吳 奇，薛汶舉，王子雨，吳俁昊，龔章晟

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低界面張力起泡劑篩選

吳 奇，薛汶舉，王子雨，吳俁昊，龔章晟

（長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢 430100）

表面活性劑吸附在油水界面上，使油水的界面張力降低，減小粘附功，從而提高了洗油能力，所以從油田提高采收率的角度看，表面活性劑溶液的配置與篩選起到十分重要作用。不同表面活性劑不僅對油水界面張力降低程度不同，而且起泡性能也各有差異。針對16種不同的表面活性劑，采用改進(jìn)Ross-Miles法和TX-500C旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀，從起泡性能和降低油水界面張力兩個(gè)方面來篩選出理想的起泡劑。根據(jù)實(shí)際的操作和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，HK-MAC、KB-6等表面活性劑起泡性能強(qiáng)；JVR-35、2011040301等能更好地降低油水界面張力；但從表面活性劑的起泡性能和油水界面張力兩個(gè)方面來考慮JVR-35表面活性劑最佳。

表面活性劑；起泡性能；油水界面張力；篩選

隨著油田開發(fā)進(jìn)入中后期，一次采油和二次采油采收率僅在40%左右，大部分原油滯留在地層中有待開采，因此三次采油提高采收率技術(shù)開發(fā)應(yīng)用勢在必行。泡沫屬于多項(xiàng)分散體系，具有“堵大孔不堵小孔，堵水不堵油”的特點(diǎn)，既能擴(kuò)大低滲透率地層的波及體積，達(dá)到高低滲透率地層同時(shí)推進(jìn)的效果，又能很好的控制水油流度比。另外，泡沫中含有一定濃度的表面活性劑溶液，可有效降低油水界面張力和改善巖石孔隙表面潤濕性，降低毛管作用力，可有效提高洗油效率，降低地層殘余油飽和度。因此泡沫驅(qū)有望成為進(jìn)一步提高采收率的有效后續(xù)接替技術(shù)。

泡沫驅(qū)關(guān)鍵技術(shù)是起泡劑的選擇。高春寧等[1]報(bào)道的8種驅(qū)油用起泡劑，泡沫性能優(yōu)良，但耐溫性較差，油水界面張力較高。梅海燕等報(bào)道的氣驅(qū)用起泡劑，溫度為84℃時(shí)，半衰期可達(dá)60min[2]，具有較強(qiáng)泡沫性能，但未涉及低界面張力性能。王喻等報(bào)道的泡沫驅(qū)油用起泡劑W-10，90℃起泡體積為645mL，界面張力為0.804mN/m，但半衰期僅為10min[3]。起泡劑運(yùn)用到驅(qū)油中要求起泡劑擁有高的起泡和穩(wěn)泡能力；此外為了更好地提高泡沫驅(qū)提高采收率的效果，要求起泡劑應(yīng)具有大幅降低油水界面張力的能力。因此，有必要開展低界面張力起泡劑篩選工作。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

（1）實(shí)驗(yàn)所用表面活工業(yè)品TJ-03、TJ-06、TJ-118、KB-6、JVR-35、M2046、20110702、驅(qū)油劑01、QRB-30、LED、TJ-307、CK5B、AK-3、JVC-35、CH5K、HK-MAC均由長江大學(xué)石油工程學(xué)院提供。

（2）實(shí)驗(yàn)所用礦化度水模擬河南油田某區(qū)塊地層水，其水質(zhì)組分及含量如表1所示。

表1 某油田產(chǎn)出水組分及含量

（3）實(shí)驗(yàn)所用原油取自河南油田某井產(chǎn)出油，60℃下原油黏度為38.9mPa·s。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)所用儀器包括TX-500C旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀(美國CNG公司)、2512改進(jìn)型Ross-Miles泡沫儀（上海隆拓儀器設(shè)備有限公司）、電子天平（上海上天精密儀器有限公司）、恒溫水浴鍋（天津科諾儀器設(shè)備有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 溶液配制

