劉紅娟 （中石油大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠，黑龍江 大慶163111）

三元復(fù)合驅(qū)提高采收率的主要手段之一是通過降低油水的界面張力，使油滴在低界面張力條件下容易變形，使殘余油易被驅(qū)出。因此，超低界面張力是大幅度提高原油采收率的重要條件［1］。下面，筆者對三元復(fù)合體系界面張力影響因素進(jìn)行研究，以便為油田開發(fā)提供參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料和儀器

1）試驗(yàn)材料 聚合物 （分子量分別為1500萬、1900萬和2500萬）；試驗(yàn)用水 （取自三元注入站）；試驗(yàn)用油 （取自大慶油田北一區(qū)斷東三元復(fù)合驅(qū)試驗(yàn)現(xiàn)場的脫氣、脫水原油）；表面活性劑。

2）試驗(yàn)儀器 TX－500C型旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀；恒溫箱；電子天平等。

圖1 三元復(fù)合體系乳化試驗(yàn)照片

1.2 試驗(yàn)方法

使用TX－500C型旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀，在樣品中加入形成界面的兩液相，然后將樣品放入到界面張力儀中，設(shè)置旋轉(zhuǎn)速度為5000r／min，溫度為45℃，10min讀取一個數(shù)值，待2h后，記錄平衡時的界面張力值。

2 結(jié)果和討論

2.1 三元復(fù)合體系界面張力與乳化程度的關(guān)系

配制了界面張力穩(wěn)定的A、B、C、D共4種三元復(fù)合體系，界面張力數(shù)量級為A＝B＜C＜D，且分別相差約一個數(shù)量級，配方分別為：0.3%表面活性劑S＋1.2%堿A＋2000mg／L聚合物P；0.1%表面活性劑S＋0.8%堿 A＋2000mg／L聚合物P；0.1%表面活性劑S＋0.4%堿A＋2000mg／L聚合物P；0.025%表面活性劑S＋0.4%堿A＋2000mg／L聚合物P。將上述三元復(fù)合體系與原油按1∶1進(jìn)行乳化試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，B、C、D三元復(fù)合體系的乳化程度為B＞C＞D，也就是三元復(fù)合體系界面張力值越低，其乳化效果越好，這是因?yàn)橛退畠上嚅g的界面張力降低的同時也降低了復(fù)合體系界面能，有利于增加乳狀液的穩(wěn)定性；雖然A和B三元復(fù)合體系界面值屬于相同數(shù)量級，但是A體系乳化效果明顯弱于B、C、D體系，這是因?yàn)锳體系表面活性劑和堿濃度相對較高，過高的離子強(qiáng)度導(dǎo)致電荷之間的斥力使液滴分開，從而導(dǎo)致乳狀液穩(wěn)定性下降［2］。

2.2 堿、表面活性劑濃度變化對三元復(fù)合體系界面張力的影響

為了考察不同濃度表面活性劑和堿配制的三元復(fù)合體系與原油界面張力是否有一定的影響，室內(nèi)配制表面活性劑濃度為0.025%～0.4%，堿濃度為0.4%～1.4%的三元復(fù)合體系，分別測定界面張力值。

表面活性劑濃度－界面張力曲線圖如圖2所示。由圖2可見，界面張力隨著表面活性劑濃度的增加先減小后略有增加。這是由于表面活性劑在濃度較低時，在油水界面上吸附的分子較少，分子排列不夠緊密且不規(guī)則，界面張力較大；濃度增大時，油水界面上吸附的分子逐漸增多，分子排列變得緊密而整齊，達(dá)到吸附飽和，界面張力急劇下降；繼續(xù)增大表面活性劑的濃度時，在油滴附近開始出現(xiàn)膠團(tuán)，阻止了部分表面活性劑在油水界面的吸附，界面張力開始回升［2］。

堿濃度－界面張力曲線圖如圖3所示。由圖3可知，界面張力隨著堿濃度的增加先減小后增大。這是因?yàn)閴A可以與原油中活性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成原油自身的表面活性劑，協(xié)助外加的表面活性劑降低界面張力。此外，體系中加入堿還可以起到增強(qiáng)離子強(qiáng)度的作用，使表面活性劑以更好的形態(tài)在油水界面排列和吸附，從而降低界面張力，但是過量的堿將導(dǎo)致表面活性劑的水溶性下降，油溶性增加，使其親水親油平衡偏離最佳狀態(tài)，從而出現(xiàn)界面張力值增大的現(xiàn)象［3］。

圖2 表面活性劑濃度－界面張力曲線圖

圖3 堿濃度－界面張力曲線圖

2.3 聚合物濃度變化對三元復(fù)合體系界面張力影響

采用分子量為1900萬的聚合物配制濃度分別為0、500、1000、1500和2000mg／L的三元復(fù)合體系，檢測其界面張力。聚合物濃度－界面張力曲線圖如圖4所示。從圖4可以看出，不同聚合物濃度的三元體系界面張力值基本一致，說明聚合物濃度的變化對界面張力的影響不大。

2.4 不同碳數(shù)的正構(gòu)烷烴油品對三元復(fù)合體系界面張力的影響

配置濃度為2000mg／L聚合物P＋1.2%堿A＋0.3%表面活性劑S的三元復(fù)合體系，用不同碳數(shù)的正構(gòu)烷烴進(jìn)行界面張力測定，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出，當(dāng)正構(gòu)烷烴碳數(shù)較小時界面張力值較高，這是由于表面活性劑分子在油相中溶解性大，油水界面上吸附的表面活性劑分子較少，因而界面張力值較高；隨著正構(gòu)烷烴碳數(shù)的增加，表面活性劑分子從油相向水相及油水界面中分配，油水界面上吸附的表面活性劑分子增多，因而界面張力值減少；當(dāng)正構(gòu)烷烴碳數(shù)繼續(xù)增加時，表面活性劑分子在水相中的溶解性越來越大，油水界面上吸附的表面活性劑分子較少，因而界面張力值又會增大。因此，不同正構(gòu)烷烴碳數(shù)油品對三元復(fù)合體系界面張力的影響有差異。

圖4 聚合物濃度－界面張力曲線圖

2.5 剪切作用對三元復(fù)合體系界面張力的影響

采用現(xiàn)場污水，使用分子量分別為1500萬、1900萬和2500萬聚合物配制三元復(fù)合體系，配方為2000mg／L聚合物P＋1.2%堿A＋0.3%表面活性劑S（樣品存放條件為厭氧、45℃）。三元體系剪切前后界面張力穩(wěn)定性曲線圖如圖6所示。從圖6可以看出，三元體系剪切前后的界面張力值變化不大，說明剪切對三元體系界面張力無影響。

圖5 不同正構(gòu)烷烴對界面張力的影響曲線

圖6 三元體系剪切前后界面張力穩(wěn)定性曲線圖

3 結(jié) 論

（1）一定濃度范圍內(nèi)，隨著表面活性劑和堿濃度的增加，三元復(fù)合體系的界面張力先減小再增加，說明表面活性劑和堿濃度變化對三元復(fù)合體系的界面張力產(chǎn)生影響。

（2）一定濃度范圍內(nèi)，聚合物濃度的變化對三元復(fù)合體系界面張力的影響不大。

（3）不同正構(gòu)烷烴碳數(shù)油品對三元復(fù)合體系界面張力的影響有差異。

（4）剪切作用對三元復(fù)合體系界面張力不產(chǎn)生影響。