第一篇：表面活性剂在石油工程中的应用研究进展论文

摘要：表面活性剂在石油工程的油气钻井、开采及储运中均有很广泛的应用。综述了表面活性剂在石油工程中的研究及应用现状，由于国内一些大型油气藏已到开采后期，油田采收率较低，利用表面活性剂可以提高采收率。高分子类型的表面活性剂既能提高波及系数，又能提高洗油效率，是很好的驱油助剂。目前不少油田在开采低渗透油藏以及页岩油气藏，压裂液助剂的开发研究是现在及将来的一个研究热点。

关键词：表面活性剂；石油工程；应用；研究

表面活性劑是一类分子由极性的亲水部分和非极性的亲油部分组成的，少量存在即能显著降低溶剂表面张力的物质。它们广泛用于日常生活[1，2]，以及石油工程。例如，在油气钻井工作中可以用作钻井液的杀菌剂、缓蚀剂、起泡剂、消泡剂、解卡剂、乳化剂等；在油气开采作业中可以用作黏土稳定剂、驱油剂、清防蜡、酸压助剂（可用于乳化酸、泡沫酸，成胶和破胶、助排剂等）；在油气田地面工程中可以用作减阻剂、破乳剂、杀菌剂、絮凝剂等，于浩洋等[3-6]对其在油田中的主要应用及其作用机理进行过归纳。

目前国内一些大型油藏已到开发后期，原油采收率较低，可以采用化学驱进行驱油。例如，大庆油田的碱-表面活性剂-聚合物（ASP）三元复合驱为大庆油田的增产和稳产作出了巨大贡献[7]。对低孔低渗的油气藏如目前国内外热门的页岩油/气藏的开采则多用压裂工艺，其中关键的化学剂常用到表面活性剂[8-11]。

根据表面活性剂在水中起活性作用的亲水基团来进行分类，可以将其分为阴离子型、阳离子型、两性离子型、非离子型及特种类型（包括含氟和含硅、Gemini、Bola及生物表面活性剂等）表面活性剂。现根据其类型对其在石油工程尤其是在低孔低渗油气藏中的研究及应用现状进行综述，以供我国页岩油/气藏开采技术的研究人员作参考。

1普通表面活性剂的研究及应用

1.1阴离子型

在水中起活性作用的部分为离子的表面活性剂。常见的阴离子表面活性剂有羧酸盐型（可用作肥皂）、磺酸盐型（可用作洗衣粉）、硫酸酯盐型（可用于牙膏）及磷酸酯盐型（可用于织物的去静电）等[12，13]。

在油田应用中，硫酸酯盐型如十二烷基硫酸钠可用于泡沫及微泡沫钻井液的起泡剂；石油磺酸盐[14]可以将油水界面张力降至超低界面张力（10-3mN/m），用于碱-表面活性剂-聚合物（ASP）三元复合驱，可以极大地提高原油的采收率。

1.2阳离子型

季铵盐型、吡啶盐型及咪唑啉型等阳离子表面活性剂可用农药、杀菌、缓蚀剂、防静电等；在石油工程中多用作杀菌剂、润湿剂和缓蚀剂，不过使用量不太大。例如，将季铵盐型表面活性剂用于地层的降压增注，效果明显[15]。

1.3两性离子型

甜菜碱等氨基酸类的两性表面活性剂分子中既有阴离子又有阳离子，在水中由于pH值的不同可以表现出两种类型的电性，可用作驱油剂。

栗原君[16]研究了十六烷基羟丙基磺基甜菜碱在低渗多孔介质中的流动特征及驱油特征，发现低矿化度地层水与甜菜碱溶液与岩石表面作用更强、流动阻力更小，高矿化度水驱、低矿化度水驱的采收率可分别达到32.5%和33.8%，而低矿化度水驱加后续低矿化度表面活性剂驱的组合方式可使采收率达最高。

1.4非离子型

非离子型表面活性剂分子在水中不带电性，故而受水中矿化度的影响非常小，物理化学性质较稳定，例如聚氧乙烯烷基醇醚可用于驱油及原油的破乳等[17，18]。

章杨等[19]研究了壬基酚聚氧乙烯醚系列非离子表面活性剂，利用高温高压可视化泡沫仪对不同温度、压力和矿化度条件下CO2泡沫的性能进行了测试，分析了各因素及聚氧乙烯基的聚合度对CO2泡沫性能的影响。结果表明：EO聚合度越大，表面活性剂的亲水性越强，泡沫性能及稳定性均有所提高；相反，矿化度、压力和温度的升高使泡沫性能下降。

2特种表面活性剂的研究及应用

2.1含氟/硅型

主要是含氟表面活性剂及含硅类型的表面活性剂。很特殊的既憎水又憎的含氟表面活性剂，可以在冻胶压裂液中作为热稳定性较好的助排剂；含硅表面活性剂如有机硅则是很好的消泡剂，还可以用作驱油剂及冻胶压力液破胶后的返排剂等[20-25]。

例如李凡等[26]以烯丙基聚乙二醇、环氧氯丙烷、含氢硅油和有机胺等作为原料，制备出多种有机硅，其水溶液与胜利油田某区块原油的界面张力可低至0.025mN/m，将其进行CO2驱油实验，可进一步提高11.44%的原油采收率。

2.2Gemini（双子、孪生或双生）型

Gemini型表面活性剂是一类双亲水基双亲油基的两亲物质。有较高的界面活性、很低的临界胶束浓度以及较低的Krafft点，具有较好的增溶、润湿、起泡和钙皂分散作用。在低浓度时其增粘效果显著，有较好的黏弹性和胶凝作用。目前已报道的的Gemini型有磺酸盐型、季铵盐型、二壬基苯酚综合型、甘氨酸衍生物等，除了用于个人护理和其它一些化工用途外，在石油工程中可用于三采及清洁压裂液的增稠[27-30]。阳离子的双子表面活性剂有较好的协同效应[31]。Oliviero等[32，33]研究了双子水溶液的物理化学性质，而朱森[34]研究用计算机模拟双子表面活性剂的性能表征。