稱取一定量的表面活性劑，加入現(xiàn)場區(qū)塊的地層水中，1L容量瓶定容備用。

1.2.2 泡沫性能評(píng)測定

將16種表面活性劑配制成濃度為4000mg/mL的溶液，取250mL的溶液，參考GB/T 74262—94《表面活性劑—發(fā)泡力的測定—改進(jìn)Ross-Miles法》，預(yù)先將試液加熱到40℃，自刻度管底部注入約50mL的樣品溶液，將儀器上的液滴管注滿200mL樣品試液，打開滴管液的活塞，試液從高450mm、內(nèi)徑為2.9mm的細(xì)孔中垂直流下。當(dāng)?shù)我汗苤械娜芤簞偭魍陼r(shí)，記錄下泡沫的最大起泡高度和時(shí)間0，每10min記1次泡沫高度，直到泡沫體積為開始的一半時(shí)結(jié)束，記下時(shí)間1，而1-0=?，即半衰期?。

1.2.3 油水界面張力測定

本實(shí)驗(yàn)采用TX-500C旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀來測定表面活性劑的油水界面張力。

根據(jù)儀器的操作手冊，設(shè)置儀器溫度為50℃，然后清洗測量管，將50mL的表面活性劑溶液和大小合適的油滴注滿測量管中；將儀器轉(zhuǎn)速調(diào)至為

6000r/min，調(diào)節(jié)攝像裝置，使油滴正好處于屏幕正中來觀察油滴的位置，根據(jù)油滴的高度和長度的動(dòng)態(tài)變化分別測出油水的初始界面張力，穩(wěn)態(tài)界面張力，和最低界面張力。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 表面活性劑泡沫性能結(jié)果

根據(jù)相關(guān)操作手冊，利用羅氏泡沫測定儀測出表面活性劑泡沫的最大起泡高度max和泡沫析液半衰期?。

大慶油田研究院趙國璽等人提出能夠綜合評(píng)價(jià)泡沫性能的指標(biāo)，即泡沫綜合指數(shù)q。

為了更直觀和更合理地評(píng)價(jià)泡沫體系發(fā)泡性能，泡沫綜合指數(shù)考慮了泡沫體系的起泡高度（或起泡體積）和泡沫半衰期兩個(gè)指標(biāo)[5]。各種表面活性劑溶液的起泡性能和穩(wěn)泡性能，結(jié)果見表2。

根據(jù)相關(guān)操作手冊，利用羅氏泡沫測定儀測出表面活性劑泡沫的最大起泡高度和泡沫析液半衰期的結(jié)果如表2所示。

表2 表面活性劑泡沫性能結(jié)果

同時(shí)依據(jù)泡沫綜合指數(shù)的大小，可以依次將泡沫分為超強(qiáng)>1500）、強(qiáng)（1500~1000）、中（1000~500）、弱（<500）四個(gè)等級(jí)[6]。屬于弱泡沫表面活性劑有CH5K、JVC-35、CK5B、AK-3；屬于中泡沫表面活性劑有HK-MAC、KB-6；驅(qū)油劑01、QRB-30屬于強(qiáng)泡沫表面活性劑；其他的為超強(qiáng)泡沫表面活性劑。由此可知所取的表面活性劑中大多數(shù)為超強(qiáng)泡沫表面活性劑。

2.2 界面張力測試結(jié)果

在油田化學(xué)課本中，我們知道

式中：——粘附功；

——油水界面張力；

——油對地層表面的潤濕角。

從上面的粘附功公式可以看出，油水界面張力的降低，意味著粘附功的減少，即油易從地層表面被洗下來，來提高洗油效率[7]。

表面活性劑在油水界面上吸附，可低油水的界面張力。所以在選擇表面活性劑時(shí)，很有必要選擇能夠降低油水界面張力的表面活性劑。根據(jù)查閱相關(guān)資料和文獻(xiàn)，一般要求達(dá)到10-2mN/m的油水界面張力作為底界面張力，將10-3mN/m數(shù)量級(jí)以下作為超級(jí)界面張力的范疇。

根據(jù)TX-500C旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀操作手冊，測出表面活性劑的油水界面張力的測試結(jié)果，如圖1所示

