(shi)狀態(tai)時，驅油(you)(you)效(xiao)率最高。

(8)較(jiao)低的界面張(zhang)力(li)、較(jiao)高的乳化能力(li)和中等潤濕(shi)狀態(tai)均有利于(yu)提(ti)高驅油效率，且三者的貢獻具(ju)有加合性。

(9)不同(tong)分子(zi)結構的(de)(de)表面活(huo)性劑對(dui)原油和石(shi)蠟的(de)(de)洗(xi)脫(tuo)能力明顯不同(tong)。脂肪醇聚(ju)氧乙烯(xi)醚磺酸鹽(yan)表面活(huo)性劑能有效洗(xi)出原油中的(de)(de)芳烴類組(zu)成，而(er)對(dui)石(shi)蠟類物質的(de)(de)洗(xi)脫(tuo)能力較低(di)，Dow8390對(dui)石(shi)蠟的(de)(de)洗(xi)脫(tuo)能力較高。

4.采(cai)用(yong)單因素(su)分(fen)析法(fa)系統研(yan)(yan)究(jiu)了油田污水(shui)(shui)中的(de)各(ge)(ge)水(shui)(shui)質參(can)數(shu)對(dui)聚(ju)合物溶(rong)液(ye)粘度(du)(du)的(de)影響。采(cai)用(yong)正交實驗分(fen)析法(fa)研(yan)(yan)究(jiu)了各(ge)(ge)水(shui)(shui)質參(can)數(shu)在降低聚(ju)合物溶(rong)液(ye)粘度(du)(du)過程中的(de)協(xie)同(tong)作用(yong)以(yi)及影響聚(ju)合物溶(rong)液(ye)粘度(du)(du)的(de)主要(yao)水(shui)(shui)質參(can)數(shu)。

研究結果表明：

(1)油田污水(shui)中(zhong)含有大量的(de)金屬(shu)離子，這些金屬(shu)離子對聚(ju)合(he)物溶液粘(zhan)度具(ju)有不同程度的(de)影響，陽(yang)離子對聚(ju)合(he)物溶液粘(zhan)度的(de)影響程度由大到(dao)小的(de)為Fe2+Fe3+Ca2+、Mg2+Na+、K+。

(2)油田污水(shui)中的(de)Fe2+、S2等(deng)離(li)子(zi)具(ju)有(you)還原性，這種離(li)子(zi)對聚(ju)合物溶(rong)液粘(zhan)度(du)的(de)影響遠大于(yu)其它離(li)子(zi)，它們(men)對聚(ju)合物溶(rong)液的(de)粘(zhan)度(du)的(de)影響與溶(rong)解氧的(de)存在有(you)密切的(de)關(guan)系。在密閉條(tiao)件下(xia)，Fe2+、S2對聚(ju)合物溶(rong)液粘(zhan)度(du)的(de)影響較大;當的(de)溶(rong)解氧一定濃度(du)時，污水(shui)中的(de)Fe2+、S2大幅度(du)減少(shao)或(huo)消失。

5.采用(yong)紅外光譜和掃描電鏡分析方法，探討了污(wu)水降低聚(ju)合物溶(rong)液粘(zhan)度的機(ji)理。

研究(jiu)結果表明：

(1)Na+、K+、Ca2+、Mg2+引起(qi)聚(ju)合物溶(rong)液粘度下降的(de)(de)原因是Na+、K+、Ca2+、Mg2+所(suo)帶的(de)(de)正電荷，具有屏蔽(bi)聚(ju)丙烯酰胺(an)分(fen)子羧酸基上負電荷的(de)(de)能力，從而使聚(ju)丙烯酰胺(an)分(fen)子發生去(qu)水化作用，分(fen)子鏈收縮，導(dao)致聚(ju)合物溶(rong)液粘度降低，其(qi)中(zhong)Ca2+、Mg2+因為具有較(jiao)多的(de)(de)電荷而且(qie)Mg2+、Ca2+易與羧酸基相(xiang)結合且(qie)不易電離，導(dao)致聚(ju)合物溶(rong)液粘度降低程度更大。

(2)Fe2+對聚(ju)合物(wu)(wu)溶液(ye)粘(zhan)度的(de)(de)(de)影響由Fe2+的(de)(de)(de)氧(yang)化還(huan)原(yuan)反應(ying)引起。它(ta)在水(shui)中與氧(yang)發生反應(ying)生成氧(yang)自由基，同時在水(shui)的(de)(de)(de)存在下生成過氧(yang)化物(wu)(wu)，誘發一系列的(de)(de)(de)自由基鏈(lian)反應(ying)，從而使聚(ju)丙烯(xi)(xi)(xi)酰胺(an)(an)分子鏈(lian)斷(duan)裂(lie)，聚(ju)合物(wu)(wu)溶液(ye)的(de)(de)(de)粘(zhan)度降低(di)。S2-的(de)(de)(de)影響機理與Fe2+相類似。要想保持聚(ju)合物(wu)(wu)水(shui)溶液(ye)粘(zhan)度的(de)(de)(de)穩定性(xing)，必須改善聚(ju)丙烯(xi)(xi)(xi)酰胺(an)(an)分子的(de)(de)(de)空(kong)間效應(ying)，增(zeng)(zeng)加聚(ju)丙烯(xi)(xi)(xi)酰胺(an)(an)分子的(de)(de)(de)電荷密度，增(zeng)(zeng)強聚(ju)丙烯(xi)(xi)(xi)酰胺(an)(an)分子鏈(lian)節(jie)的(de)(de)(de)靜電斥(chi)力，增(zeng)(zeng)加聚(ju)丙烯(xi)(xi)(xi)酰胺(an)(an)分子的(de)(de)(de)溶劑化作用。以增(zeng)(zeng)強聚(ju)合物(wu)(wu)溶液(ye)粘(zhan)度穩定性(xing)為主(zhu)要功能的(de)(de)(de)表(biao)面活性(xing)劑配方(fang)設計可以從這(zhe)三(san)方(fang)面攻關研(yan)究。

6.針對(dui)油(you)田污水(shui)對(dui)聚合物溶(rong)(rong)液粘度(du)的影響(xiang)，研(yan)制了三種(zhong)表面活性劑(ji)配方進(jin)行(xing)水(shui)質改性，將(jiang)污水(shui)配制的聚合物溶(rong)(rong)液粘度(du)從12.5mPa·s提高至30mPa·s以上，實現了油(you)田污水(shui)在化學驅油(you)單元的資源化利(li)用。