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烷基羧酸甜菜碱驱油机理研究张晓杰;张明哲;徐志成;宫清涛;张磊;张路【期刊名称】《日用化学工业（中英文）》【年(卷),期】2024(54)2【摘要】为了探究不同甜菜碱的微观驱油机理,文章选取三种具有不同疏水烷基链长度的羧酸甜菜碱表面活性剂进行微观可视化驱油实验,并测定了界面张力和乳化性能。
实验结果表明,烷基羧酸甜菜碱能够高效降低油水界面张力,促进原油原位乳化。
随着烷基链长增加,界面张力进一步降低,乳化效果增强。
十六烷基羧酸甜菜碱提高采收率机制包括以下-2两个方面:0.3%C16BC可以将界面张力降至10mN/m数量级,通过乳化和弱剪切作用有效启动孔道中原油,将柱状、多孔和簇状剩余油分解形成水包油乳化油滴,提高洗油效率。
同时,由于乳化油滴产生的贾敏效应叠加,C16BC可产生稳定的堵塞通道效果,使残余油的水相波及效率提高了20%。
C16BC作为一种可以原位乳化协同自调剖的驱油剂,驱油效率较地层水驱提高42%以上,可以用于低渗油藏化学驱提高采收率。
【总页数】8页(P123-130)【作者】张晓杰;张明哲;徐志成;宫清涛;张磊;张路【作者单位】中国科学院理化技术研究所光化学转换与功能材料重点实验室;中国科学院大学;大庆油田有限责任公司勘探开发研究院采收率研究二室【正文语种】中文【中图分类】TQ423【相关文献】1.超低界面张力下甜菜碱型表面活性剂水驱残余油的作用机理2.聚合物驱后用甜菜碱型表面活性剂提高驱油效率机理研究3.聚合物/羧基甜菜碱二元复合体系驱替水驱后残余油的机理4.低矿化度水及十六烷基羟丙基磺基甜菜碱表面活性剂的驱油作用5.复配表面活性剂/碱驱油体系中石油羧酸盐与重烷基苯磺酸盐的吸附研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
几种化学法三次采油技术应用及分析摘要：本文介绍了碱驱、聚合物驱、表面活性剂驱等常规的化学法三次采油技术发展现场，并对各种技术手段的优缺点进行总结，最后对表面活性剂驱的发展前景进行展望。
关键词：三次采油表面活性剂耐温抗盐双子表面活性剂引言三次采油技术是中国近十年来发展起来的一项高新技术，它的推广应用对提高原油采收率、稳定老油田原油产量起到了重要的作用。
一、三次采油的简介在世纪年代以前，油田开发主要是依靠油层原始能量进行自喷开采，一般采收率仅为5%～10%，我们称之为一次采油（POR）。
这是油田开发早期较低的技术水平，一次采油使左右的探明石油储量被留在地下。
随着渗理论的发展，达西定律被应用于流体在多孔介质中的渗流，表明油井产量与压力梯度成正比关系。
这使人们认识到一次采油造成原油采收率低的主要原因是油层能量的衰竭，从而提出了以人工注水气的方法，来增补油层能量，保持油层压力开发油田的二次采油方法（SOR）。
这是当今世界油田的主要开发方式，使油田采收率提高到，是一次油田开发技术上的飞跃，但二次采油后仍有一剩余残留在地下采不出来。
国内外石油工作者进行了大量研究工作，逐步认识到制约二次原油采收率提高的因素，进而提出了新的三次采油方法（EOR）。
三次采油指油藏经过一次采油依靠油层原始能量、二次采油通过注水补充能量后，采取物理一化学方法，改变流体的性质、相态和改变气一液、液一液、液一固相间界面作用，扩大注人水的波及范围以提高驱油效率，从而再一次大幅度提高采收率。
二、三次采油的分类三次采油提高原油采收率的方法主要分为化学法、混相法、热力法和微生物法等。
根据作用原理的不同，化学法又可以进一步分为碱（Alkaline）驱、聚合物（Polymer）驱、表面活性剂（Surfactants）驱以及在此基础上发展出来的碱一聚合物复合驱（AP驱）、碱一表面活性剂一聚合物复合驱（ASP驱）或表面活性剂一碱一聚合物复合驱（SAP驱）。
有机化学基础知识点酸催化和碱催化的反应机理酸催化和碱催化是有机化学中常见的反应机理，可以在特定条件下促进化学反应的进行。
