弱碱复合驱界面张力实验研究

符晓旭，吴文祥，冯建柏

（1. 东北石油大学， 黑龙江 大庆 163000； 2. 中国石油销售公司， 黑龙江 佳木斯 154002）

弱碱复合驱界面张力实验研究

符晓旭1，吴文祥1，冯建柏2

（1. 东北石油大学， 黑龙江 大庆 163000； 2. 中国石油销售公司， 黑龙江 佳木斯 154002）

通过使用界面张力仪，测定了弱碱、表面活性剂和聚合物（ASP）三元复合驱油体系在大庆油田下的界面张力情况。实验表明，在一般情况下，碱浓度对体系界面张力值影响较大，同等聚合物浓度、表面活性剂浓度条件下，碱的浓度越高，界面张力值越低，能更快的达到较低的界面张力值；石油磺酸盐+聚合物500 mg/L+1.2% Na2CO3复配体系的动态界面张力值，稳定10-3至10-2数量级之间。弱碱能够较好的降低界面张力。关 键 词：化学驱；弱碱；表面活性剂；聚合物；界面张力

目前，分布在我国的主要油田在经历过长期注水开发之后，造成含水率快速的上升。虽然如此，但是在油层中仍有相当的储量原油滞留［1］。针对这个问题，必须找到一种更行之有效的方法来提高原油的采收率［2］。从20世纪20年代末期到30年代初期，通过表面活性剂的方法来使原油采收率提高的研究就已经开始了。使用表面活性剂的方法驱油为原油储量得到进一步的开发利用展示了宽广的前景［3］。但通过表面活性剂单独使用来驱油的方法有着以下诸多缺点：

（1）吸附损失较重；

（2）波及系数低；

（3）活性剂用量大；

（4）驱油效率差；

（5）成本高［4］。

在这样的背景下，研究者们又先后提出了表面活性剂—聚合物方法，表面活性剂—碱以及碱—聚合物联合驱替法，新的表面活性剂方法。在此本文采用的是由浓度不同的石油磺酸盐构成的表面活性剂建立的三元复合体系，分析在不同条件下，变化碱和表面活性剂浓度，进而对界面张力的变化的影响。这种分析对发展三元复合体系驱油技术有重要作用。

1 实验部分

1.1 实验材料及仪器

（1）实验原油：大庆油田采油一厂脱水原油，沥青质含量40%，密度850 kg/m3，45 ℃下粘度为70.5 mPa·s。

（2）实验用水：实验用水为实验室人工配置盐水，矿化度为3 700 mg/L。

（3）化学药剂：甜菜碱型表面活性剂，有效含量40%；大庆炼化1 900万分子量聚合物，石油磺酸盐 SS，有效含量 40%；重烷基苯石油磺酸盐SY，有效含量 50%；碳酸钠（Na2CO3），氢氧化钠（NaOH）。

（4）实验温度：45 ℃。

（5）实验原理与仪器：

采用美国发明的Texas-500型旋滴界面张力仪进行界面张力测定。此张力仪的原理是：液滴通过旋转处于一定的离心场中，这时两种液体之间的界面张力及旋转的速度就决定了液滴的形状［5］，液滴的平衡形状通过调整转速得到改变，而使液滴以一定的角速度自转，这时通过离心力、重力以及界面张力的三种力量的共同作用下，在高密度的液体中，低密度的液滴能够形成圆柱形或长椭球形液滴［6］。这种方法可以测定出10-6mN/m的超低界面张力。

式中：IFT — 界面张力，mN/m；

Δρ— 油水密度差；

D— 油滴无因次最大直径；

T — 每转的时间，ms。

2 结果与讨论

在弱碱三元界面张力分析实验中，分别变换石油磺酸盐SS的浓度、以及碳酸钠（Na2CO3）的浓度，得到不同三元复合体系与大庆原油间的动态界面张力值，实验数据如下：

SS表面活性剂浓度为0.05%的复合体系界面张力较表面活性剂浓度分别为0.10%和 0.20%的复合体系高很多，随着时间的增加，该弱碱复合体系的界面张力值下降幅度较大。

由图1-2可以看出，碱浓度对体系界面张力值影响较大，在同等表面活性剂浓度以及聚合物浓度条件下，随着碱的浓度升高，界面张力值会相应的降低，更快的达到较低的界面张力值［7］；随着表面活性剂浓度上升，界面张力性能变好。

图1 石油磺酸盐+聚合物500 mg/L+1.2%Na2CO3复配体系的动态界面张力（mN/m）Fig.1 Dynamic interfacial tension of mahogany sulfonate + Polymer 500 mg /L + 1.2% Na2CO3compounded system（mN/m）

SS表面活性剂浓度为0.05%的复合体系在0～15分钟内，界面张力急剧下降，之后缓慢下降逐渐趋于平稳；表面活性剂浓度为0.1%的复合体系在0～45 min内界面张力急剧下降，而后趋于平稳；表面活性剂浓度为0.2%的复合体系在0～30 min内界面张力急剧下降，之后下降缓慢并趋于平稳，且该弱碱复合体系的界面张力值稳定10-3至10-2数量级之间。

图2 石油磺酸盐+聚合物500 mg/L+0.8%Na2CO3复配体系的动态界面张力（mN/m）Fig.2 Dynamic interfacial tension of mahogany sulfonate + Polymer 500 mg/L + 0.8% Na2CO3compounded system（mN/m）

3 结 论

（1）碱浓度对体系界面张力值影响较大。

（2）同等聚合物浓度、表面活性剂浓度条件下，碱的浓度越高，界面张力值越低，能更快的达到较低的界面张力值。

（3）弱碱能够较好的降低界面张力。

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［3］ 袁新强，李佰广，赵劲毅.可溶性硅磷酸盐复合体系驱油效果研究［J］.油田化学， 2008， 25 （2）: 170-173.

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

FU Xiao-xv1，WU Wen-xiang1，FENG 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

十二五重大专项“复杂油气田地质与提高采收率技术”，项目号：2011ZX05009。

2015-11-14

符晓旭（1991-），女，黑龙江大庆人，硕士，研究方向：提高采收率。E-mail：xiaoxuku@126.com。