符曉旭，吳文祥，馮建柏

（1. 東北石油大學(xué)， 黑龍江 大慶 163000； 2. 中國(guó)石油銷售公司， 黑龍江 佳木斯 154002）

弱堿復(fù)合驅(qū)界面張力實(shí)驗(yàn)研究

符曉旭1，吳文祥1，馮建柏2

（1. 東北石油大學(xué)， 黑龍江 大慶 163000； 2. 中國(guó)石油銷售公司， 黑龍江 佳木斯 154002）

通過(guò)使用界面張力儀，測(cè)定了弱堿、表面活性劑和聚合物（ASP）三元復(fù)合驅(qū)油體系在大慶油田下的界面張力情況。實(shí)驗(yàn)表明，在一般情況下，堿濃度對(duì)體系界面張力值影響較大，同等聚合物濃度、表面活性劑濃度條件下，堿的濃度越高，界面張力值越低，能更快的達(dá)到較低的界面張力值；石油磺酸鹽+聚合物500 mg/L+1.2% Na2CO3復(fù)配體系的動(dòng)態(tài)界面張力值，穩(wěn)定10-3至10-2數(shù)量級(jí)之間。弱堿能夠較好的降低界面張力。關(guān) 鍵 詞：化學(xué)驅(qū)；弱堿；表面活性劑；聚合物；界面張力

目前，分布在我國(guó)的主要油田在經(jīng)歷過(guò)長(zhǎng)期注水開發(fā)之后，造成含水率快速的上升。雖然如此，但是在油層中仍有相當(dāng)?shù)膬?chǔ)量原油滯留［1］。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，必須找到一種更行之有效的方法來(lái)提高原油的采收率［2］。從20世紀(jì)20年代末期到30年代初期，通過(guò)表面活性劑的方法來(lái)使原油采收率提高的研究就已經(jīng)開始了。使用表面活性劑的方法驅(qū)油為原油儲(chǔ)量得到進(jìn)一步的開發(fā)利用展示了寬廣的前景［3］。但通過(guò)表面活性劑單獨(dú)使用來(lái)驅(qū)油的方法有著以下諸多缺點(diǎn)：

（1）吸附損失較重；

（2）波及系數(shù)低；

（3）活性劑用量大；

（4）驅(qū)油效率差；

（5）成本高［4］。

在這樣的背景下，研究者們又先后提出了表面活性劑—聚合物方法，表面活性劑—堿以及堿—聚合物聯(lián)合驅(qū)替法，新的表面活性劑方法。在此本文采用的是由濃度不同的石油磺酸鹽構(gòu)成的表面活性劑建立的三元復(fù)合體系，分析在不同條件下，變化堿和表面活性劑濃度，進(jìn)而對(duì)界面張力的變化的影響。這種分析對(duì)發(fā)展三元復(fù)合體系驅(qū)油技術(shù)有重要作用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

（1）實(shí)驗(yàn)原油：大慶油田采油一廠脫水原油，瀝青質(zhì)含量40%，密度850 kg/m3，45 ℃下粘度為70.5 mPa·s。

（2）實(shí)驗(yàn)用水：實(shí)驗(yàn)用水為實(shí)驗(yàn)室人工配置鹽水，礦化度為3 700 mg/L。

（3）化學(xué)藥劑：甜菜堿型表面活性劑，有效含量40%；大慶煉化1 900萬(wàn)分子量聚合物，石油磺酸鹽 SS，有效含量 40%；重烷基苯石油磺酸鹽SY，有效含量 50%；碳酸鈉（Na2CO3），氫氧化鈉（NaOH）。

（4）實(shí)驗(yàn)溫度：45 ℃。

（5）實(shí)驗(yàn)原理與儀器：

采用美國(guó)發(fā)明的Texas-500型旋滴界面張力儀進(jìn)行界面張力測(cè)定。此張力儀的原理是：液滴通過(guò)旋轉(zhuǎn)處于一定的離心場(chǎng)中，這時(shí)兩種液體之間的界面張力及旋轉(zhuǎn)的速度就決定了液滴的形狀［5］，液滴的平衡形狀通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)速得到改變，而使液滴以一定的角速度自轉(zhuǎn)，這時(shí)通過(guò)離心力、重力以及界面張力的三種力量的共同作用下，在高密度的液體中，低密度的液滴能夠形成圓柱形或長(zhǎng)橢球形液滴［6］。這種方法可以測(cè)定出10-6mN/m的超低界面張力。

