低界面張力表面活性劑DQ-2的制備及性能研究

王超群，鄭繼龍，張 寧

1. 中海油田服務股份有限公司油田化學事業部油田化學研究院，河北三河 065200；2.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452；3. 中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459

低界面張力表面活性劑能有效降低油水界面張力，大幅提高原油采收率[1]，已成為三次采油技術研究熱點。近幾年來，復配型低界面張力表面活性劑的研究取得很大進步[2]。通過多種類型表面活性劑的協同增效作用有效降低油水界面張力，同時能提高油藏采收率[3-4]。單一的表面活性劑在驅油效率及界面張力等方面有局限性[5]，限制了二元復合驅技術的發展及應用。現通過多種類型表面活性劑的測試研究，從中優選出了界面張力在10-1mN/m的2種陰離子表面活性劑，并對體系的最佳配比以及性能進行室內評價，最終優選出了低界面張力表面活性劑DQ-2，并對該體系的耐溫耐鹽以及穩定性和乳化性能進行評價測試，可為渤海油田三次采油技術的應用提供技術指導。

1 實驗部分

1.1 實驗條件

試驗用油：渤海K油田脫水原油，原油密度(20 ℃)0.984 6 g/cm3，原油黏度(40 ℃)215 mPa·s；試驗用水：渤海K油田目標井地層水，礦化度5 426 mg/L；試驗用巖心：φ2.54 cm×8 cm，滲透率為58.6×10-3μm2，孔隙度為29.8%。

1.2 試劑和儀器

無水氯化鈣，無水氯化鎂，分析純，宜賓天誠環保科技有限公司；十二烷基硫酸鈉，上海優揚實業有限公司；椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，濟南金康迪化工有限公司；十二烷基二甲基甜菜堿，上海圣軒生物科技有限公司。

TX500C旋滴界面張力儀，上海梭倫信息科技有限公司；電子天平，上海高致精密儀器有限公司；巖心驅替實驗裝置，江蘇遠通石油科技有限公司；磁力攪拌器，武漢格萊莫檢測設備有限公司；恒溫水浴，上海達洛科學儀器有限公司。

1.3 低界面張力表面活性劑復配

將一定質量濃度的十二烷基硫酸鈉、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和十二烷基二甲基甜菜堿和適量的水置于三口燒瓶，并在60 ℃條件下進行攪拌至3種表面活性劑完全溶解，加入質量分數為5%的乙醇，攪拌30 min后制得低界面張力表面活性劑DQ-2。

1.4 性能測試

1.4.1 油水界面張力測定

參照標準SY/T 5370—2018《表面及界面張力測定方法》[6]，利用旋滴界面張力儀TEXAS-500型旋滴界面張力儀，采用旋轉滴法測定油水界面張力[7]，轉速5 000 r/min。

1.4.2 耐鹽性及耐溫性能測定

采用油水界面張力測定方法，測定不同溫度以及不同礦化度條件下體系的油水界面張力[8]。

1.4.3 乳化性性能測定

取質量分數為0.3%的低界面張力表面活性劑DQ-2體系溶液，與原油按照體積比6∶4的比例進行混合，在3 000 r/min的轉速下攪拌3 min后，在80 ℃條件下靜置12 h，量取油相及水相體積[9]，分析低界面張力表面活性劑DQ-2體系對原油的乳化能力[10]。

1.4.4 吸附性能測定

將一定質量濃度的低界面張力表面活性劑DQ-2體系溶液與巖心按照質量比為1∶6的比例混合[11]，在油藏溫度(80 ℃)條件下靜置5 d，每天分別測定低界面張力表面活性劑DQ-2體系與原油的油水界面張力。

1.4.5 巖心動態驅替實驗

巖心動態驅替實驗步驟如下[12]：

1)測定巖心孔隙度及水相滲透率，用渤海某油田脫水原油飽和巖心，測定巖心含油飽和度后，置于80 ℃烘箱中老化12 h；

2)水驅巖心至巖心出口含水率至98%，計算水驅采收率；

3)再分別用質量分數為0.3%的十二烷基硫酸鈉、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、十二烷基二甲基甜菜堿以及低界面張力表面活性劑DQ-2驅替巖心，體系注入量0.3 PV后轉注水驅至巖心出口含水率至98%，計算采收率。