唐善法等[35]合成了表征系列羧酸盐双子表面活性剂，可以配制新型低伤害耐温性清洁压裂液，将其与纳米粒子复配成清洁压裂液，黏度测试结果表明疏水链碳数越多，该双子型表面活性剂的增稠能力越强，溶液黏度突变升高对应活性剂浓度越小；疏水链碳数相同时，联结基碳数越多，其增稠能力越强，热稳定性越好；0.04%纳米ZnO可提高高温下的溶液黏度（100℃下由10mPa·s升至30mPa·s）。优化配方有良好的抗高温性能和剪切稳定性，携砂稳定性好且能快速破胶。该清洁压裂液在塔里木盆地致密砂岩气藏的应用效果良好。

3表面活性剂在致密油气藏的研究及应用

单一的表面活性剂固然能降低溶剂的表面张力，但其形成洗油能力较强的胶束、乳液及微乳液的能力较弱，因此在提高原油采收率时多需和多种化学剂复配使用。例如，加入适量的无机盐可以調整乳状液及微乳液的亲水亲油平衡值（HLB值），利于胶束的形成；加入适当的表面活性物质可以减少价格昂贵的表面活性剂的使用。配乳状液及微乳液时，由于油品的来源不同，故而乳化时所需乳化剂的HLB值也不同，若不能研制出合适的表面活性剂，则需要用两种或多种表面活性剂进行复配，调整到油-水乳化所需的HLB值，如此才能配制出稳定的水/油型乳状液或油/水型乳状液，可用于提高原油采收率。

例如，利用阴离子/非离子表面活性剂进行驱油，模拟效果表明，可以显著降低界面张力能力，浓度范围在0.05%～0.30%；热稳定性较好，乳化性能较好，可以使水驱的采收率提高12%左右[36]。

针对致密油气藏，将表面活性剂复配至压裂液中，对比研究发现阳离子表面活性剂改变润湿性的效果较好，若是延长焖井时间，则开井后的产量会有所提高[37]。利用纳米乳液针对超低渗透油藏利用纳米乳液进行降压增注，不仅可以降低油水界面张力，还可以提高原油采收率[38]。

邱正松等[39]针对页岩储层的水敏等储层伤害问题，采用两步稀释法，研备出极小粒径且分散性好的水包油型纳米乳液。选取Gemini季铵盐型表面活性剂与Tween80等复配。

罗明良[40，41]等以氨基聚硅氧烷和绿色表面活性剂脂肪酸甲酯磺酸钠合成，得到致密气井压裂控水性良好的纳米乳液。纳米乳液的液滴中值粒径平均为28.5nm。其中的氨基、硅氧烷与硅氢键等极性基团通过物理化学吸附作用可以牢固吸附到岩石表面，分子链中的疏水基团硅甲基可以改变岩石表面的润湿性。

4结论

石油工程中钻遇的储层有时会很复杂，现有的表面活性剂不太适用，目前主要的研究热点是环保型表面活性剂的研制及作用机理的研究，用于驱油及压裂的新型表面活性剂及其作用机理的研究。例如，任立伟[42]提出钻井液用表面活性剂今后的研究工作应充分利用表面活性剂之间的协同效应，提高表面活性剂的抗温、抗盐及抗钙的能力，尽量开发出环保产品如烷基糖苷类，以及双子型表面活性剂及含硅或氟等的新型表面活性剂，还要注重各种类型表面活性剂的作用机理的研究。对于开发后期的油气藏，采用化学驱进行驱油时的驱油机理由于采用的化学剂的不同，尤其是新型化学剂（如有机碱、生物表面活性剂等）的应用，其作用机理还有待进一步研究[7]。辽河、新疆油田等一些稠油油藏可以利用乳状液驱油，但是采出液及采出水的破乳是个难题，有必要针对复配表面活性剂及用有机碱稳定的稠油O/W型乳状液的破乳脱水进行研究[43]。对于国内外较热门的页岩油/气的开采，即特低渗油气藏的开发，表面活性剂的作用机理还需加大研究。例如，对胜利油田某区块的特低渗岩心进行的驱替研究表明[44]，表面活性剂可以显著降低最小（拟）启动压力梯度，且其浓度对含水饱和度的影响较大。

第二篇：表面活性剂在日常生活中的应用论文

论 文

标题：表面活性剂在日常生活中的应用

姓名：郭贝贝

班级：14油化班

表面活性剂在日常生活中的应用

摘要：如果你了解表面活性剂，那么你会发现生活中你经常用到的东西大多都与表面活性剂有关，本文通过对表面活性剂的分类、作用来进一步说明表面活性剂在我们日常生活中的应用。

关键词：表面活性剂

分类

作用

应用

表面活性剂被誉为“工业味精”，是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。表面活性剂一般为具有亲水与疏水基团的有机两性分子，可溶于有机溶液和水溶液。表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和界面上，具有极高的降低表、界面张力的能力和效率；在一定浓度以上的溶液中能形成分子有序组合体，从而具有一系列应用功能。

一、表面活性剂的分类

表面活性剂的分类方法有以下几种：

1、按表面活性别在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子性；

2、按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂；

3、按分子量分类，可将分子量大于104者称为高分子表面活性剂，分子量在103~104者称为中分子量表面活性剂及分子量在102~l03者称为低分子量表面活性剂；

4、根据表面活性剂的来源进行分类，通常把表面活性剂分为合成表面活性剂、天然表面活性剂和生物表面活性剂三大类；

二、表面活性剂的主要作用

表面活性剂的作用是改变两相物质间的界面性质，可起润湿、洗涤、分散、增溶、泡沫等作用。

（1）润湿作用：固体表面的一种流体被另一种与之不相溶的流体所取代的过程。润湿有三种类型，即接触润湿(沾湿)、浸入润湿(浸湿)与(铺展润湿)铺展。沾湿是改变液-气界面固-气界面为固-液界面的过程。浸湿是指固体浸入液体的过程如洗衣时把衣服泡在水中。铺展是在固-液界面代替固-气界面的同时，液体表面也扩展。如：零件表面上往往粘附有一层蜡、油脂或鳞片状的物质，这些物质是疏水性的。由于这些物质的污染，零件表面不易被水润湿，当水溶液中加入表面活性剂时，零件上的水珠就很容易分散开来，使零件的表面张力大大降低，达到润湿目的。