式中：IFT — 界面張力，mN/m；

Δρ— 油水密度差；

D— 油滴無(wú)因次最大直徑；

T — 每轉(zhuǎn)的時(shí)間，ms。

2 結(jié)果與討論

在弱堿三元界面張力分析實(shí)驗(yàn)中，分別變換石油磺酸鹽SS的濃度、以及碳酸鈉（Na2CO3）的濃度，得到不同三元復(fù)合體系與大慶原油間的動(dòng)態(tài)界面張力值，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

SS表面活性劑濃度為0.05%的復(fù)合體系界面張力較表面活性劑濃度分別為0.10%和 0.20%的復(fù)合體系高很多，隨著時(shí)間的增加，該弱堿復(fù)合體系的界面張力值下降幅度較大。

由圖1-2可以看出，堿濃度對(duì)體系界面張力值影響較大，在同等表面活性劑濃度以及聚合物濃度條件下，隨著堿的濃度升高，界面張力值會(huì)相應(yīng)的降低，更快的達(dá)到較低的界面張力值［7］；隨著表面活性劑濃度上升，界面張力性能變好。

圖1 石油磺酸鹽+聚合物500 mg/L+1.2%Na2CO3復(fù)配體系的動(dòng)態(tài)界面張力（mN/m）Fig.1 Dynamic interfacial tension of mahogany sulfonate + Polymer 500 mg /L + 1.2% Na2CO3compounded system（mN/m）

SS表面活性劑濃度為0.05%的復(fù)合體系在0～15分鐘內(nèi)，界面張力急劇下降，之后緩慢下降逐漸趨于平穩(wěn)；表面活性劑濃度為0.1%的復(fù)合體系在0～45 min內(nèi)界面張力急劇下降，而后趨于平穩(wěn)；表面活性劑濃度為0.2%的復(fù)合體系在0～30 min內(nèi)界面張力急劇下降，之后下降緩慢并趨于平穩(wěn)，且該弱堿復(fù)合體系的界面張力值穩(wěn)定10-3至10-2數(shù)量級(jí)之間。

圖2 石油磺酸鹽+聚合物500 mg/L+0.8%Na2CO3復(fù)配體系的動(dòng)態(tài)界面張力（mN/m）Fig.2 Dynamic interfacial tension of mahogany sulfonate + Polymer 500 mg/L + 0.8% Na2CO3compounded system（mN/m）

3 結(jié) 論

（1）堿濃度對(duì)體系界面張力值影響較大。

（2）同等聚合物濃度、表面活性劑濃度條件下，堿的濃度越高，界面張力值越低，能更快的達(dá)到較低的界面張力值。

（3）弱堿能夠較好的降低界面張力。

［1］ Bradford R A， Cpmpton J D， Hollis P R.Operational problems in North Burbank Unit surfactant polymer project ［J］·SPE 7799，1980.

［2］ 伍曉林，劉慶梅，張國(guó)印等.新型弱堿表面活性劑在三次采油中的應(yīng)用［J］.日用化學(xué)品科學(xué)， 2006， 21 （10）: 31-34.

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［7］ 吳文祥，閆偉，劉春德.磺基甜菜堿BS11的界面特性研究［J］.油田化學(xué)，2007，24（1）:57-59.

Study of Interfacial Tension Experiment of Weak Base's Compound Flooding

FU Xiao-xv1，WU Wen-xiang1，F(xiàn)ENG Jian-bai2
（1. Northeast Petroleum University， Heilongjiang Daqing 163000，China；2. China's Oil Sales Company ， Heilongjiang Jiamusi 154002，China）

The interfacial tension instruments were used to measure respectively the interfacial tension of alkali，surfactant and polymer in the ternary composite flooding system in Daqing oil field. The experiment results show that ，in general ， the alkali concentration can observably affect systematic interfacial tension value；when the concentration of polymer and surfactant are in the same level ， the higher the alkali concentration， the lower the interfacial tension，the faster the lower interfacial tension value can be reached. However， under the same conditions， the interfacial tension values of weak base ternary system can be obviously superior to those of the alkali ternary system.

Chemical flooding； Weak base； Surfactant； Polymer； Interfacial tension

TE 357

A

1671-0460（2015）12-2779-02

十二五重大專項(xiàng)“復(fù)雜油氣田地質(zhì)與提高采收率技術(shù)”，項(xiàng)目號(hào)：2011ZX05009。

2015-11-14

符曉旭（1991-），女，黑龍江大慶人，碩士，研究方向：提高采收率。E-mail：xiaoxuku@126.com。