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为降低石油资源损耗,提升石油能源开采效率,三次采油化学驱油技术是当前石油能源开采研究的重点内容。大庆油田采用了以重烷基苯为原料适合强碱的烷基苯磺酸盐类表面活性剂,并应用于三次采油生产过程中,取得了较好的增油降水效果,但强碱的使用也带来了采油井井筒结垢严重、采出液处理困难等诸多问题,因此开发弱碱三元复合驱油体系成为未来三次采油的发展方向。本论文开发出了用于弱碱驱油体系的系列表面活性剂,并进行了模拟驱替实验,结果表明其性能优于现在油田使用的强碱驱油体系。首先以4-壬基酚和溴代烷为原料合成烷氧基碳链数为6,8,10和12的2-烷氧基-5-壬基磺酸钠,界面张力测试结果表明,随着碳链数的增加,其界面张力只能达到10-2 m N/m,混合后也未能达到超低界面张力10-3 m N/m,因此不具有弱碱驱油性能。其中间体2-烷氧基-5-壬基磺酸是一种布朗斯特酸,可以地加速酯化反应,其烷基碳链的长度对催化效率影响很大,这是由于烷基碳链的增加增强了疏水性,更容易形成微乳液,并导致其极性端有一定的酸度聚集,获得相对较高的酸度。以1-十二烯、1-十四烯、1-十六烯和1-十八烯为烷基化试剂合成单链、双链和四链的烷基二苯醚二磺酸钠产品C12-MADS、C14-MADS、C16-MADS、C18-MADS、C12-DADS、C14-DADS、C16-DADS、C18-DADS、C12-TADS、C14-TADS、C16-TADS和C18-TADS。在合成反应过程中通过正交实验对反应参数进行优化,最后确定最优反应条件为烷基化反应时间8 h,反应温度80℃,磺化反应温度为30℃,磺化反应时间为0.5 h,磺化物老化时间为1 h。采用电导率法得到临界胶束浓度(CMC),分子结构相同的磺酸钠随着烷基碳链长度增加CMC逐渐降低。对于分子结构不同的磺酸钠,双烷基碳链CMC最低。通过在水中的溶解状态确定用基团数法计算单烷基二苯醚二磺酸钠和双烷基二苯醚二磺酸钠的HLB值,四烷基二苯醚二磺酸钠的HLB值可使用通式计算。使用旋滴法测量系列烷基二苯醚二磺酸钠组成的三元复合体系(弱碱)对大庆原油的界面张力,结果表明,对于MADS来说,随着分子中烷基碳链长度的增加,界面张力降低。而对于DADS来说,随着分子中烷基碳链长度的增加,界面活性没有提高。对于TADS分子,随着烷基碳链长度的增加,界面张力值越来越低,说明TADS分子中的烷基碳链的长度对界面张力有较大的影响。为获得性能更优的表面活性剂,按分子结构相同而碳链长度不同,碳链长度相同而分子结构不同的方式进行表面活性剂的复配,碳链长度为十八碳的双烷基二苯醚二磺酸钠和四烷基二苯醚二磺酸钠的复配对原油显示出良好的界面性能,通过考察混合比例,最终确定摩尔比为1∶1的混合表面活性剂(DT Blend)性能最优,其对原油的界面张力可降至10-3 m N/m,甚至可降至10-4 m N/m,且二者的配比范围较宽。通过研究DT Blend的界面性能发现,在低浓度下大分子量聚合物能够提高三元复合体系(ASP)的界面性能,碱的存在对聚合物粘度影响显著,考虑到碱的使用量和实际应用中ASP体系的粘度,确定聚合物浓度为0.125%。新型驱油用表面活性剂DT Blend用于大庆油田四个主力采油厂的原油,在弱碱条件下界面张力都能降至超低,并且所需表面活性剂的浓度和碱的浓度范围也都比较宽泛。表面活性剂DT Blend还具有良好的稳定性,将配制的弱碱ASP体系放置在45℃恒温箱中,经过30天、60天、110天、150天后使用采油二厂原油所测量的界面张力依然能够达到超低。通过与大庆油田现在所使用的重烷基苯磺酸钠(HABS)进行驱替性能对比,表面活性剂DT Blend显示出更加优异的驱替性能,驱油效率更高。当表面活性剂DT Blend的浓度为0.12%和碱的浓度为1.0%时,采收率在水驱的基础上能够提高22.7%。虽然0.12%DT Blend+1.0%Na2CO3的驱替方案中表面活性剂和碱的量明显比0.3%DT Blend+1.2%Na2CO3要低,但采收率只降低了7.35%,依然能够达到22.7%,仍高于重烷基苯磺酸盐的强碱体系0.4个百分点。通过油滴在经过不同体系时的形态变化以及界面张力的测量,研究了碱在三元复合体系中的作用。非石油类磺酸盐的平衡界面张力要高于动态时的最低界面张力,最低界面张力是由于碱的加入使溶液中离子浓度升高和碱与石油反应生成的天然皂与添加的表面活性剂的协同作用的结果。通过对乳状液的稳定性分析,确定碱的存在可以降低乳状液分散相中油滴的聚并速度,使得乳状液分散相更加的稳定。