在三元復(fù)合驅(qū)中，油/水間的界面張力是一項(xiàng)非常重要的參數(shù)，它決定著復(fù)合驅(qū)的驅(qū)油效率，是復(fù)合驅(qū)配方篩選的一個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)于三元復(fù)合體系機(jī)理研究也起著至關(guān)重要的作用［1-8］。復(fù)合體系注入地層后，在地層剪切力作用下原油會(huì)與注入體系不斷發(fā)生乳化、攜帶、再次乳化，在提高洗油效率的同時(shí)抑制驅(qū)油劑沿原水流通道突進(jìn)［9-14］。對(duì)復(fù)合體系乳化作用的報(bào)道多為相同含水率一次均化后的研究，為了模擬不斷驅(qū)替多次乳化的過(guò)程，設(shè)計(jì)開(kāi)展了多次乳化實(shí)驗(yàn)。由于水相和上相油經(jīng)多次乳化后組成和性質(zhì)會(huì)發(fā)生很大變化，必然影響界面張力大小，本文首次測(cè)定了不同含水率的三元體系與原油多次乳化過(guò)程中水相與上相油和原油間界面張力，據(jù)此研究了界面張力變化規(guī)律。相關(guān)成果對(duì)更進(jìn)一步了解化學(xué)驅(qū)的機(jī)理，優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)配方設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1材料與儀器

烷基苯磺酸鹽;NaOH，分析純;聚丙烯酰胺(2 500萬(wàn)HPAM);原油，大慶油田六廠聯(lián)合站;污水，大慶油田六廠深度處理污水。

POLYTON均質(zhì)器;Model TX500C界面張力儀。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

配制活性劑濃度為0.3%，NaOH濃度為1.2%，聚丙烯酰胺濃度為2 000 mg/L的三元復(fù)合體系，及活性劑濃度為0.3%，NaOH濃度為1.2%的二元復(fù)合體系，取不同體積的原油和復(fù)合體系，放入25 mL比色管中，在溫度為45℃的情況下，用均質(zhì)器11 000 r/min攪拌1 min后，放置在恒溫箱中;24 h后，待油水分相后，取出下相水，重新與新原油用均質(zhì)器11 000 r/min攪拌1 min進(jìn)行乳化;每次乳化后，測(cè)定水相與原油及與上相油間的界面張力。

2結(jié)果與討論

2.1乳化次數(shù)對(duì)三元復(fù)合體系與原油界面張力的影響

界面張力的高低反應(yīng)體系啟動(dòng)剩余油的能力，分析含水不同的三元體系多次乳化后與原油間的界面張力見(jiàn)圖1。

圖1水相與原油間界面張力隨乳化次數(shù)變化

由圖1可知，含水為50%的三元體系與原油間的界面張力乳化第5次后界面張力仍能達(dá)到超低，出現(xiàn)比最初界面張力值還低的現(xiàn)象，為多次乳化后界面張力數(shù)值中的最低點(diǎn)，因?yàn)轶w系與原油多次乳化后形成新的石油酸皂等活性物質(zhì)，不斷累積溶于水相中，有增溶的原油存在，該復(fù)合體系界面張力也有超低的可能［15］。乳化第6次以后水相與原油的界面張力開(kāi)始不能達(dá)到超低。而含水為80%和90%的三元體系乳化第8次后水相與原油的界面張力仍能達(dá)到超低。說(shuō)明，三元體系多次乳化后水相與原油具有較強(qiáng)的保持超低界面張力的能力。目前，大慶油田三元復(fù)合驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)含水達(dá)到80%甚至90%以上，因此，在不考慮其它因素影響的條件下，地下原油與三元體系應(yīng)該能保持良好超低界面張力，且在一定范圍內(nèi)，超低界面張力低于初始界面張力。另外，從圖中還可看出隨著乳化次數(shù)增加，三元體系與原油間最低界面張力值有先下降后升高趨勢(shì)，有利于啟動(dòng)剩余油。

2.2乳化次數(shù)對(duì)三元復(fù)合體系與上相油間界面張力的影響

含水不同的三元體系與乳化后上相油間的界面張力變化關(guān)系，見(jiàn)圖2。

圖2水相與上相油間界面張力隨乳化次數(shù)變化關(guān)系

由圖2可知，隨著含水增加，水相與上相油間的界面張力達(dá)到超低的次數(shù)增加，含水50%的三元體系與上相油，第3次以后界面張力不能達(dá)到超低，而含水80%和90%的三元體系分別在第7次和第8次乳化后仍能與上相油間達(dá)到超低。因?yàn)殡S著含水率的增加三元體系表面活性劑和堿的含量更多，表面活性劑、堿與原油之間的比例也更大，因而降低界面張力效果越好［16-18］。

2.3水相與原油間和與上相油間的界面張力比較

對(duì)含水為50%，80%和90%三元體系的水相與原油間和與上相油間的界面張力變化趨勢(shì)進(jìn)行比較，見(jiàn)圖3～圖5。

圖3含水50%體系水相與原油間和與上相油間的界面張力比較

圖4含水80%體系水相與原油間和與上相油間的界面張力比較

圖5含水90%體系水相與原油間和與上相油間的界面張力比較

從總體上看，水相與原油間的界面張力低于其與上相油間的界面張力，在乳化第6次以后兩者開(kāi)始趨同。說(shuō)明乳化會(huì)導(dǎo)致油相中的組成發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致油相性質(zhì)發(fā)生變化。因此在復(fù)合驅(qū)驅(qū)替的適當(dāng)時(shí)機(jī)應(yīng)對(duì)驅(qū)油體系的配方進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

2.4體系配方對(duì)界面張力的影響

分別考察了二元體系和三元體系與原油間和與上相油間的界面張力，見(jiàn)圖6和圖7。

圖6二元體系和三元體系與原油間界面張力

由圖可知，無(wú)論是與原油間的界面張力還是與上相油間的界面張力達(dá)到超低時(shí)的乳化次數(shù)二元體系都多于三元體系。三元體系中由于聚合物的存在致使表面活性劑在界面排列沒(méi)有二元體系中表面活性劑排列的更緊密，因而二元體系乳化性能總體上略高于三元體系。因此在復(fù)合驅(qū)注入段塞優(yōu)化時(shí)可適當(dāng)考慮二元體系。

圖7二元體系和三元體系與上相油間界面張力

3結(jié)論

(1)三元體系與大慶六廠原油多次乳化后，具有較強(qiáng)的保持超低界面張力的能力，在不考慮其它因素影響的條件下，地下原油與三元體系應(yīng)該能保持良好超低界面張力，且在一定范圍內(nèi)，超低界面張力比初始界面張力還低。

(2)水相與上相油間界面張力達(dá)到超低的乳化次數(shù)隨含水增加而增加。乳化次數(shù)相同時(shí)，水相與原油間界面張力低于其與上相油間界面張力。隨著乳化次數(shù)增加，三元體系與原油間界面張力值有先下降后升高的趨勢(shì)，這種變化趨勢(shì)有利于啟動(dòng)剩余油。多次乳化導(dǎo)致油相性質(zhì)發(fā)生變化，因此在復(fù)合驅(qū)驅(qū)替的適當(dāng)時(shí)機(jī)應(yīng)對(duì)驅(qū)油體系的配方進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

(3)二元體系乳化性能總體上略高于三元體系，在段塞優(yōu)化時(shí)可適當(dāng)考慮二元體系。