本文将介绍酸催化和碱催化的基本概念、机制和一些实际应用。
一、酸催化的反应机理酸催化是指在存在酸性催化剂的情况下，能够加速有机反应的进行。
常见的酸催化反应包括酯化、酮醇互变、缩醛缩酮等。
酸催化的反应机理主要有以下几个步骤：1. 质子化：酸性催化剂能够捕获溶液中的质子，将反应底物中的氢离子转移给酸性催化剂生成质子化的中间体。
2. 缩合：质子化的中间体与其他底物发生缩合反应，生成一系列的中间体和产物。
3. 消负荷：在反应进行过程中，质子化的产物会被中间体或其他分子捕获，减轻反应物中的总正电荷。
酸催化的反应机理通常涉及质子的转移和缩合反应，能够极大地加速有机反应的进行。
其机理可以由质子化、缩合和负荷消除等步骤组成，具体的反应机制取决于反应底物的特性和反应条件的选择。
二、碱催化的反应机理碱催化是指在存在碱性催化剂的情况下，能够加速有机反应的进行。
常见的碱催化反应包括酯水解、烯烃的碱催化加成等。
碱催化的反应机理主要有以下几个步骤：1. 阴离子生成：碱性催化剂能够捕获溶液中的质子，生成碱催化剂的阴离子形式。
2. 亲核加成：阴离子形式的催化剂与反应底物发生亲核加成反应，生成中间体和产物。
3. 脱去：中间体经过一系列反应后，脱去碱催化剂的阴离子，生成最终的产物。
碱催化的反应机理通常涉及质子的失去和亲核加成等步骤，能够极大地加速有机反应的进行。
其机理可以由阴离子生成、亲核加成和脱去等步骤组成，具体的反应机制也取决于反应底物的特性和反应条件的选择。
三、酸催化和碱催化的应用举例酸催化和碱催化在有机化学中有广泛的应用。
下面列举几个常见的应用示例：1. 酯水解反应：碱催化剂如氢氧化钠能够促使酯与水反应生成相应的醇和酸。
2. 酮醇互变：酸性催化剂如硫酸能够加速酮与醇之间的转化反应。
3. 酮醇缩合：酸性催化剂如硫酸能够促进酮和醛的碳碳键形成反应。
有机化学基础知识点碱催化反应的机理和规律有机化学中，催化是一种常见的方法，通过添加催化剂来增加反应的速率和选择性。
碱催化反应是其中的一种重要方式，它在有机合成中具有广泛的应用。
本文将介绍碱催化反应的机理和规律，以帮助读者更好地理解和应用这一有机化学基础知识点。
一、碱催化反应的基本概念和定义碱催化反应是指在碱存在的条件下，反应活性发生显著改变并加速的有机化学反应。
碱催化反应的基本过程是酸碱中和反应，催化剂起到了酸或碱的作用。
与其他催化反应相比，碱催化反应具有以下几个特点：1. 反应速率的显著增加：碱催化反应可以使反应速率大幅度提高，使得反应在常温下或短时间内完成。
2. 选择性的改变：碱催化剂可以调控反应的选择性，使得产物选择性分布发生改变。
3. 反应条件的温和化：碱催化反应一般在中性或弱碱性条件下进行，不需要高温或高压条件。
二、碱催化反应的机理碱催化反应的机理主要和碱的性质以及反应物的活性有关。
碱催化反应的机理可以分为酸碱中和反应和亲核取代反应两个阶段。
1. 酸碱中和反应：在碱存在的条件下，碱和酸性物质进行酸碱中和反应，生成碱盐和水。
碱盐的离子对可以直接参与反应，或者通过减少产物的酸性来催化反应。
2. 亲核取代反应：在碱存在的条件下，碱盐离子对能够与电子不足的亲电体发生亲核取代反应。
碱盐离子对的亲核取代活性较强，可以加快反应速率并改变选择性。
三、常见的碱催化反应类型1. 酮庚酸催化反应：在碱存在的条件下，酮可以与庚酸发生酸碱中和反应，生成相应的盐类。
碱盐的离子对可以加速相应的取代反应，生成新的碳碳键。
2. 酮腈催化反应：在碱存在的条件下，酮可以与腈发生酸碱中和反应，生成相应的盐类。
碱盐的离子对可以与亲电体发生亲核取代反应，生成新的碳氮键。
3. 酮醇催化反应：在碱存在的条件下，酮可以与醇发生酸碱中和反应，生成相应的盐类。
碱盐的离子对可以与亲电体发生亲核取代反应，生成新的碳氧键。
四、碱催化反应的规律碱催化反应具有一定的规律性，主要取决于反应物的结构和碱催化剂的性质。
