馮巖

[摘 要]潤濕性對(duì)油/水相對(duì)滲透率、殘余油分布等影響顯著，是控制油藏中流體流動(dòng)及分布的主要因素，在油藏開發(fā)的各階段都起著至關(guān)重要的作用。本文用非離子表面活性劑作為研究對(duì)象，利用實(shí)驗(yàn)方法研究表面活性劑改變砂巖表面潤濕性的能力。

[關(guān)鍵詞]表面活性劑 非離子 潤濕性

中圖分類號(hào)：TE31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）25-0015-01

1 前言

表面活性劑通過吸附在巖石表面改變其潤濕性，降低原油在巖石表面的粘附力，促使原油自巖石上脫附及有效分散，實(shí)現(xiàn)對(duì)殘余油的有效驅(qū)動(dòng)，從而提高采收率。本文選取兩種驅(qū)油用表面活性劑作為研究對(duì)象，利用實(shí)驗(yàn)方法研究表面活性劑改變砂巖表面潤濕性的能力，考察表面活性劑的種類、濃度對(duì)其改變潤濕性能力的影響，分析推測各類表面活性劑實(shí)現(xiàn)潤濕反轉(zhuǎn)的機(jī)理。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要儀器及設(shè)備

Dataphysics DCAT21表/界面張力測量儀、Sartorius電子分析天平、鼓風(fēng)干燥箱、游標(biāo)卡尺等。

2.2 實(shí)驗(yàn)材料

原油、石英載玻片（1×25.4×76.2mm）、正庚烷等。

2.3 不同潤濕性石英表面的制備

將石英片用鉻酸浸泡12h后取出，分別用自來水、去離子水沖洗至沖洗液pH值為中性，測定去離子水在水濕性石英片表面的前進(jìn)角θA≈10.03°得到水濕石英表面。

將干燥的石英片用正庚烷-原油混合液75℃條件下老化處理24h，測定模擬地層水在處理后的石英片表面的前進(jìn)角θA≈118.61°，獲得油濕性石英表面。

2.4 接觸角測定

室溫下用DCAT21表/界面張力儀測定模擬地層水在石英片表面的接觸角，測定速度0.2mm/s，浸入深度為7mm。在較低的測量速度下，動(dòng)態(tài)接觸角的值與靜態(tài)接觸角的值大小相近，本文中采用前進(jìn)角來衡量石英表面的潤濕性。

3試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1水濕性石英表面

非離子表面活性劑OP-10和GD70水溶液在水濕石英片表面的前進(jìn)角隨濃度的變化關(guān)系如圖1所示。

從圖1可以看出，隨著濃度的增加，石英表面的潤濕性由水濕向油濕性再向水濕性方向轉(zhuǎn)變，最終前進(jìn)角在10°左右，且OP-10最終的前進(jìn)角較低。由于非離子表面活性劑分子在水中不解離，不帶電荷，和固體表面的靜電作用可以忽略，因此與固體表面的沒有很強(qiáng)的排斥力，這使得非離子表面活性劑溶液在濃度較低時(shí)，就能在固體表面產(chǎn)生吸附，將疏水基團(tuán)暴露在巖石表面，使得表面的親水性得到一定程度降低；隨著溶液濃度的增大，非離子表面活性劑自組裝膜致密性增加，使得石英表面的親水性進(jìn)一步降低；當(dāng)非離子表面活性劑濃度大于臨界膠束濃度時(shí)，表面活性劑通過尾鏈的疏水作用，形成了雙層膜結(jié)構(gòu)，將表面活性劑的頭基暴露于石英表面，從而使前進(jìn)角降低，表面的親水性增強(qiáng)。

3.2 油濕性石英表面

考察非離子表面活性劑溶液對(duì)油濕性石英表面潤濕性的影響，前進(jìn)角與表面活性劑溶液濃度的關(guān)系如圖2所示。

由圖2可知，非離子表面活性劑溶液在親油石英片表面的前進(jìn)角隨著溶液濃度的增加而減小，最后前進(jìn)角趨于穩(wěn)定。雖然OP-10在較低的濃度下就能顯著改變石英表面的潤濕性，但是GD70使油濕性石英表面的水濕性要強(qiáng)于OP-10。分析認(rèn)為：非離子表面活性劑的疏水鏈與油濕性石英表面相互作用，其親水基朝向溶液本體，使石英表面潤濕性發(fā)生反轉(zhuǎn)，水濕性增強(qiáng)；隨著表面活性劑溶液濃度的繼續(xù)增大，表面活性劑在疏水的固體表面形成單分子層結(jié)構(gòu)或以半膠束聚集體的形式排列，形成的吸附層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，前進(jìn)角的變化基本穩(wěn)定。通過上面的分析認(rèn)為，非離子表面活性劑分子可以吸附在油濕性的砂巖表面，形成疏水基朝向巖石表面而親水基朝向溶液本體的單層膜結(jié)構(gòu)，使得巖石表面的潤濕性由油濕性向水濕性方向轉(zhuǎn)變，毛管力增加，有利于表面活性劑溶液滲吸進(jìn)入巖石孔隙，從而提高原油采收率。

4結(jié)論

在水濕石英表面，前進(jìn)角隨溶液濃度的增加先增大后降低，當(dāng)表面活性劑達(dá)到臨界膠束濃度時(shí)，前進(jìn)角為最大值，隨著濃度的繼續(xù)增加，前進(jìn)角趨于穩(wěn)定；在油濕性表面，非離子表面活性劑能夠在一定程度上改變表面潤濕性，使其向水濕性轉(zhuǎn)變。

參考文獻(xiàn)

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