2 結果與討論

2.1 體系濃度篩選

測定低界面張力表面活性劑DQ-2體系的質量分數分別為0.2%，0.3%，0.5%的油水界面張力，不同濃度目標體系的油水界面張力隨時間變化曲線見圖1。

圖1 DQ-2濃度對體系油水界面張力影響

從圖1可知，在油藏溫度80 ℃、礦化度5 426 mg/L的條件下，不同濃度低界面張力表面活性劑DQ-2的油水界面張力隨時間的延長，呈現先大幅降低后緩慢上升，最后趨于穩定的趨勢。隨著低界面張力表面活性劑DQ-2濃度的增加，油水界面張力逐漸降低，其中0.3%和0.5%的DQ-2分別在8 min和6 min后界面張力達到最低值4.96×10-3mN/m和4.01×10-3mN/m，均具有顯著的降低油水界面張力的能力，而且兩者的油水界面張力降低值較為接近，基于成本考慮，DQ-2最佳的體系用量為0.3%。

2.2 耐溫性評價

考察不同溫度條件下體系的油水界面張力，評價該體系在油藏溫度條件下的溫度適應性和耐溫性能，實驗結果見圖2。

圖2 溫度對體系油水界面張力影響

從圖2可見，隨著溫度的增加，體系的油水界面張力呈現先降低后增加的趨勢，DQ-2體系在60 ℃下的油水界面張力最低，最低值為3.29×10-3mN/m。DQ-2體系對目標油藏(80 ℃)具有較好的油藏溫度適應性。

2.3 耐鹽性評價

體系耐鹽性直接影響其驅油效果。在油藏溫度80 ℃條件下，測定DQ-2在不同礦化度條件下的油水界面張力，實驗結果見圖3。

圖3 礦化度對體系油水界面張力影響

由圖3可知，隨著礦化度的增加，體系的油水界面張力呈現先大幅降低后緩慢增加的趨勢，而且隨著礦化度的增加，體系達到最低界面張力的時間不斷增加。在目標油藏礦化度條件下，體系油水界面張力8 min內可達到4.96×10-3mN/m，但當礦化度達到16 278 mg/L時，體系的最低界面張力無法達到10-3級別，主要是由于礦化度過高，破壞了體系的雙電子層。實驗結果表明，該體系在礦化度為5 426 mg/L具有較好的耐鹽性。

2.4 乳化性能

表面活性劑能促使原油和水發生乳化，從而有效地實現油水的分離，表面活性劑體系的乳化性能直接影響體系的驅油效果。在油藏溫度及礦化度條件下，試驗測定體系DQ-2對原油的乳化性能，結果見圖4。

圖4 DQ-2濃度對原油乳化能力的影響

由圖4可知，不同濃度的DQ-2體系均具有一定的乳化作用，隨著體系濃度的增加，吸水量不斷降低，原油乳化作用不斷增強。當DQ-2體系的質量分數達到0.5%時，油水體積比為33.47%，后期繼續提高DQ-2體系的使用濃度，油水體積比趨于穩定，通過實驗證實，DQ-2體系對于原油具有較好的乳化作用。

2.5 吸附穩定性

驅油體系在巖石表面的吸附損耗量越高，驅油成本就越高。因此，考察DQ-2在不同老化時間條件下體系的穩定性和界面性能，具體實驗方法參見1.4.4吸附性能測定，實驗結果見圖5。隨著巖心吸附時間的延長，油水界面張力逐漸增大，但均可達到10-3級別。實驗得出，巖心對該體系具有一定的吸附作用，但吸附量比較少，同時巖心對該體系的界面張力影響較小。體系DQ-2具有良好的吸附穩定性。

圖5 體系吸附穩定性隨時間的變化

2.6 表面活性劑驅油實驗

采用巖心動態驅替實驗。對復配的低界面張力表面活性劑DQ-2體系的驅油性能進行室內動態評價，并與水驅、十二烷基硫酸鈉、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和十二烷基二甲基甜菜堿等驅油性能進行比較，實驗結果見表1。

表1 表面活性劑驅油效果

由表1可知，表面活性劑驅油效果明顯優于水驅，其中復配的低界面張力表面活性劑DQ-2體系的驅油效果最佳，可基于水驅提高采收率11.38%。DQ-2體系驅油效果高于單一性能的表面活性劑的驅油效果，且驅替后巖心出口油水分離效果較驅替初期油水分離效果差，分析原因主要是由于該體系在巖心中的乳化作用導致油水分離現象變差。

3 結論

1)低界面張力表面活性劑DQ-2最佳用量為0.3%，該體系在目標油藏(80 ℃，5 426 mg/L)條件下，可使油水界面張力降低至4.01×10-3mN/m。

2)DQ-2體系在高溫(90 ℃)、高鹽(11 000 mg/L)條件下，油水界面張力均可降低至10-3級別，具有良好的耐溫性和耐鹽性。

3)DQ-2體系對原油具有較好的乳化作用，且具有良好的吸附穩定性，該體系較水驅提高采收率11.38%，驅油效果顯著。