（2）洗涤作用：表面活性剂的洗涤作用是表面活性剂具有最大实际用途的基本特性。它涉及到干家万户的日常生活。并且在各行各业和各种工业生产中也得到越来越多地应用。洗涤作用可以这样来描述，将浸在某种介质(一般为水)中的固体表面的污垢去除的过程称为洗涤。在洗涤过程中，加入洗涤剂以减弱污垢与固体表面的粘附作用并施以机械力搅动，借助于介质(水)的冲力将污垢与固体表面分离而悬浮于介质中，最后将污垢冲洗干净。

（3）分散作用：灰尘和污粒等固体粒子比较容易聚集在一起，在水中容易发生 沉降，表面活性剂的分子能使固体粒子聚集体分割成细小的微粒，使其分散悬浮在溶液中，起到促使固体粒子均匀分散的作用。

（4）增溶作用：油类物质中加入表面活性剂后，才能“溶解”，但是这种溶解只有在表面活性剂的浓度达到胶体的临界浓度时才能发生，溶解度的大小根据增溶对象和性质来决定。就增溶作用而言，长的疏水基因烃链要比短烃链强，饱和烃链比不饱和烃链强，非离子表面活性剂增溶作用一般比较显著。增溶作用可使被增溶物的化学势显著降低，使体系变得更稳定，即增溶在热力学上是稳定的，只要外界条件不变，体系不随时间变化。

（5）泡沫作用：表面活性剂的水溶液都有程度不同的发泡作用。泡沫对污垢有强烈的吸附作用，对防止污垢在织物上的再沉积有很大益处，因而与洗涤去污有一定的内在联系，然而泡沫过多也使织物不容易漂洗干净。习惯上人们常把起泡作用与洗涤作用混为一谈，认为洗涤剂质量的优劣取决于泡沫的多少，实际并非如此。经验和研究都已证 明，洗涤作用与泡沫作用并无直接关系。尽管如此，泡沫在洗涤剂的使用过程中还是不可缺少的。

织物洗涤用表面活性剂中，阴离子表面活性剂如烷基苯磺酸钠(代号LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(代号AES)等，特别是AES的发泡性能好，而非离子表面活性剂的发泡性能相比较差。通过上述讨论我们可以知道，洗涤剂中的表面活性剂具有润湿、乳化、吸附、渗透、分散、悬浮、起泡、增溶等多种功能，织物的洗涤去污过程，即是上述功能综合作用的结果。除上述功能外，表面活性剂还具有柔软、抗静电、抗菌消毒等功能。

三、表面活性剂在日常生活中的应用

近年来，我国表面活性剂工业得到迅速发展，产量不断扩大品种不断增多。这一方是由于表面活性剂在工农业生产中的广泛应用，更重要的是由于日常生活中家用的洗涤用品及其他生活用品需求量的与日俱增。

表面活性剂在化妆品中的主要功能包括乳化、分散、增溶、起泡、清洗、润滑和柔软等。表面活性剂在化妆品中具有广泛的用途，起着重要的作用。化妆品中所利用的表面活性剂的性能不仅仅是其单一的性能，而是利用其多种性能，因此，表面活性剂是化妆品生产中不可缺少的原料，广泛应用于化妆品中。具体来说，化妆品对其所用的重要原料，表面活性剂有一定的要求，包括：要求用作原料的表面活性剂具有美白、保湿、延缓皮肤衰老和防脱发等功能；用作化妆品的原料须对人体无害，对皮肤及眼黏膜无刺激、无毒性、无不愉快气味、无过敏性等不良现象；用作乳化剂的表面活性剂的配伍性、相容性要好，具有良好的外观和使用感觉，要求其香气怡人、细腻、光滑柔软及有良好的涂沫性和铺展性，在生产操作上方便；用作化妆品的表面活性剂应具有抗微生物污染性能等等。

表面活性剂具有高效的清洁及消毒功能，早已成为保洁产品中最重要的组成部分。表面活性剂是洗涤剂的主要成分，它与污垢和在污垢与固体表面之间发生一系列的物理化学作用（如：润湿、渗透、乳化、增溶、分散、起泡等）并借助于机械搅拌获得洗涤效果。用量最多、最广泛的是阴离子和非离子表面活性剂，阳离子和两性表面活性剂只是在生产某些特殊类型和功能的洗涤剂时才使用。

家用洗涤剂主要包括衣物洗涤剂(如洗衣粉、洗衣皂、洗衣液、洗衣膏、洗衣片、衣领净等)；家居清洁用品(如洗洁精、地板清洗剂、洁厕精、家电清洁剂等)；个人洗护用品(如洗发水、沐浴露、洗手液、洗面乳等)几大类。表面活性剂是家用洗涤剂中的主要成分。表面活性剂的发展，推动了家用洗涤剂的繁荣；家用洗涤剂的发展；拉动了表面活性剂的增长。

随着人民生活水平的不断提高，人们对食品的要求也越来越高，食品除了要满足最基本的营养价值之外，还应具有良好的色香味。因此在食品工业中越来越多的使用食品添加剂，表面活性剂就是最常见的一类食品添加剂。表面活性剂是分子里含有固定的亲水亲油基团，能集中在溶液表面、两种不相混溶液体的界面或者集中在液体和固体的界面，降低其表面张力或界面张力的一大类化合物。表面活性剂在食品工业中的应用非常广泛,在一些食品制作中添加表面活性剂,可以大大地改善加工条件,提高产品质量,延长食品保鲜期等。高质量的食品加工,是离不开表面活性剂的应用的。

总结：随着社会的不断发展，人们对生活品质的不断提高，我觉得表面活性剂与我们的日常生活将会密不可分，所以表面活性剂也将会有很大的发展空间。

第三篇：含氟表面活性剂研究进展

含氟表面活性剂研究进展(油田开发酸化压裂）

含氟表面活性剂是特种表面活性剂中最重要的品种,有很多碳氢表面活性剂不可替代的用途。含氟表面活性剂主要以全氟烷基或全氟烯基或部份氟化了的烷基等作为疏水基部分,然后再按需要引入适当的连接基及亲水基团,根据亲水基团性质的不同分别制得阴离子型、阳离子型、非离子型及两性型等不同系列的含氟表面活性剂产品。含氟表面活性剂的特性

