本發(fā)明涉及石油化工，特別是涉及到一種基于瀝青質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)定瀝青質(zhì)hlb值的方法。

背景技術(shù)：

1、瀝青質(zhì)作為原油中極性最大的組分，具有一定的表面活性，可以促進(jìn)油水混合體系生成乳狀液，并給油田采收率帶來(lái)影響；此外，在三次采油過(guò)程中，向其中添加驅(qū)油用表面活性劑來(lái)提高原油采油效率，是目前最經(jīng)濟(jì)有效的方法；在此過(guò)程中，原油中的瀝青質(zhì)也具有一定的表面活性，因此瀝青質(zhì)的存在和作用往往會(huì)對(duì)表面活性劑的作用產(chǎn)生影響，從而改變表面活性劑的作用效果，因而在三次采油過(guò)程中，往往需要考察瀝青質(zhì)表面活性作用。選擇一種合適的表面活性劑時(shí)，最重要的參數(shù)為表面活性劑的親水親油值(hydrophile-lipophi?le?balance，簡(jiǎn)稱hlb值)。hlb值是判斷表活劑親水親油能力、確定表面活性劑用途、優(yōu)選表面活性劑的強(qiáng)有力依據(jù)。

2、對(duì)于復(fù)配表面活性劑體系，其hlb值可以由復(fù)配體系各個(gè)組分的hlb計(jì)算得到；因而，測(cè)定或計(jì)算得到瀝青質(zhì)的hlb值，可以預(yù)測(cè)瀝青質(zhì)和外加表面活性劑共同作用下的hlb值，從而更加有效篩選表面活性劑。

3、常見(jiàn)的hlb值測(cè)定方法主要包括常規(guī)乳化法、粘度法、熒光法、水?dāng)?shù)法及核磁共振氫譜法。其中核磁共振氫譜法確定了表面活性劑中親油基團(tuán)的質(zhì)子與親水基團(tuán)的質(zhì)子所處的化學(xué)位移，分別求出其親水基團(tuán)中親水質(zhì)子、親油基團(tuán)中親油質(zhì)子的積分曲線面積，接著求出親水性質(zhì)子積分曲線面積的相對(duì)比值r，最后通過(guò)質(zhì)量分?jǐn)?shù)加和法計(jì)算出兩種類型表面活性劑混合后的hlb值。瀝青質(zhì)作為一種天然表面活性劑，結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，其hlb值不易獲得。

4、在申請(qǐng)?zhí)枺篶n201010240645.4的中國(guó)專利申請(qǐng)中，涉及到一種陰離子乳化瀝青水泥砂漿用瀝青乳化劑，其含有木質(zhì)素酸鈉、非離子表面活性劑和水；其中，非離子表面活性劑的數(shù)均分子量為600-5800；木質(zhì)素酸鈉的含量為質(zhì)量百分比10-50％，非離子表面活性劑的含量為質(zhì)量百分比5-40％，水的含量為質(zhì)量百分比10-85％。該發(fā)明的crtsi?i型陰離子乳化瀝青水泥砂漿用瀝青乳化劑hlb值適中，破乳速度較慢，起泡能力適中，穩(wěn)泡能力強(qiáng)。

5、在文獻(xiàn)《jy-2型和jy-3型陽(yáng)離子瀝青乳化劑的hlb值的測(cè)定》(福建化工，2005.3)中，涉及到以菜籽油,span-60,tween-60等為試劑,在35℃水浴恒溫下,用嘗試誤差法進(jìn)行乳化實(shí)驗(yàn),測(cè)得jy-2型和jy-3型陽(yáng)離子瀝青乳化劑的hlb值分別為10.13和12.11。

6、在文獻(xiàn)《表面活性劑hlb值的分析測(cè)定與計(jì)算》(精細(xì)石油化工，2001.3)中，介紹了表面活性劑hlb值的各種分析測(cè)試方法及有天計(jì)算公式，包括乳化法、濁點(diǎn)法、水?dāng)?shù)法、臨界膠束濃度法、分配系數(shù)法、溶解度法、水合熱法、核磁共振法、色譜法，并對(duì)各方法的適用性進(jìn)行了分析。

7、以上現(xiàn)有技術(shù)均與本發(fā)明有較大區(qū)別，未能解決我們想要解決的技術(shù)問(wèn)題，為此我們發(fā)明了一種新的基于瀝青質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)定瀝青質(zhì)hlb值的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于瀝青質(zhì)的核磁氫譜圖及平均結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)瀝青質(zhì)的hlb值的計(jì)算公式進(jìn)行擬合，以達(dá)到初步篩選表活劑的效果，降低時(shí)間成本的基于瀝青質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)定瀝青質(zhì)hlb值的方法。

2、本發(fā)明的目的可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：基于瀝青質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)定瀝青質(zhì)hlb值的方法，該方法基于瀝青質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)定瀝青質(zhì)hlb值的方法包括：

3、步驟1，定義親水質(zhì)子積分曲線面積的相對(duì)比值r；

4、步驟2，基于r值進(jìn)一步計(jì)算瀝青質(zhì)hlb值；

5、步驟3，使用改進(jìn)的bl法計(jì)算瀝青質(zhì)樣品的平均結(jié)構(gòu)參數(shù)；

6、步驟4，基于瀝青質(zhì)hlb值與所選相關(guān)參數(shù)進(jìn)行單因素?cái)M合；

7、步驟5，進(jìn)行進(jìn)一步的多因素的擬合，得到瀝青質(zhì)hlb值計(jì)算的線性公式；

8、步驟6，將擬合公式的計(jì)算結(jié)果與核磁法結(jié)果對(duì)比，最終確定瀝青質(zhì)hlb值計(jì)算公式。

9、本發(fā)明的目的還可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：

10、該基于瀝青質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)定瀝青質(zhì)hlb值的方法還包括，在步驟1之前，為了消除結(jié)果的偶然性，選取結(jié)構(gòu)不一的多個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