圖1 油水界面張力的結(jié)果

從圖1得出，TJ-118、QRB-30、驅(qū)油劑01、TJ-307、TJ-06這些表面活性劑油水界面張力不穩(wěn)定，在不同的時(shí)間內(nèi)處于在不同的數(shù)值；使用TJ-03、HK-MAC表面活性劑雖然在不同的時(shí)間內(nèi)處于在一定穩(wěn)定的數(shù)值范圍內(nèi)，但油水界面張力只達(dá)到10-1mN/m，但未達(dá)到10-2mN/m低界面張力的范疇；LHSB35雖然能使油水界面張力達(dá)到低界面張力的范籌，但同樣也是油水界面張力時(shí)刻在變化，不太穩(wěn)定；其余的表面活性劑均能使油水界面達(dá)到低界面張力的范疇，同時(shí)油水界面張力變化不大，比較穩(wěn)定，其中使用CK5B表面活性劑最佳，油水界面張力為0.025~0.027mN/m。

經(jīng)過對近十年人民調(diào)解工作的回顧、文獻(xiàn)查閱、數(shù)據(jù)分析，結(jié)合一年多的調(diào)查走訪，本文主要圍繞多元矛盾糾紛化解機(jī)制下的人民調(diào)解工作現(xiàn)階段出現(xiàn)的主要問題、具體原因分析以及需要作出的理念調(diào)整和應(yīng)對策略作出論述。

2.3 篩選結(jié)果

由上述結(jié)論和結(jié)果可以看出，從表面活性劑的起泡性能和油水界面張力兩個(gè)方面來考慮，JVR-35表面活性劑最佳；此外2011040301、LED、M2046、KB-6這些表面活性劑也是不錯(cuò)的選擇。

3 結(jié)束語

本次實(shí)驗(yàn)從表面活性劑的起泡性能和降低油水界面張力兩個(gè)方面來篩選出理想的起泡劑。其中，利用泡沫綜合指數(shù)來評(píng)價(jià)表面活性劑的起泡性能，采用 TX-500C旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀測試各個(gè)表面活性劑在不同時(shí)間內(nèi)油水界面張力的情況。

（1）單從起泡性能來看，根據(jù)泡沫綜合指數(shù)，大部分表面活性劑為超強(qiáng)泡沫表面活性劑，其中JVR-35表面活性劑起泡性能最強(qiáng)。

（2）單從降低油水界面張力來看，使用CK5B表面活性劑時(shí)油水界面張力變化不大，比較穩(wěn)定，油水界面張力為0.025~0.027mN/m效果最佳。

（3）從表面活性劑的起泡性能和油水界面張力兩個(gè)方面來考慮，JVR-35表面活性劑最佳。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 高春寧，李文宏，徐飛艷，等. 長慶油田低滲透高礦化度油藏驅(qū)油用起泡劑評(píng)價(jià)[J]. 油田化學(xué)，2014，31(4)：531-537.

［2］ 梅海燕，董漢平，顧鴻軍，等. 起泡劑穩(wěn)定性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)[J]. 新疆石油地質(zhì)，2004，25(6)：644-646.

［3］ 王喻，王沖，牛忠曉，等. 泡沫驅(qū)油中起泡劑W-101的篩選與評(píng)價(jià)[J]. 石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，2013，26(5)：50-54.

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［7］ 油田化學(xué)[M]. 中國石油大學(xué)出版社，2010：104-105.

Screening of Low Interfacial Tension Form Agents

，，，，

(School of Petroleum Engineering, YangtzeUniversity, Hubei Wuhan 430100, China)

Surfactant can be adsorbed on the oil-water interface to reduce the oil-water interfacial tension, which can decrease the adhesion work to improve the ability of washing oil. So the configuration and screening of the surfactant solution play a important role in improving oil recovery. Not only is the extent of different surfactant reducing oil-water tension different, but also the foaming property of surfactant varies from one to another. Aiming at 16 different kinds of surfactants, improved Ross-Miles method and TX-500c spinning drop interfacial tensiometer were used to screen out ideal foaming agent respectively from the aspects of the surfactant foam performance and reducing the oil-water interfacial tension. The actual operation and experimental results show that, the foaming ability of HK-MAC,KB-6 is great, surfactants JVR-35 and 20110702 can better reduce the oil-water interfacial tension. But from the aspects of the foaming properties of surfactants and reducing oil-water interfacial tension,JVR-35 is the best.

surfactant; foamingproperties; interfacial tension; screening

TQ 423

A

1671-0460（2016）09-2081-03

2016-03-31

吳奇（1990-），男，湖北荊州人，2014 年于長江大學(xué)石油工程研究生院，碩士在讀，研究方向：從事儲(chǔ)層改造及非常規(guī)油氣開采研究。E-mail：125473567@qq.com。