含氟表面活性剂的独特性能常被概括为“三高”、“两憎”,即高表面活性、高耐热稳定性及高化学稳定性;它的含氟烃基既憎水又憎油。

含氟表面活性剂其水溶液的最低表面张力可达到20ｍＮ/ｍ以下,甚至到15ｍＮ/ｍ左右。一般碳氢链的表面活性剂的应用浓度需在0 1%～1%之间,此时水溶液的表面张力只能降到30～35ｍＮ/ｍ,而碳氟链表面活性剂的用量在0、005%～0、1%时,就能使水溶液的表面张力降至20ｍＮ/ｍ以下。含氟表面活性剂如此突出的高表面活性以致其水溶液可在烃油表面铺展。含氟表面活性剂有很高的耐热性,如固态的全氟烷基磺酸钾,加热到420℃以上才开始分解,因而可在300℃以上的温度下使用。含氟表面活性剂有很高的化学稳定性,它可抵抗强氧化剂、强酸和强碱的作用,而且在这种溶液中仍能保持良好的表面活性。若将其制成油溶性表面活性剂还可降低有机溶剂的表面张力。

研究表明,含氟表面活性剂的高表面活性是由于其分子间的范德华引力小造成的,活性剂分子从水溶液中移至溶液表面所需的张力小,导致了活性剂分子在溶液表面大量的聚集,形成强烈的表面吸附,而这类化合物不仅对水的亲和力小,而且对碳氢化合物的亲和力也较小,因此形成了既憎水又憎油的特性,但它对油/水界面的界面张力作用能力不强,如将含氟表面活性剂与碳氢表面活性剂复配使用,利用含氟表面活性剂能选择性地吸附在水的表面,使表面张力降低;而碳氢表面活性剂能吸附在油/水界面上,使界面张力降低,这样就必定会提高水溶液的润湿性能。含氟表面活性剂的应用

鉴于含氟表面活性剂具有的特性,它的应用性很强。表1所列为含氟表面活性剂的用途分类简况。

部分应用简介:

(1)分散剂 含氟表面活性剂在各种氟树脂的分散聚合时可作分散剂使用。另有研究报导,含氟表面活性剂也可用于ＰＶＣ的反应过程中。

(2)灭火剂 含氟表面活性剂在灭火剂上的应用可分为“轻水”灭火剂、氟蛋白泡沫灭火剂和抗极性溶剂灭火剂三种,其完全控止火的时间可在90ｓｅｃ以内。

(3)脱模剂 由含氟表面活性剂制备的脱模剂已形成系列化产品,有溶剂型的,也有水剂型的,它不但可用于高聚物弹性体的加工业,而且在刚性体的加工行业(如:铜、钢管的抽拉、压铸件的冲压加工等)也可使用,并得到用户的高度评价。

(4)抗静电剂 由含氟表面活性剂配制的集清洗、防尘为一体的抗静电剂,经测试:对ＰＶＣ片基处理后,其表面电阻由原来的1012Ω降低至108Ω。用其对录像机磁鼓、磁头表面清洗,效果远比一般的清洁剂或清洁带优越。用此抗静电剂还可对家电、荧屏及其它高档家具、精密仪器等进行表面清洗与防尘,且不产生任何副作用。目前本公司已有此防静电剂产品———“音磁灵”投入市场。

(5)流平剂 在颜料、涂料等产品中加入少量含氟表面活性剂后,可防止固结,改善分散性,防止产生气泡,使色泽更均匀。

(6)防水防油剂 由含氟表面活性剂制备的防水防油剂,对纤维及织物处理后,既可使其具有防水、防油的性能,又不影响其本身的物理特性。由其处理的一次性纸质具已大量进入市场。

(7)其它应用 把含氟表面活性剂加入地板蜡中,可改善地板的光泽,增加其耐磨性及抗污染性。含氟表面活性剂还可用于石油回收用助剂、海面上的集油剂、金属防腐剂及金属光泽处理剂等等。含氟表面活性剂的合成含氟表面活性剂的合成一般分三步:首先合成含6～10个碳原子的碳氟化合物,然后制成易于引进各种亲水基团的含氟中间体,最后引进各种亲水性基团制成各类含氟表面活性剂。其中含氟烷基的合成是制备含氟表面活性剂的关键。含氟烷基的工业化生产方法主要是电解氟化法、氟烯烃调聚法和氟烯烃齐聚法。

3.1 电解氟化法

电解氟化法是将被氟化的物质溶解或分散在无水氟化氢中,在低于8Ｖ的直流电压下进行电解。电解中在阴极产生氢气,在阳极有机物被氟化。在此工艺路线中,可将碳氢链烷基的酰氯或磺酰氯直接换成相应的全氟烷基酰氟或磺酰氟产物,由它们出发,可用普通方法制得各类含氟表面活性剂(见下式)。

由于电解氟化反应甚为激烈,易发生Ｃ-Ｃ链断裂,反应过程中除了生成与原料的碳原子数相同的全氟化合物外,还生成短链的全氟化合物和其它类型的副产物,因此总的产物收率较低。采用此法生产含氟表面活性剂的有美国3Ｍ公司,日本大日本油墨公司及东北肥料公司等。

3.2 氟烯烃调聚法

氟烯烃调聚法最早是由英国ＨａｓｚｅｌｄｉｎｅＲＨ教授提出的方法,是利用全氟烷基碘等物质作为端基物调节聚合四氟乙烯等含氟单体制得低聚合度的含氟烷基调节物。他在1951年发现三氟碘甲烷可与乙烯和四氟乙烯发生调节聚合反应的工业生产路线。随后美国ＤｕＰｏｎｔ公司又开发了用五氟化碘和四氟乙烯进行调聚反应,制得全氟烷基磺化物。Ｃ2Ｆ5Ｉ+ｎＣＦ2=ＣＦ2Ｃ2Ｆ5(ＣＦ2ＣＦ2)ｎＩ此反应产率虽高,但最终产物为链长不同的混合体(其ｎ数的分布较宽),适当选择良好的反应过程,控制反应工艺条件,确保ｎ数在所需的范围内(ｎ∶2 4)终止反应的继续发展。以减少不希望得到的高沸物(ｎ>6)大量生成。作为调聚剂使用的其它物质还有很多,在这一研究领域内已有大量的专利发表,其各自的反应

