众所周知，在三元复合驱中石油酸是原油的活性物质，其作用机制在于通过与无机碱发生皂化反应，形成具有界面活性的石油酸盐，进而对超低界面张力的形成发挥重要作用。然而，实践证实无机碱的使用对油藏地质环境产生了一定程度的腐蚀破坏，同时，也导致了采出液乳化严重、后处理困难等缺点，因此，无机碱逐渐退出了三次采油领域，二元复合驱受到越来越多的重视。在本工作中，以国内二元复合驱较为成功的辽河油田为例，提取了其代表性原油的石油酸、石油碱组分，进行了结构表征，在此基础上考察了石油酸、石油碱对降低油水界面张力的贡献，发现在二元复合驱中，石油酸组分能否像在三元体系中一样，能继续发挥原油活性组分的作用，与石油酸相对应的石油碱组分在二元体系中能否也能发挥一定的活性作用。为二元复合驱的顺利实施、技术推广等提供了理论依据。

1实验部分

1.1化学试剂与材料

氢氧化钠（分析纯，利安隆博华天津医药化学有限公司）；盐酸（分析纯，白银市良友化学试剂有限公司）；无水乙醇（分析纯，天津市大茂化学试剂厂）；正己烷（分析纯，天津市大茂化学试剂厂）；二氯甲烷（分析纯，天津市大茂化学试剂厂）；去离子水（实验室自制）。

原油；原油烷烃组分，通过硅胶柱分离制备获得；油井注入水；两性表面活性剂；以上材料均由辽河油田提供。

1.2萃取过程

利用碱醇液萃取石油酸组分，如下：

（1）称取原油100 g，400 mL正己烷稀释，置于2 L分液漏斗；

（2）配制碱醇液1 000 mL（乙醇/水=2/1，NaOH/水=1.5%，即750 mL乙醇、250 mL水、3.75 g NaOH）加入分液漏斗，用作萃取液；

（3）将体系加热至55℃，机械搅拌10 min，搅拌速度300 r/min，令碱醇液充分萃取石油酸组分，静置分层，重复萃取实验多次，至碱醇液颜色浅白为止；

（4）合并碱醇液，浓缩至400 mL，转移至分液漏斗，盐酸调节pH=2，100 mL CH2Cl2多次反萃，至醇水相无色为止，合并CH2Cl2相，水洗至中性，挥干溶剂，得石油酸组分；

（5）收集萃余油，水洗至中性，挥干溶剂，得除酸萃取油。

同理，利用酸醇液萃取石油碱组分，如下：

（1）称取原油100 g，400 mL正己烷稀释，置于2 L分液漏斗；

（2）配制酸醇液1 000 mL（乙醇/水=2/1，HCl/水=8%，即750 mL乙醇、230 mL水、20 mL HCl）加入分液漏斗，用作萃取液；

（3）将体系加热至55℃，机械搅拌10 min，速度300 r/min，令酸醇液充分萃取石油碱组分，静置分层，重复萃取实验多次，至酸醇液颜色浅白为止；

（4）合并酸醇液，浓缩至400 mL，转移至分液漏斗，NaOH调节pH=12；100 mL CH2Cl2多次反萃，至醇水相无色为止，合并CH2Cl2相，水洗至中性，挥干溶剂，得石油碱组分；

（5）收集萃余油，水洗至中性，挥干溶剂，得除碱萃取油。

1.3结构表征

利用电喷雾质谱（Agilent 1100 Series LC/MSD Trap VL离子阱液质联用仪）表征石油酸、石油碱的基本结构信息。

电喷雾电离（ESI）是一种软电离技术，对石油酸分子通常电离掉氢离子，形成石油酸根阴离子[M-H]-，可利用质谱的质荷比反映石油酸根的相对分子质量，进而推测石油酸的基本结构信息。设定不同不饱和度的石油酸分子式为CnH2n+1COOH-2x，其石油酸根相对分子质量对应14n+45-2x=M，其中n为烷基链碳原子数，x为不饱和度，可以根据x值将石油酸分为7种类型，x=0代表饱和脂肪酸；x=1代表一环烷酸；x=2代表二环烷酸；x=3代表三环烷酸；x=4代表四环烷酸或苯基烷基酸；x=5代表五环烷酸或苯基单环烷酸；x=6代表六环烷酸或苯基双环烷酸；x=7完成一个循环，成为少一个CH2的脂肪酸。

同样，对于石油碱分子通常结合一个氢离子，形成石油碱根阳离子[M’+H]+，可以根据质谱的质荷比反映石油碱根的相对分子质量，进而推测石油碱的基本结构信息。设定石油碱以脂肪叔胺为骨架，则不同不饱和度的石油碱分子式为CnH2n+1NH2-2x，其石油碱根相对分子质量对应14n+18-2x=M’，其中n为烷基碳原子数，x为不饱和度，可以根据x值将石油碱分为7种类型，x=0代表脂肪胺；x=1代表一环烷基胺；x=2代表二环烷基胺；x=3代表三环烷基胺；x=4代表四环烷基胺或苯基烷基胺；x=5代表五环烷基胺或苯基单环烷基胺；x=6代表六环烷基胺或苯基双环烷基胺；x=7完成一个循环，成为少一个CH2的脂肪胺。

实验过程：取0.01 g石油酸溶于10 mL丙酮，进样质谱，负模式测定石油酸根阴离子，分析石油酸的相对分子质量及基本结构信息；同理，取0.01 g石油碱溶于10 mL丙酮，进样质谱，正模式测定石油碱根阳离子，分析石油碱的相对分子质量及基本结构信息；ESI源，雾化气压力103.4 kPa，干燥气流速8 L/min，温度350℃。

1.4界面张力测量

用辽河油井注入水配制辽河表面活性剂溶液，浓度为2 000 mg/L；芬兰Kibron dIFT双通道动态界面张力仪，温度55℃，转速5 000 r/min，测量表面活性剂溶液与原油、烷烃、石油酸、除酸萃余油之间的界面张力，考察石油酸对降低界面张力的贡献；同样，测量表面活性剂溶液与石油碱、除碱萃余油之间的界面张力，考察石油碱对降低界面张力的贡献。需要指出的是，因为石油酸、石油碱为固体，不能直接测量界面张力，将石油酸、石油碱添加至原油烷烃中，测量表面活性剂溶液与烷烃+石油酸、烷烃+石油碱之间的界面张力。