2023年12月24日，國(guó)內(nèi)首批10噸二氧化碳響應(yīng)型烷基脒表活劑成功問(wèn)世。這項(xiàng)成果不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域空白，也一舉攻克了油氣田開(kāi)發(fā)用表面活性劑界面活性無(wú)法智能調(diào)控這一世界級(jí)難題。

經(jīng)檢測(cè)，活性可控烷基脒表活劑各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，標(biāo)志著中國(guó)石油在新一代活性可控型驅(qū)油表活劑研發(fā)領(lǐng)域保持國(guó)際領(lǐng)先地位。

烷基脒由于合成工藝復(fù)雜，成本高昂，難以批量生產(chǎn)。2022年，烷基脒定制加工國(guó)際市場(chǎng)公開(kāi)報(bào)價(jià)為每噸50萬(wàn)元至70萬(wàn)元。為打破這一局面，依托中國(guó)石油“活性可控表面活性劑性能調(diào)控機(jī)理研究”課題，中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院、大港油田濱港公司與天津大學(xué)、南京師范大學(xué)、南京大學(xué)等多所高校聯(lián)手，以智能活性可控表面活性劑為研究對(duì)象，開(kāi)展“產(chǎn)學(xué)研用”自主創(chuàng)新。

在已經(jīng)建立并獲得的烷基脒表活劑全鏈條合成工藝專利群的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建立烷基脒表活劑全鏈條合成工藝，研制6種長(zhǎng)鏈烷基脒新產(chǎn)品，自主研發(fā)了烷基脒碳酸氫鹽、石油磺酸鹽以及環(huán)烷酸多組分復(fù)配技術(shù)，創(chuàng)新發(fā)展了驅(qū)油表面活性劑界面行為智能調(diào)控理論，構(gòu)建了“二氧化碳響應(yīng)脒基分子開(kāi)關(guān)”分子動(dòng)力學(xué)模型。新一代智能型烷基脒表面活性劑能夠通過(guò)二氧化碳雙向調(diào)節(jié)驅(qū)油體系的界面活性，具有油藏條件下高活性和地面條件下低活性的特性，實(shí)現(xiàn)了自發(fā)泡、自破乳等智能功能，主要技術(shù)指標(biāo)處于國(guó)際先進(jìn)水平，為油田CCUS-EOR工程建設(shè)、低滲透油藏氣驅(qū)氣竄防控、稠油油藏高效開(kāi)發(fā)等開(kāi)辟了新途徑，為老油田提高采收率提供了新支撐。

為了推進(jìn)科研成果工業(yè)化，大港油田濱港公司作為石油工程技術(shù)服務(wù)企業(yè)，抽調(diào)10名專家骨干成立工作專班，攻克了合成溫度控制難度大、真空度穩(wěn)定性不夠、冷凝系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力差等活性可控烷基脒規(guī)模生產(chǎn)的8項(xiàng)技術(shù)難題。同時(shí)，成功建立中試生產(chǎn)線，并順利投產(chǎn)，合成產(chǎn)品5釜次，產(chǎn)品收率超過(guò)90%，獲得了10噸烷基脒目標(biāo)產(chǎn)品。

據(jù)悉，項(xiàng)目已經(jīng)形成了一整套完整的生產(chǎn)工藝，建成了可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的智控生產(chǎn)線。今明兩年，將重點(diǎn)在大港油田、遼河油田開(kāi)展試驗(yàn)，全力助力油田穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)。

開(kāi)關(guān)型表面活性劑

開(kāi)關(guān)型表面活性劑可控制“表面活性”的開(kāi)與關(guān)，易于分離、回收利用，是一種綠色表面活性劑。常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)有酸堿開(kāi)關(guān)、電化學(xué)開(kāi)關(guān)、光化學(xué)開(kāi)關(guān)、溫控開(kāi)關(guān)等。

Jessop課題組首次報(bào)道了一類CO₂/N₂開(kāi)關(guān)的脒基表面活性劑。中性烷基脒在水和CO₂存在下能形成烷基脒碳酸氫鹽陽(yáng)離子表面活性劑，后者在通入N₂或加熱條件下分解為中性烷基脒。CO₂/N₂開(kāi)關(guān)表面活性劑自報(bào)道以來(lái)備受青睞，目前已有許多文獻(xiàn)報(bào)道它在乳液聚合、納米材料合成、泡沫等領(lǐng)域的應(yīng)用。表面活性劑除了開(kāi)關(guān)性以外，自身的表面性能對(duì)其在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用也有很大的影響。

烷基脒表活劑優(yōu)異性能

（1）烷基脒表面活性劑具有超高的降低表面張力效率和效能，十二烷基脒碳酸氫鹽和羧酸鹽在去離子水中的CMC（臨界膠束濃度）為0.04～0.6mmol/L 之間，γcmc（表面張力）能達(dá)到25mN/m 以下，與部分含氟、含硅表面活性劑相當(dāng)。

注：實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與相同疏水尾鏈的季銨鹽表面活性劑DTAC相比，烷基脒碳酸氫鹽具有更低的CMC（臨界膠束濃度）、更高的吸附效能及吸附效率、更高的降低表面張力效能及效率，它的親水頭基（脒基）對(duì)提高表面活性劑的表面性能起到了關(guān)鍵作用。

（2）烷基脒表面活性劑具有一定的耐鹽性，在0.5%～5.0%（w）NaCl溶液中十二烷基脒丙酸鹽的CMC（臨界膠束濃度）與γcmc（表面張力）基本保持不變。

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來(lái)源：表面活性劑發(fā)展中心