式如下:

采用调聚法生产含氟表面活性剂的有美国杜邦,瑞士汽巴 嘉基,日本旭硝子及大金等公司。从调聚反应所得产物是链长不一的混合物,这样就可合成出不同长短的氟碳链疏水基,若以适当的比例混合使用,更能发挥最终产物的表面活性。

3.3 氟烯烃齐聚法

氟烯烃齐聚法是由英国ＩＣＩ公司1965～1969年开发的,它是利用氟烯烃在非质子性溶剂中发生齐聚反应得到高支叉低聚合度的全氟烯烃齐聚物。最常用的有四氟乙烯齐聚法、六氟丙烯齐聚法和六氟环氧丙烷齐聚法三种。四氟乙烯齐聚法得到聚合度以4～6为主的齐聚物,其中五聚体所占比例最大,约占整个混合物的65%左右。由于连接双键碳原子上的氟原子易被亲核试剂取代,所以可通过这一反应来引入所需的连接基团。四氟乙烯五聚体分子中与双键原子直接相连的氟原子在碱性介质中可与亲核试剂如苯酚等发生取代反应,由此可合成一系列含氟表面活性剂。六氟环氧丙烷在氟离子的作用下,很容易进行齐聚反应。六氟环氧丙烷的齐聚物因含有酰氟官能团,可发生多种反应,可得多种含氟表面活性剂。

采用齐聚法生产含氟表面活性剂的公司有英国ＩＣＩ公司、日本ｎｅｏｓ公司等。4 含氟表面活性剂新进展

传统的含氟表面活性剂主要是单链型的,目前双链含氟表面活性剂正引起人们极大的兴趣。已报道的双链含氟表面活性剂主要有两类,第一类是双链均为含氟碳链,第二类是双链分别为碳氟和碳氢链。后一类常被称为杂交型表面活性剂(ｈｙｂｒｉｄｔｙｐｅｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ)。

近年来,含硅的含氟表面活性剂正以其独特性能引起人们的关注。含氟表面活性剂和硅表面活性剂都属于特种表面活性剂。含硅的含氟表面活性剂可望具有含氟表面活性剂在浓度很高的乙醇水溶液中也显示很高的表面活性。它可作为高效消泡剂,不仅可用于水溶液体系,而且可用于非水体系。含硅的含氟表面活性剂也具有优异的润滑作用。也有研究表明,含硅的含氟表面活性剂有很高的抗ＨＩＶ 1活性。

对含氟表面活性剂中碳氟链进行化学修饰以使其具有更多的特殊功能的工作也有了较大进展。与碳氢链锯齿型构型相反,碳氟链具有刚性构型。有人将醚键引入碳氟链,以使碳氟链具有更好的柔顺性及水溶性。而杂原子的引入更使碳氟链多样化。

含氟表面活性剂作为工业化产品的作用历史并不很长,它的应用领域还有待进一步开拓,随着对它的性能与应用的逐步研究、认识,相信此类产品的品种与产量必将会不断扩大。我国对于含氟表面活性剂的开发,性能研究及应用领域与国外相比尚有较大差距,随着我国国民经济的发展及综合国力的不断增强,含氟表面活性剂这一新产品,新技术的开发应用,将会呈现出广阔前景。

第四篇：SunyPCC800在石油注水工程中的应用

SunyPCC800在石油注水工程中的应用

概述：

油田注水是利用注水井把水注入油层，以补充和保持油层压力的措施称为注水。油田投入开发后，随着开采时间的增长，油层本身能量将不断地被消耗，致使油层压力不断地下降，地下原油大量脱气，粘度增加，油井产量大大减少，甚至会停喷停产，造成地下残留大量死油采不出来。为了弥补原油采出后所造成的地下亏空，保持或提高油层压力，实现油田高产稳产，并获得较高的采收率，必须对油田进行注水。

现场情况：

多年来，胜利油田各注水站一直采用人工录取数据资料和设备巡检制度，各注水泵机组及其辅助设备未能做到运行状态的实时监控，设备预知性修保能力差，对机组的振动、效率、泵的噪音未能开展检测和有效控制，由此造成注水泵站系统效率不高，能耗大，故障率高，信息反馈速度慢等问题。为此，胜利油田引进应用了我公司PCC800集散控制系统于第五注水站，我公司的PCC800系统的应用为胜利油田提高注水系统效率和自动化水平起到了良好的促进作用。

工作原理：

该系统通过智能传感器组对现场各注水泵机组的压力、温度、流量、电流、电压、用电量、水位、油位等物理量进行自动监测，并将监测结果传输给PCC800系统，经PCC800数据计算以及注水站生产系统运行优化处理后，系统根据现场情况去控制各泵出口电动阀门和电机的运转和停止。系统再把数据送至监控系统（工控机），操作、显示各泵及整个站系统的运行状态，并将测试结果存入磁盘，打印输出班报、日报、月报、年报及效率分析表等；根据有关监测数据计算出泵干压差、泵效、单耗、各机组单台系统效率及整个注水站的平均系统效率等参数。同时根据注水站生产运行优化参数需要，若遇超限参数，则发出声音报警和操作提示信号。当注水系统运行出现突发性故障和严重超出调控值时，系统能及时发出声光报警，并给予提示，以及自动紧急跳闸断电停机保护等措施，同时工控机能自动弹出报警窗口，显示报警画面。在没有操作人员按下报警应答指令前，无论是否执行停机命令，系统一直保持报警提示状态，确保注水系统在高效安全状态下运行。