中国石油大学（油田化学）实验报告实验四碱在原油乳化中的作用一、实验目的1.观察碱与原油混合后的乳化现象。
2.学会用不稳定系数法确定使原油乳化的最佳碱浓度范围。
二、实验原理碱（例如NaOH）可与原油中的酸性成分（例如环烷酸）反应，生成表面活性物质。
这些表面活性物质可使原油乳化形成水包油（O/W）乳状液。
水包油乳状液的形成与稳定性对于碱驱和稠油乳化降粘是重要的，例如碱驱中乳化-携带、乳化-捕集、自发乳化等机理的发生，稠油乳化降粘中原油乳化分散机理的发生都是以水包乳状液的形成为前提条件的。
碱浓度是影响碱对原油乳化作用的重要因素。
碱浓度低时，碱与原油反应生成的活性物质少，不利于乳状液的稳定。
若浓度过高，一方面，碱可使原油中碳链较长的弱酸反应生成亲油的活性物质，这些亲油的活性物质可抵消亲水活性物质的作用，不利于水包油乳状液的稳定，同时，过量的碱具有盐的作用，也不利于水包油乳状液的稳定，因此，只有合适的碱浓度范围，碱才能与原油作用形成稳定的水包油乳状液。
乳状液的稳定性可用不稳定系数（USI）表示。
不稳定系数：USI=式中：USI——不稳定系数，mlV（t）——乳化体系分成水体积与时间的变化函数t——乳化体系静止分离的时间，min从定义式可以看出，不稳定系数越小，乳化液的稳定性越好。
三、仪器与药品仪器：10ml具塞刻度试管、秒表、滴管、试管架。
药品：氢氧化钠、原油、蒸馏水四、实验步骤1、取10ml具塞刻度试管7支，分别加入0.01、0.008、0.005、0.001、0.0005、0.0001的氢氧化钠溶液5ml，分别用滴管准确加入原油5ml，盖上试管塞子，每支试管各上下震荡30次。
2、将震动后的试管立即垂直放置在试管架上，同时开始计时，并每隔30min 记录一次试管中分出水的体积（若分出水的速度较快，每隔1min记录一次），共记录30min。
五、实验数据处理分出水体积随时间变化的原始记录表对各浓度下分出水体积曲线进行拟合质量分数：0由软件拟合出t<7min时，曲线方程为y = -3E-06x5 + 0.0002x4 - 0.0041x3 - 0.0155x2 + 0.9846x + 0.0013，则有质量分数：0.0001由软件拟合出曲线方程为y = 3E-05x4 - 0.0019x3 + 0.0267x2 + 0.2222x + 0.0909，则有质量分数：0.00025由软件拟合出曲线方程为y = 2E-06x4 - 0.0001x3 + 0.0025x2 - 0.0093x + 0.0009，则有质量分数：0.001由软件拟合出曲线方程为y = -7E-07x4 + 3E-05x3 - 0.0002x2 + 0.0153x + 0.0028，则有质量分数：0.01由软件拟合出曲线方程为y = 9E-05x3 - 0.0056x2 + 0.1689x - 0.0392，则有USI与ω(NaOH)数据表ω(NaOH)0 0.0001 0.00025 0.0005 0.001 0.005 0.01 USI 4.52 3.47 0.26 0.35 0.26 0.71 1.41由USI与ω(NaOH)关系曲线可知，最佳质量分数范围是0.00025~0.001。
240碱驱是一种以碱溶液为驱油剂提高采收率的驱油方法。
将碱溶液注入油层，依靠碱与石油中的酸性成分在油层中生成石油酸盐表面活性剂驱油体系。
碱驱可以用作二次采油，也可以用作三次采油。
1 碱驱机理1.1 降低界面张力碱溶液与原油中的有机酸混合时，会生成表面活性物质并聚集在油水界面上，从而降低油水界面张力。
随着NaOH质量分数的增大，油水界面张力先减小、后增大。
当其质量分数达到一定值时，界面张力达到最小值，然后随着质量分数继续增大，界面张力值基本保持不变。
1.2 乳化（1）乳化携带在低碱浓度和低含盐量下，由碱与石油酸反应生成的表面活性剂可使地层中的剩余油形成微分散状态的O/W型乳状液。
