復合表面活性劑驅油劑的性能評價

王驍軻，趙金麟

（西安石油大學，陜西西安 710065）

石油生產有三個過程，分別是鉆井、采油和集輸。總結以上三個過程，表面活性劑是解決其中存在的問題的關鍵因素。三次采油中最主要的方法就是化學驅，其中表面活性劑驅在化學驅中有不可輕視的地位，表面活性劑不但可以作為主劑還可以作為輔助試劑，對提高采收率起到很大作用，故在采油過程中大量使用[1-7]。

1 實驗部分

1.1 主要原料和試劑

實驗所用原料和試劑主要有：驅油劑A、驅油劑B、聚合物A、聚合物B、地層水、甲醛、苯甲酸鈉、檸檬酸鈉。

1.2 主要實驗儀器

實驗主要儀器有：旋轉液滴界面張力儀（XZD5）、六速旋轉黏度計（ZNN-D6）、分析天平（BS124s）、智能恒溫磁力攪拌器、電熱恒溫水浴鍋（DK-98-ⅡA）。

1.3 實驗步驟

1.3.1 界面張力測定步驟 將配制好的0.1%和0.2%以及其他一些濃度的表面活性劑水溶液靜置備用。將離心管取出后，且分三步清洗，第一步石油醚清洗，第二步清水清洗，第三步即使用待測樣品潤洗即可。接通界面張力儀電源，預熱到60℃時，參照XZD5-旋轉液滴界面張力儀使用方法進行注樣。將已注樣的離心管按要求放入旋轉軸，將壓縮帽旋緊后即刻啟動轉速閥并且手動調節轉速，并不斷觀察油滴變化，調節儀器，盡量保持油滴在離心管中間位置不變，讀數方便。可記顯微鏡視野中出現的橢圓液滴長軸直徑為L，短軸為D，當L/D≥4時，控制在同一轉速下讀數，待到油滴寬度不再有明顯的差別時停止讀數。完成實驗后，逐級減速，待儀器自動停轉后，取出離心管，清洗。

重復上述步驟測量所合成的每種表面活性劑的界面張力。

1.3.2 表面活性劑乳化能力的測定步驟 取50 mL的具塞比色管，將不同濃度的HW型表面活性劑與油在60 ℃下分別以 1：1、1：2、1：3、1：5、1：10、1：20 比例混合，上下震蕩50，秒表記錄水相析出一半體積的時間。

1.3.3 聚合物表觀黏度測定步驟 按要求安裝內外轉筒，接通電源，打開開關，當儀器轉動時，緩慢拉動變速桿，可更改所需轉速。使儀器處于300 r/min和600 r/min轉動，仔細查看外轉筒不得晃動，否則將外轉筒卸下重新安裝。以600 r/min轉動，觀察刻度盤的指針零位是否擺動，若指針不在零位，則校驗。給樣品杯內倒入攪拌過的聚合物，不超過350 mL刻線，并放置在托盤上，將托盤上升至外轉筒刻線與內杯液面重合。從低速至高速逐級增加測量，在指針停擺后，記錄各轉速下的讀數。測量完，關閉電源，下降托盤，取下樣品杯。清洗外轉筒，擦干后重新安裝在儀器上，清洗內筒時堵住錐孔，防止進入異物，內筒單獨放置在箱內固定位置。

2 實驗結果與討論

2.1 驅油劑界面張力

用地層水配制 0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的HW型表面活性劑水溶液，并在其油藏溫度（60℃）下測定與1257井、百41井、1256井油的界面張力。其實驗結果顯示：隨驅油劑A濃度增加，1257井和1256井界面張力呈先減小后增大的趨勢，百41井界面張力呈先增大后減小的趨勢，隨驅油劑B濃度增加，1257井和1256井界面張力呈先減小后增大的趨勢，百41井界面張力呈先增大后減小的趨勢。

2.2 驅油劑油水界面張力隨時間變化

由于在與1257井油的實驗中，驅油劑A在濃度為0.3%時隨時間變化界面張力過大，因此未得結果；在濃度為0.2%時，驅油劑B界面張力達到最低值，驅油效果最佳。實驗結果顯示：隨時間變化，在濃度為0.2%時，驅油劑B界面張力值呈先減小后增大的趨勢。

在與百41井油的實驗中，濃度為0.4%時，驅油劑A和驅油劑B界面張力值達到最低，驅油效果最好。實驗結果顯示：隨時間變化，在濃度為0.4%時，驅油劑A界面張力值呈先增大后減小的趨勢，驅油劑B界面張力值呈先減小后增大的趨勢。

在與1256井油的實驗中，濃度為0.3%時，驅油劑A界面張力值達到最低，在濃度為0.2%時，驅油劑B界面張力值達到最低，驅油效果最佳。實驗結果顯示：隨時間變化，在濃度為0.3%時，驅油劑A界面張力值呈先減小后增大的趨勢；在濃度為0.2%時，驅油劑B界面張力值呈先減小后增大的趨勢。

2.3 乳化性能評價

0.1%、0.2%、0.3%等濃度表面活性劑水溶液與百41井油以不同比例乳化的半衰期。實驗結果顯示：驅油劑A，隨著油與表面活性劑溶液比例的降低，0.1%、0.2%、0.3%、0.4%表面活性劑水溶液的量逐漸減小，乳化時間呈先增加后降低的趨勢，0.5%表面活性劑水溶液的量減小，乳化時間呈先減小后增加的趨勢。驅油劑B，隨著油與表面活性劑溶液比例的降低，0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%表面活性劑水溶液的量逐漸減小，乳化時間呈先增加后降低的趨勢。