操作系统：

（1）具有泵站工艺现场工况流程图、每台机组运行状态模拟图、储水罐液位模拟图、设备润滑流程图、设备冷却流程图等动态显示，动态测量控制数据的功能。

(2)具有网络通讯功能。通过网络实现远距离调控操作，查看各注水站每台泵的运行状态、实时数据和历史数据、设置调控参数和保护参数，以及紧急故障处理等。

（3）具有巡视功能。能循环显示各个显示窗口，包括注水泵图、电机图、泵效趋势图、数据表和各种报表等

（4）具有显示并打印输出设备报警及停机参数、各机组运行参数、历史资料、特性曲线和数据分析报表等。既能定时编制打印各种生产报表，又能根据生产需要随时打印某一时刻某台机组的监测资料。报表数据的自动保存，当本班次结束时，系统提示操作员输入报表信息，如操作员忘记手动保存报表，则本班次结束10分钟后系统自动保存报表，文件名称 1 为当前时间。

(5)自动采集处理数据，对监测处理的数据资料具有记忆、再显和远传功能。

(6)系统具有三种启停泵操作方式。即现场手动操作方式、自动控制方式和连锁控制方式，满足了企业集成化管理和安全生产的要求。

（7）多种报警功能，当报警事件发生时，产生声音报警，同时有实时和历史报警记录，输出数据变成红色。

（8）系统连锁功能，当有报警产生时系统自动关闭电机和阀们，自动切换到手动时为无扰动切换。

控制系统：

控制系统采用我公司的SunyPCC800系统，SunyPCC800集散控制系统为分级分布式多处理器智能化体系结构，硬件模块化、智能化、冗余化全隔离。模板在线自诊断，自恢复，防掉电保护等功能。

图1

系统结构图

现场各物理量监测：

（1）压力和液位检测。采用意大利的TSK霍尔压力传感器将现场各压力（液位）信号转换成4～20mA标准模拟信号输入至PCC800，由PCC800进行模数转换，计算实际的压力（液位）值，存入PCC800中CPU数据存储区，由程序实时调用。

（2）温度检测。采用PT100温度传感器，将各温度值存入PCC800中CPU数据存储区，由程序实时调用。

（3）流量检测。传感器将现场流量压力信号转换成4～20mA标准模拟信号输入至PCC800。

（4）用电量检测。选用具有485通讯接口的智能电能表，将电机用电量采用读取仪表内存的方法，经485通讯接口直接送入上位机数据存储区，由程序实时调用。

小结：

自从本系统在胜五注水站投入运行以来。经过观察现场运行结果，证明该系统性能优越，可靠性好，具有显著的经济效益和社会效益。它的应用，既提高了注水泵站的现代化管2 理水平，减缓了机泵的磨损，延长了设备的使用寿命，使设备的预知性修保能力大大增强；同时还进一步改进了职工的生产工作条件，降低了油田大型泵站的工业噪声污染，减轻了职工的劳动强度，提高了油田注水站的系统效率和自动化水平，达到了平稳注水，节能降耗的目的。

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第五篇：油田生产中表面活性剂的应用

油田生产中表面活性剂的应用

1、开采稠油用的表面活性剂

由于稠油粘度大、流动性差，给开采带来许多困难。为开采这些稠油，有时需将表面活性剂的水溶液注入井下，使高粘度的稠油转变为低粘度的水包油型乳状液，抽提到地面。这种稠油乳化降粘法用到的表面活性剂有烷基磺酸钠、聚氧乙烯烷基醇醚、聚氧乙烯烷基苯酚醚、聚氧乙烯聚氧丙烯多烯多胺、聚氧乙烯烷基醇醚硫酸酯钠盐等。采出的这种水包油型乳状液，需要将水分离出去，也要使用一些工业表面活性剂作为破乳剂进行脱水。这些破乳剂是油包水型乳化剂。常用的有阳离子表面活性剂或环烷酸、沥青质酸及它们的多价金属盐。特殊的稠油，不能采用常规的抽油机开采法，需要注蒸汽进行热采。提高热采效果，需要使用表面活性剂。向注汽井注入泡沫，即注入耐高温的起泡剂及不凝气体是常用的调制方法之

一。

常用的起泡剂是烷基苯磺酸盐、α—烯烃磺酸盐、石油磺酸盐、磺烃基化的聚氧乙烯烷基醇醚和磺烃基化的聚氧乙烯烷基苯酚醚等。由于含氟表面活性剂，表面活性高，对酸、碱、氧、热及油稳定，故含氟表面活性剂是理想的高温起泡剂。为了使分散的油易于通过地层的孔喉结构，或使地层表面的油易被驱出，需要使用称之为薄膜扩散剂的表面活性剂，常用的是氧

烷基化酚醛树脂高分子表面活性剂。

2、开采含蜡原油用表面活性剂

开采含蜡原油，需要经常进行防蜡和清蜡。表面活性剂作为防蜡剂和清蜡剂。防蜡用的有油溶表面活性剂和水溶性表面活性剂。前者通过改变蜡晶表面的性质而起防蜡作用。常用的油溶性表面活性剂是石油磺酸盐和胺型表面活性剂。水溶性表面活性剂是通过改变结蜡表面（如油管、抽油杆及设备表面）的性质而起防蜡作用。可用的表面活性剂有烷基磺酸钠、季铵盐、烷烃聚氧乙烯醚、芳烃聚氧乙烯醚及其它们的磺酸钠盐等。清蜡用的表面活性剂也分两个方面，油溶性用于油基清蜡剂，水溶性的磺酸盐型、季铵盐型、聚醚型、吐温型、OP型表面活性剂、硫酸酯盐化或磺烃基化的平平加型与OP型表面活性剂等用于水基清蜡剂。近年来，国内外将清防蜡有机地结合起来，还将油基清蜡剂和水基清蜡剂有机地结合起来，生产出混合型清蜡剂。这种清蜡剂以芳香烃和混合芳香烃作油相，以具有清蜡作用的乳化剂作水相。当选择的这种乳化剂为具有适当浊点的非离子型表面活性剂时，就可使它在油井结蜡段以下温度达到或超过它的浊点，从而使这种混合型清蜡剂在进入结蜡段前破乳，分出两