11、在步驟1，根據(jù)核磁共振氫譜圖，以2.5為中線，求出親水性基團(tuán)中親水質(zhì)子的相對(duì)積分曲線面積∑h(w)和親油性基團(tuán)中親油質(zhì)子的相對(duì)積分曲線面積∑h(o)，然后求出親水質(zhì)子的積分曲線面積的相對(duì)比值。

12、在步驟1，計(jì)算公式為：

13、r＝∑h(w)/(∑h(w)+∑h(o))。

14、在步驟2，基于核磁共振氫譜計(jì)算得的r值進(jìn)一步計(jì)算瀝青質(zhì)hlb值，計(jì)算公式為：

15、hlb＝60r/(r+2)。

16、在步驟3，使用改進(jìn)的bl法計(jì)算瀝青質(zhì)樣品的平均結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示

17、表1改進(jìn)b-l法各參數(shù)計(jì)算公式

18、

19、

20、其中，

21、ct表示分子中的總碳數(shù)；

22、ca表示分子中的芳香碳數(shù)；

23、cn表示分子中的環(huán)烷碳數(shù)；

24、cp表示分子中的烷基碳數(shù)；

25、cα表示α位碳；

26、cap表示芳香環(huán)系的外周碳數(shù)；

27、hau/ca芳香環(huán)系縮合度參數(shù)；

28、ht表示平均分子中的總氫原子數(shù)；

29、ha表示與芳香碳直接相連的氫原子；

30、hα表示與芳環(huán)的α碳直接相連的氫原子；

31、hβ表示與芳環(huán)的β碳上的氫以及β以遠(yuǎn)的ch2、ch基上的

32、氫原子；

33、hγ表示芳香環(huán)的γ位以及γ位以遠(yuǎn)的ch3基上的氫原子。

34、在步驟4，用以下幾種較易獲得、且與瀝青質(zhì)親水親油性具有較大關(guān)聯(lián)度的平均結(jié)構(gòu)參數(shù)作為關(guān)聯(lián)參數(shù)：芳碳率fa即反映芳香環(huán)數(shù)、芳香環(huán)系周邊氫取代率σ、雜原子n、o含量即反映極性官能團(tuán)含量，初步探究瀝青質(zhì)的親水親油性與其結(jié)構(gòu)的定量關(guān)系，以期對(duì)后續(xù)hlb影響因素的探究及表面活性的研究提供參考。

35、在步驟4，將所選取的參數(shù)為自變量，將實(shí)驗(yàn)所測(cè)得hlb值為因變量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用散點(diǎn)作圖的方法進(jìn)行作圖，所作散點(diǎn)圖采用添加趨勢(shì)線的方法得到關(guān)聯(lián)方程，即得到單因素分析結(jié)果。

36、在步驟5，通過(guò)對(duì)單因素進(jìn)行擬合發(fā)現(xiàn)所選參數(shù)均與hlb值呈線性相關(guān)，由于瀝青質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，選擇進(jìn)一步的多因素的擬合，得到瀝青質(zhì)hlb值計(jì)算的線性公式。

37、在步驟5，以核磁法測(cè)得的hlb值為因變量，以四種結(jié)構(gòu)參數(shù)即o含量fo、s含量fs、芳碳率fa、芳香環(huán)系周邊氫取代率σ，為自變量進(jìn)行線性擬合，由于大多數(shù)計(jì)算hlb值的方法為線性的，因此公式類型主要選擇線性嘗試，最終得到擬合公式。

38、在步驟5，基于核磁共振氫譜計(jì)算得的r值進(jìn)一步計(jì)算瀝青質(zhì)hlb值，計(jì)算公式為：

39、hlb＝60r/(r+2)

40、確定瀝青質(zhì)hlb值的擬合公式為：

41、hlb＝5.85fa-2.44σ+0.08fs+0.03fo+1.04。

42、本發(fā)明中的基于瀝青質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)定瀝青質(zhì)hlb值的方法，基于瀝青質(zhì)基本結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了單因素、多因素?cái)M合，提出了一種瀝青質(zhì)hlb值的計(jì)算公式，并與核磁共振氫譜法對(duì)比，驗(yàn)證結(jié)果表明：該公式具有較高的精度，能更精準(zhǔn)的快速篩選表活劑，有效降低時(shí)間成本。本發(fā)明在現(xiàn)有分析手段的基礎(chǔ)上，基于瀝青質(zhì)的核磁氫譜圖及平均結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)瀝青質(zhì)的hlb值的計(jì)算公式進(jìn)行擬合，以達(dá)到初步篩選表活劑的效果，降低時(shí)間成本。綜上所述，采用上述擬合方法有益效果體現(xiàn)在：

43、由于以核磁數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，有實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)比，準(zhǔn)確性更高。

44、所選樣品具有多樣性，避免了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性。

45、該擬合公式可以快速計(jì)算出瀝青質(zhì)的hlb值，以較快速度初步篩選出適配性較強(qiáng)的表活劑，可以大大降低時(shí)間經(jīng)濟(jì)成本。