其乳狀液外觀可以看出，驅油劑A，當表面活性劑水溶液濃度不斷上升時，表面活性劑水溶液的出水量也隨之上升；當油與表面活性劑溶液配比不斷減小，出水量也隨之降低。驅油劑B，表面活性劑水溶液的出水量伴隨表面活性劑水溶液濃度的上升而上升；但若油與表面活性劑溶液比例不斷減小，出水量也隨之降低。

0.1%、0.2%、0.3%等濃度表面活性劑水溶液與1257井油以不同比例乳化的半衰期。實驗結果顯示：驅油劑A，隨著油與表面活性劑溶液比例的降低，0.1%、0.2%、0.3%表面活性劑水溶液的量逐漸減小，乳化時間波動較大，總體呈先增大后減小的趨勢；0.4%、0.5%表面活性劑水溶液的量逐漸減小時，乳化時間呈先減小后增大的趨勢。驅油劑B，隨著油與表面活性劑溶液比例的降低，0.1%、0.2%表面活性劑水溶液的量逐漸減小，乳化時間總體呈先增大后減小的趨勢；0.3%、0.4%、0.5%表面活性劑水溶液的量逐漸減小時，乳化時間呈先減小后增大的趨勢。

其乳狀液外觀可以看出：驅油劑A，當表面活性劑水溶液濃度的上升，表面活性劑水溶液的出水量逐漸上升；但若油與表面活性劑溶液配比不斷減小，出水量也隨之降低。驅油劑B，表面活性劑水溶液的出水量伴隨表面活性劑水溶液濃度上升而上升；但若油與表面活性劑溶液配比減小，出水量逐漸降低。

2.4 聚合物的穩定性隨時間變化

殺菌劑為檸檬酸鈉，聚合物A和聚合物B與濃度為0.3%的表面活性劑溶液復配后穩定性隨時間變化，實驗結果顯示：隨時間變化，兩種聚合物與兩種表面活性劑復配后黏度呈逐漸增大的趨勢。

殺菌劑為甲醛，聚合物A和聚合物B與濃度為0.3%的表面活性劑溶液復配后穩定性隨時間變化，實驗結果顯示：隨時間變化，兩種聚合物與兩種表面活性劑復配后黏度呈先減小后增大的趨勢。

2.5 聚合物與表面活性劑復配后乳化性能評價

濃度為0.3%的聚合物A與表面活性劑溶液復配，與百41井油以1：1比例乳化性能的考察。其與表面活性劑溶液與百41井油以1：1比例乳化的對比實驗結果（見表1、表2）。

表1 驅油劑A

表2 驅油劑B

從表1和表2可以看出，驅油劑A與聚合物復配后伴隨表面活性劑濃度的增大，乳化時間先增大后減小；驅油劑B與聚合物復配后伴隨表面活性劑濃度的增大，乳化時間呈先減小后增大的趨勢。加入驅油劑和聚合物復配后的半衰期相比較復配前的呈增大趨勢。

2.6 表面活性劑與聚合物復配后降低油水界面張力隨時間變化

殺菌劑為檸檬酸鈉，聚合物A與濃度為0.3%的表面活性劑溶液復配后界面張力隨時間變化，實驗結果顯示：隨時間變化，驅油劑A界面張力過大，因此未得結果；驅油劑B界面張力呈先減小后增大的趨勢。

殺菌劑為檸檬酸鈉，聚合物B與濃度為0.3%的表面活性劑溶液復配后界面張力隨時間變化，實驗結果顯示：隨時間變化，驅油劑A界面張力呈逐漸增大趨勢，且14天后界面張力過大，因此未得結果；驅油劑B界面張力呈先增大后減小的趨勢。

殺菌劑為甲醛，聚合物A與濃度為0.3%的表面活性劑溶液復配后界面張力隨時間變化，實驗結果顯示：隨時間變化，驅油劑A和驅油劑B界面張力都呈現先減小后增大的趨勢。

殺菌劑為甲醛，聚合物B與濃度為0.3%的表面活性劑溶液復配后界面張力隨時間變化，實驗結果顯示：隨時間變化，驅油劑A和驅油劑B界面張力都呈現先減小后增大的趨勢。

3 結論

隨著油與表面活性劑溶液比例的降低，當0.1%、0.2%、0.3%和0.4%表面活性劑水溶液的量逐漸減少，乳化時間呈先增加后降低的趨勢；當0.5%表面活性劑水溶液的量逐漸減少，乳化時間呈先降低后增加然后再降低的趨勢。當殺菌劑為檸檬酸鈉時，聚合物的黏度隨著時間的變化逐漸增大，當殺菌劑為甲醛時，聚合物的黏度隨時間變化先減小后增大，因此殺菌劑的改變對聚合物的穩定性有一定影響，相對于甲醛，檸檬酸鈉的殺菌作用效果更明顯。加入殺菌劑和聚合物對表面活性劑水溶液的界面張力影響顯著，隨濃度的上升，界面張力先減小后增大。相對于單一表面活性劑的界面張力，加入聚合物后界面張力整體增大，因此聚合物增加體系黏度界面張力上升。