种清蜡剂，同时起清蜡作用。

3、稳定粘土使用的表面活性剂

稳定粘土分防止粘土矿物膨胀和防止粘土矿物微粒运移两个方面。防止粘土膨胀可用，如胺盐型、季铵盐型、吡啶盐型、咪唑啉盐等阳离子表面活性剂。防止粘土矿物颗粒运移可用的有含氟的非离子—阳离子表面活性剂。

4、酸化措施使用的表面活性剂

为了提高酸化效果，一般在酸液中需加入多种添加剂。凡能同酸液配伍并易被地层吸附的表面活性剂，均可作为酸化缓速剂。如阳离子表面活性剂中的脂肪胺盐酸盐、季铵盐、吡啶盐和两性表面活性剂中的磺酸盐化、羧甲基化、磷酸酯盐化或硫酸酯盐化的聚氧乙烯烷基苯酚醚等。有些表面活性剂如十二烷基磺酸和它的烷基胺盐，可将酸液乳化在油中，产生油包酸乳状液，以此乳状液作为酸化工业液，亦起缓速作用。

有些表面活性剂可作为酸化液防乳化剂，具有分支结构的表面活性剂如聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯五乙烯六胺均可作为酸化防乳化剂。

有些表面活性剂可作为乏酸助排剂，可作为助排剂的表面活性剂有胺盐型、季铵盐型、吡啶盐型、非离子型、两性及含氟表面活性剂等。有些表面活性剂可作为酸化防淤渣剂，如油溶性表面活性剂，如烷基酚、脂肪酸、烷基苯磺酸、季铵盐等。因它们酸溶性不好，可用非离子型表面活性剂将它们分散在酸液中。为了提高酸化效果，需要在酸液中加入润湿反转剂，将近井地带的润湿性由亲油反转为亲水。聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇醚与磷酸酯盐化的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇醚的混合物等，被地层

吸附为第吸附层，而起到润湿反转作用。

另外，还有一些表面活性剂，如脂肪胺盐酸盐、季铵盐或非离子—阴离子表面活性剂作为起泡剂，制成泡沫酸工作液，达到缓速缓蚀深部酸化之目的，或以此制成泡沫作为酸化的前置液，将它们注入地层后，再注酸液。泡沫中的气泡产生的Jamin效应，可对酸液起转向作用，迫使酸液主要溶蚀低渗透层，提高了酸化效果。

5、压裂措施使用的表面活性剂

压裂措施常施用于低渗透油田，就是用压力将地层压开，形成裂缝，并用支撑剂将裂缝支撑起来，减少流体流动阻力，达到增产增注目的。有些压裂液是用表面活性剂作为成分之一来

配制的。

水包油压裂液是由水、油和乳化剂配制的。使用的乳化剂有离子型、非离子型和两性表面活性剂。若用稠化水作外相，以油作内相，可配得稠化水包油压裂液（聚合物乳状液）。这种压裂液能使用160℃以下的温度下，并能自动破乳排液。

泡沫压裂液是以水为分散介质、以气为分散相的压裂液，其主要成分是水、气和起泡剂。烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸酯盐、季铵盐和OP型表面活性剂均可作为起泡剂。起泡剂在水中的浓度一般是0.5—2%，气相体积与泡沫体积的比值在0.5—0.9范围。

油基压裂液是以油作溶剂或分散介质配成的压裂液。现场应用最多的油是原油或其重馏分，为了改进其粘温性能，需要加入油溶石油磺酸盐（分子量300—750）。油基压裂液也包括油包水压裂液和油泡沫压裂液。前者用的乳化剂是油溶性的阴离子型表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂，后者用的稳泡剂是含氟的高分子表面活性剂。

水敏地层压裂液，是用醇（如乙二醇）与油（如煤油）混合物作为分散介质，用液体二氧化碳作为分散相，用硫酸酯盐化的聚氧乙烯烷基醇醚作乳化剂或起泡剂配成的乳状液或泡沫，压裂水敏地层。

压裂酸化用压裂液，既是压裂液又是酸化液，用于碳酸盐地层，两种措施同时进行。与表面活性剂有关的是酸泡沫和酸乳状液，前者用烷基磺酸盐或烷基苯磺酸盐作起泡剂，后者是用

磺酸盐型表面活性剂为乳化剂。

压裂液也同酸化液一样使用表面活性剂作为防乳化剂、助排剂和润湿反转剂，在此不再多叙。

6、调剖、堵水措施用表面活性剂

为了提高注水开发效果抑制原油含水上升速度，需要在注水井上调整吸水剖面及在生产井上进行堵水的增产措施。其中的一些调剖堵水方法，经常用到一些表面活性剂。

HPC/SDS冻胶调剖剂，由羟丙基纤维素（HPC）与十二烷基硫酸酯钠盐（SDS）在淡水中

配成。

烷基磺酸钠和烷基三甲基氯化铵，分别溶于水中，配成两种工作液，先后注入地层，在地层中两种工作液相迂，产生烷基三甲基胺的烷基亚硫酸酯沉淀，封堵高渗透层。

聚氧乙烯烷基苯酚醚，烷基芳基磺酸盐等可作为起泡剂，溶于水中配制一种工作液，然后与液体二氧化碳工作液交替注入地层中，就在地层中（主要是高渗透层）形成泡沫，产生堵塞，起到调剖作用。

以季铵盐型表面活性剂作为起泡剂溶于硫酸铵同水玻璃配成的硅酸溶胶中注入地层，然后注不冷凝气体（天然气或氯气），则可在地层中先产生以液体为分散介层的泡沫，随后硅酸溶胶胶凝，就产生了以固体为分散介质的泡沫，起到堵塞高渗透层及调剖作用。以磺酸盐型表面活性剂为起泡剂，以高分子化合物作为稠化稳泡剂，再注气体或产生气体的物质，在地面或地层生成水基泡沫，这种泡沫在油层，表面活性剂大量移至油水界面，引起泡沫破坏，故不堵油层，是一种选择性和油井堵水剂。