在较高的含水量条件下，O/W型乳状液的粘度很低，其中的原油很容易被碱水携带出地层。
（2）乳化捕集碱与石油酸反应生成的表面活性剂使油乳化，乳状液中的油珠向前移动时被地层孔隙捕集，增加量水的流动阻力，降低了水的流度，从而改善了流度比，增加了波及系数，提高了采收率。
1.3 改变岩石润湿性（1）由油湿反转为水湿机理亲水油层中的水驱残余油饱和度一般比亲油油层低。
在高碱浓度和低含盐量下，碱可以改变吸附在岩石表面的油溶性表面活性剂在水中的溶解度，使其发生解吸附，使岩石表面由油湿反转为水湿。
变为润湿相的水在毛细管力的作用下进入小孔道及颗粒表面，而油占据孔隙中心位置，提高了洗油效率。
油水相对渗透率发生变化形成有利的流度比，提高注水波及系数。
（2）由水湿反转为油湿机理在高碱浓度和高含盐量下，碱驱生成的表面活性剂分配到油相并被吸附到岩石表面，使岩石从水湿变成油湿。
油层中不连续的残余油变成连续的油流，为原油流动提供了通道。
在连续油流中，低界面张力将导致油包水乳状液的形成。
乳状液中的水珠堵塞流动通道，使注入压力升高，从而迫使油从乳化水珠与岩石表面间的连续油流通道排泄出去，也能够克服已经被低界面张力降低的毛细管阻力，进一步降低油层内的残余油饱和度，达到提高采收率的目的。
1.4 自发乳化与聚并机理在最佳碱含量下，原油可自发乳化到碱水中。
这种自发乳化现象是由于石油酸与碱在岩石表面反应产生表面活性剂，先浓集到界面上，然后扩散到碱溶液中引起的。
乳状液形成后，羧酸钠随液珠继续向碱溶液扩散而不断减少，直到其浓度减小到不足以稳定乳状液的程度就会出现乳状液液珠的聚并。
1.5 增溶刚性膜在油与岩石接触处，原油中的沥青质、胶质、石蜡等成分吸附在岩石表面，形成坚硬的刚性薄膜。
这种薄膜的存在，不仅增加了残余油饱和度，而且使充塞在孔隙内的油流阻力增加，限制原油通过孔喉。
同时，它还抑制了水包油乳状液的注入，由于界面化学作用，碱溶液被吸入到油相中，这种溶胀的油相破坏了油水界面上的刚性薄膜，并被增溶进入水相，从而增加了残余油的流动能力。
2 碱驱的影响因素2.1 溶液pH值的影响碱驱采收率取决于水溶液的pH值、矿化度、原油酸值以及岩石的表面性质。
碱与地层阳离子的交换量随pH 值增加而增加。
阳离子交换量的增加即意味着碱消耗量的增加。
而且，随着碱溶液的pH值不同，驱油机理也会发生变化。
2.2 矿化度的影响矿化度的增加会使油在碱溶液里所形成的乳状液由水包油型转化为油包水型，乳状液也趋于稳定。
碱溶液与油之间的界面张力随矿化度的增加而下降。
但当矿化度达到一定值后，随着矿化度的增加，界面张力又趋升高。
因此，存在一个最佳的含盐量使碱溶液与油之间的界面张力最低。
2.3 油藏温度的影响在碱驱过程中，油层温度太高会导致大量的碱性物质被消耗，所形成的乳状液稳定性遭到破坏。
温度太低则会不利于碱与原油酸的反应，界面张力降低不到所希望的值。
2.4 岩石性质的影响在碱驱过程中，地层水中或底层粘土中富含的多价阳离子可以与碱溶液中的钠离子互相交换，产生不溶于水的氢氧化物沉淀，使地层孔隙发生堵塞和微粒运移，引起地层渗透性伤害，同时也消耗了大量的碱。
这些阳离子还会使碱与有机酸生成的阴离子表面活性剂失去活性。
3 碱驱存在的主要问题3.1 碱耗碱主要损耗在同地层岩石矿物的化学反应和离子交换反应。
其中石膏对碱的消耗量最大是11.6mmol/g，其次是蒙脱石2.28mmol/g。
3.2 结垢碱驱机理及其影响因素李祺西安石油大学石油工程学院 陕西 西安 710065摘要：本文详细阐述了碱驱的作用机理，分别从降低界面张力、乳化、改变岩石润湿性、自发乳化与聚并、增溶刚性膜五个方面分析碱驱。
以及从PH、油藏温度、矿化度等几个方面分析碱驱的影响因数。
关键词：碱驱 机理 因素（下转第273页）究热点，关注那些填补学术白的、拓展新的研究领域的、超前性研究的、学术前沿问题研究的、现实意义重大的课题，特别是那些能够占据某一学科领域制高点的稿件。
