Введение. Основным компонентом большинства физико-химических методов воздействия на пласт являются поверхностно-активные вещества. Однако, поверхностно-активные вещества являются дорогостоящими реагентами. Одним из способов снижения стоимости ПАВ является их получение из различного дешевого недефицитного сырья.
В зависимости от выбранного сырья для синтеза поверхностно-активных веществ известны олеохимические и нефтехимические ПАВ. Олеохимические ПАВ синтезируют из возобновляемых ресурсов, как правило, это непищевые растительные масла, жирные кислоты и продукты гидрирования жирных кислот, а нефтехимические из простых углеводородов (алканы, алкены, амины и т.д.) [1]. В некоторых случаях в качестве сырья для синтеза поверхностно-активных веществ используются одновременно растительные масла и нефтепродукты [2, 3]. Также известно получение промежуточных продуктов для синтеза поверхностно-активных веществ путем алкилирования фенола.
Фенол и ацетон являются ценными продуктами химического производства, а основной отход их производства – фенольная смола, которая может служить источником дешевого и доступного сырья для получения функциональных добавок в полимеры и их композиты [4]. Фенольная смола является кубовым остатком после производства фенола и ацетона кумольным методом [5] и представляет собой многокомпонентную смесь.
Фенольная смола была выбрана в качестве сырья для синтеза ПАВ, поскольку не является товарным продуктом, имеет относительно широкое молекулярно-массовое распределение и высокую концентрацию сульфирующихся компонентов.
Актуальность работы заключается в снижении себестоимости получаемого ПАВ за счет использования в качестве сырья для синтеза ПАВ дешевого недефицитного отхода производства фенола и ацетона.
Целью работы является оценка возможности получения поверхностно-активных веществ из отходов производства фенола и ацетона и оценка эффективности их применения в процессах повышения нефтеотдачи пластов.
Основная часть. Для получения поверхностно-активного вещества сначала провели стадию алкилирования фенольной смолы путем добавления к ней алкена– октена-1.
Следующей стадией получения ПАВ была стадия сульфирования реакционной смеси. Сульфирование производилось с применением серной кислоты «хч» при нагревании, нейтрализация – с применением гидроксида натрия. Для удаления солей из реакционной смеси использовали спирт.
Поверхностную активность полученного состава определяли путем измерения межфазного натяжения на границах «керосин–водный раствор ПАВ». Оценка поверхностной активности производилась в сравнении с другим ПАВ анионного типа – сульфонола. Для проведения измерений приготовили водные растворы ПАВ концентрациями 0,5 %, 1 %, 2 % и 3 % масс. Измерения проводили на видеотензиометре вращающейся капли Spinning Drop Video Tensiometer SVT15 (Data Physics). Результаты измерений представлены на рис. 1.
Раствор ПАВ из отхода производства имеет близкие значения межфазного натяжения с раствором сульфонола при концентрациях 3 % масс.
После выбора нефти для фильтрационных испытаний было измерено межфазное натяжение на границах «нефть–водный раствор ПАВ» при тех же концентрациях. Результаты представлены на рис. 2.
Для проведения фильтрационных испытаний на насыпной модели керна был выбран раствор АПАВ с концентрацией 3 % масс. Модель керна представляла собой песчаник фракции 75-125 мкм с добавлением 20% масс. маршалита, помещенный в кернодержатель длиной 200мм, диаметром 20 мм. Испытания проводили на фильтрационной установке ПИК-ОФП-1-40-АР/РР (АО «Геологика», Россия) в соответствии с ОСТ 39-195-86 [6].
Первой стадией закачки было насыщение керна минерализованной водой (общая минерализация составляла 267,55 г/л). После воды модель керна насыщали нефтью (µн=2,66 мПа•с). Далее прокачивали пластовую воду в соотношении 1:1 с пресной до полного вытеснения нефти водой. Объем нефти, первоначально содержащийся в керне, составил 18,6 мл, остаточный – 14,4 мл. Далее прокачали оторочку раствора ПАВ, которая составила половину от объема пор, и продавливали эту оторочку водой. Количество дополнительно вытесненной нефти составило 7 мл (48,6 % от остаточной нефтенасыщенности). Таким образом, в результате эксперимента удалось увеличить коэффициент вытеснения с 0,23 до 0,6 д.ед.
Выводы. По результатам проведенных исследований могут быть сформированы следующие выводы:
1) Методами алкилирования и сульфирования был получен анионный ПАВ из отхода производства – фенольной смолы.
2) Раствор полученного ПАВ имеет близкие значения межфазного натяжения с раствором сульфонола при концентрациях 3 % масс. на границе с керосином. Полученное поверхностно-активное вещество снижает межфазное натяжение в 8 раз по сравнению с чистой водой
3) Фильтрационные испытания на насыпных моделях керна показали достаточную эффективность в отношении вытеснения нефти. Применение ПАВ-заводнения с использованием синтезированного ПАВ позволит увеличить коэффициент вытеснения нефти из пластов.