油基水泥堵水剂是水泥在油中的悬浮体，水泥表面亲水，当它进入出水层时，水置换水泥表面的油井与水泥作用，使水泥固化封堵出水层。为改善这种堵剂的流动性，通常加入羧酸盐

型及磺酸盐型表面活性剂。

水基胶束液溶堵水剂，是由石油磺酸铵、烃类及醇类等为主要成分的一种胶束溶液，在地层中迂高含盐水，可变粘稠，达到堵水作用。

水基或油基阳离子表面活性剂溶液堵水剂，是以烷基羧酸盐和烷基氯化铵盐活性剂为主要成分，只适用于砂岩地层。

活性稠油堵水剂，它是一种溶有油包水型乳化剂的稠油，在地层迂水后产生高粘的油包水乳

状液，达到堵水目的。

水包油堵水剂，是以阳离子型表面活性剂作为水包油型乳化剂，将稠油乳化在水中配成。

7、防砂措施用表面活性剂

防砂作业前，需要注一定量的由表面活性剂配制的活性水作为前置液，对地层进行予清洗，以提高防砂效果。目前常用活性剂，多数是阴离子表面活性剂。

8、原油脱水用表面活性剂

在一、二次采油阶段，采出的原油多用油包水型破乳剂。已发展了三代产品，第一代是羧酸盐，硫酸盐和磺酸盐。第二代是低分子非离子表面活性剂如OP、平平加和磺化蓖麻油等。

第三代为高分子非离子表面活性剂。

在二次采油后期和三次采油阶段，采出原油多以水包油型乳状液形式存在。所用破乳剂有四类，如十四烷基三甲基氧基氯化铵、二癸基二甲基氯化铵，它们可与阴离子类型的乳化剂反应，改变其亲水油平衡值，或吸附在水湿性粘土颗粒表面，改变其润湿性，破坏水包油型乳状液。另外一些可作为油包水型乳化剂的阴离子表面活性剂以及油溶性的非离子表面活性

剂，也可用作为水包油型乳状液破乳剂。

9、水处理用表面活性剂

油井采出液经脱出原油之后，产出水需要经过处理才能达到回注要求。水处理的目的有六个方面，即缓蚀、防垢、杀菌、除氧、除油和除去固体悬浮物。因此，要使用缓蚀剂、防垢剂、杀菌剂、除氧剂、除油剂及絮凝剂等，涉及工业表面活性剂的有如下方面：

用作缓蚀剂的工业表面活性剂有烷基磺酸、烷基苯磺酸、全氟烷基磺酸的盐类，直链烷基胺盐类、季铵盐类、烷基吡啶盐类、咪唑啉及其衍生物的盐类、聚氧乙烯烷基醇醚类、聚氧乙烯二烷基丙炔醇、聚氧乙烯松香胺、聚氧乙烯十八胺以及聚氧乙烯烷基醇醚烷基磺酸盐，各种季胺基内盐，二（聚氧乙烯基）烷基及其衍生物的内盐。

用作防垢剂的表面活性剂有磷酸酯盐、硫酸酯盐、醋酸盐、羧酸盐及其它们的聚氧乙烯基化合物。磺酸酯盐、羧酸盐的热稳定性明显优于磷酸酯盐、硫酸酯盐。

用于杀菌剂的工业表面活性剂有直链烷基胺盐类、季胺盐类、烷基吡啶盐类、咪唑啉及其衍生物的盐类、多种季铵内盐、二（聚氧乙烯基）烷基及其衍生物的内盐。

用于除油剂的工业表面活性剂，主要是具有分支结构和含二硫代羧酸钠基的表面活性剂。

10、化学驱油用表面活性剂 一、二次采油可采出25%—50%的地下原油，还有许多原油留在地下采不出来。进行三次采油可提高原油采收率。三次采油多以化学驱油方法，即向注入水中加入一些化学剂，提高水驱效率。在所用化学剂之中，有些属于工业表面活性剂，其情况简要介绍如下： 以表面活性剂为主剂的化学驱油方法，称之为表面活性剂驱。表面活性剂主要通过降低油水界面张力，提高毛管数而起到提高采收率作用。由于砂岩地层表面带负电，所以使用的表面活性剂主要是阴离子型表面活性剂，而且大部分是磺酸盐型表面活性剂。它是使用磺化剂（如三氧化硫）将芳香烃含量高的石油馏分磺化，再用碱中和制成。其规格：活性物50%—80%，矿物油5%—30%，水2%—20%，硫酸钠1%—6%。石油磺酸盐耐温不耐盐，不耐高价金属离子。合成磺酸盐是由相应的烃类，用相应的合成方法制得。其中的α—烯烃磺酸盐，特别耐盐，耐高价金属离子。另外一些阴离子—非离子型表面活性剂及羧酸盐型表面活性剂，也可用于驱油。表面活性剂驱油要用两种助剂：一种是助表面活性剂，如异丁醇、二乙二醇丁醚、尿素、环丁砜、亚烯基苯磺酸盐等，另一种是电介质，包括酸碱盐，主要是盐，它们可减少表面活性剂的亲水性，相对增加亲油性，亦是改变活性剂的亲水亲油平衡值而起作用。为了减少表面活性剂的损耗，提高经济效果，表面活性剂驱，还要使用称之为牺牲剂的化学物质。可作为牺牲剂的物质，有碱性物质和多元羧酸及其盐类，低聚物和高聚物也可作为牺牲剂，木质素磺酸盐及其改性物是一种牺牲剂。

使用两种或两种以上化学驱油主剂的驱油方法，称之为复合驱，与表面活性剂有关的这种驱油方法有：表面活性剂十聚合物的稠化表面活性剂驱；碱十表面活性剂的碱强化表面活性剂驱或表面活性剂强化碱驱；碱十表面活性剂十聚合物的按元复合驱。复合驱通常比单一的驱动有更高的采收率。据目前国内外发展趋势分析，三元复合驱较二元复合驱有更高的优越性。三元复合驱用的表面活性剂主要是石油磺酸盐，通常还复配使用聚氧乙烯烷基醇醚的硫酸、磷酸及羧酸盐类、聚氧乙烯烷基醇烷基磺酸钠盐等，以提高其耐盐性能。近期，国内外都重视研究和使用了生物表面活性剂，如鼠李糖脂、槐糖脂发酵液等，以及天然混合羧酸盐和造纸副产碱木素等，在现场和室内试验取得了好的驱油效果。