企业从事应用科学研究单位、工程设计单位的科研人员和生产企业的技术人员是技术应用类期刊核心作者的主体，其文章面向生产和科研实际，突出实用性，内容来源于实际需要又服务于实际需要。
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同时，也可以看出，各类期刊的编委确实是学科行业的科研带头人，研究水平高，文章质量好。
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3 结束语（1）期刊质量和影响力的提升关键在于好文章。
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（3）不同类型的期刊，所需要的好文章的类型不同，应根据自身办刊宗旨和受众人群，有计划、有针对性地向不同的核心作者群开展选题组稿工作，重点报道与期刊类型相符的文章内容，从而达到事半功倍的效果。
（4）好文章是争取来的，并需要好的宣传途径来传播。
这就要求学科编辑能够掌握学科发展动态，组织前沿性的专辑或专题；积极参加学术会议；合理安排稿源结构，比如保持一定综述论文的比例。
提高期刊文章的显示度、受关注度与可获取性，如不断加强期刊的宣介，丰富、完善期刊网站内容。
同时这也是提高期刊影响力的最根本手段。
参考文献[1]CNKI.期刊引文数据库[Z].2013-10-31.[2] 聂兰英.我国骨科学期刊高被引论文分析[J].中国科技期刊研究，2012，23（4）：581-584.[3] 赵志娟.SCIE收录2009年浙江省科技论文统计分析[J].科技管理研究，2012，32（8）：38-39..[4] 聂兰英，王钢，金丹，等.我国11种医学影像学核心期刊的高被引论文分析[J].中国科技期刊研究，2011，22（3）：377-380.[5]孙书军，朱全娥.内容质量决定论文的被引频次[J].编辑学报，2010，22（4）：141-142..[6] 杨沛超.纸本抑或数字：学术期刊的时代抉择[N].中国社会科学报，2013-11-29.[7]常文静，王宝茹，杜玉环.科技期刊编辑应关注基金资助课题论文[J].编辑学报，2005，17（2）：35-36.[8] 马文军，程琴娟.学术期刊高被引综述论文分布特征[C]//学报编辑论丛，2011.[9] 韩维栋，薛秦芬，王丽珍.挖掘高被引论文有利于提高科技期刊的学术影响力[J].中国科技期刊研究，2010，21（8）：514-517.[10] 杜秀杰，葛赵青，刘杨，等.基于著者索引的高校学报核心作者群分析[J].编辑学报，2006，18（5）：366-368.碱与地层矿物反应产生的可溶性硅酸盐和铝酸盐，也可在油井产出时与其他方向来水中的钙、镁离子反应，引起油井近井地层孔隙结垢。
碱驱过程中，由于流体，岩石的性质的不同，成垢过程分为初垢期，中垢期，成垢期，各个时期的特点：（1）初垢期：灰褐色板片状、疏松，结垢速度较快。
组成以泥质和碎屑矿物为主。
结垢特点主要是以钙垢为主。
（2）中垢期：致密程度增加，较细腻白色致密状，结垢速度较缓。
组成主要是以细小方解石玉髓。
结垢特点是钙垢和硅铝并存。
（3）成垢期：井筒灰白的淤泥附着油管壁片状垢，油管壁片状垢，结垢速度逐渐减缓。
组成硅铝垢为主。
结垢特点硅铝垢为主。
3.3 产出液的分离处理碱驱产出液为原油与水的乳状液。
碱与石油酸反应生成的表面活性剂在低含盐量下为水溶性表面活性剂，可生成水包油乳状液。
在高含盐量下为油溶性表面活性剂，可生成油包水乳状液。
因此，在实施碱驱需要考虑对采出液原油的分离和对含碱废液的无害化处理问题。
3.4 流度控制已有矿场试验表明，碱驱提高采收率的幅度不会超过8%，一般只有2%左右。
主要原因是流度控制问题较为突出。
碱驱用于非均质油藏或高粘度原油油藏时，流度控制问题会显得更加突出。
参考文献[1]冯聪聪.化学驱乳化过程研究[D].东北石油大学，2014.（上接第240页）273。
