复合表面活性剂驱油剂的性能评价

王骁轲，赵金麟

（西安石油大学，陕西西安 710065）

石油生产有三个过程，分别是钻井、采油和集输。总结以上三个过程，表面活性剂是解决其中存在的问题的关键因素。三次采油中最主要的方法就是化学驱，其中表面活性剂驱在化学驱中有不可轻视的地位，表面活性剂不但可以作为主剂还可以作为辅助试剂，对提高采收率起到很大作用，故在采油过程中大量使用[1-7]。

1 实验部分

1.1 主要原料和试剂

实验所用原料和试剂主要有：驱油剂A、驱油剂B、聚合物A、聚合物B、地层水、甲醛、苯甲酸钠、柠檬酸钠。

1.2 主要实验仪器

实验主要仪器有：旋转液滴界面张力仪（XZD5）、六速旋转黏度计（ZNN-D6）、分析天平（BS124s）、智能恒温磁力搅拌器、电热恒温水浴锅（DK-98-ⅡA）。

1.3 实验步骤

1.3.1 界面张力测定步骤 将配制好的0.1%和0.2%以及其他一些浓度的表面活性剂水溶液静置备用。将离心管取出后，且分三步清洗，第一步石油醚清洗，第二步清水清洗，第三步即使用待测样品润洗即可。接通界面张力仪电源，预热到60℃时，参照XZD5-旋转液滴界面张力仪使用方法进行注样。将已注样的离心管按要求放入旋转轴，将压缩帽旋紧后即刻启动转速阀并且手动调节转速，并不断观察油滴变化，调节仪器，尽量保持油滴在离心管中间位置不变，读数方便。可记显微镜视野中出现的椭圆液滴长轴直径为L，短轴为D，当L/D≥4时，控制在同一转速下读数，待到油滴宽度不再有明显的差别时停止读数。完成实验后，逐级减速，待仪器自动停转后，取出离心管，清洗。

重复上述步骤测量所合成的每种表面活性剂的界面张力。

1.3.2 表面活性剂乳化能力的测定步骤 取50 mL的具塞比色管，将不同浓度的HW型表面活性剂与油在60 ℃下分别以 1：1、1：2、1：3、1：5、1：10、1：20 比例混合，上下震荡50，秒表记录水相析出一半体积的时间。

1.3.3 聚合物表观黏度测定步骤 按要求安装内外转筒，接通电源，打开开关，当仪器转动时，缓慢拉动变速杆，可更改所需转速。使仪器处于300 r/min和600 r/min转动，仔细查看外转筒不得晃动，否则将外转筒卸下重新安装。以600 r/min转动，观察刻度盘的指针零位是否摆动，若指针不在零位，则校验。给样品杯内倒入搅拌过的聚合物，不超过350 mL刻线，并放置在托盘上，将托盘上升至外转筒刻线与内杯液面重合。从低速至高速逐级增加测量，在指针停摆后，记录各转速下的读数。测量完，关闭电源，下降托盘，取下样品杯。清洗外转筒，擦干后重新安装在仪器上，清洗内筒时堵住锥孔，防止进入异物，内筒单独放置在箱内固定位置。

2 实验结果与讨论

2.1 驱油剂界面张力

用地层水配制 0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的HW型表面活性剂水溶液，并在其油藏温度（60℃）下测定与1257井、百41井、1256井油的界面张力。其实验结果显示：随驱油剂A浓度增加，1257井和1256井界面张力呈先减小后增大的趋势，百41井界面张力呈先增大后减小的趋势，随驱油剂B浓度增加，1257井和1256井界面张力呈先减小后增大的趋势，百41井界面张力呈先增大后减小的趋势。

2.2 驱油剂油水界面张力随时间变化

由于在与1257井油的实验中，驱油剂A在浓度为0.3%时随时间变化界面张力过大，因此未得结果；在浓度为0.2%时，驱油剂B界面张力达到最低值，驱油效果最佳。实验结果显示：随时间变化，在浓度为0.2%时，驱油剂B界面张力值呈先减小后增大的趋势。

在与百41井油的实验中，浓度为0.4%时，驱油剂A和驱油剂B界面张力值达到最低，驱油效果最好。实验结果显示：随时间变化，在浓度为0.4%时，驱油剂A界面张力值呈先增大后减小的趋势，驱油剂B界面张力值呈先减小后增大的趋势。

在与1256井油的实验中，浓度为0.3%时，驱油剂A界面张力值达到最低，在浓度为0.2%时，驱油剂B界面张力值达到最低，驱油效果最佳。实验结果显示：随时间变化，在浓度为0.3%时，驱油剂A界面张力值呈先减小后增大的趋势；在浓度为0.2%时，驱油剂B界面张力值呈先减小后增大的趋势。

2.3 乳化性能评价

0.1%、0.2%、0.3%等浓度表面活性剂水溶液与百41井油以不同比例乳化的半衰期。实验结果显示：驱油剂A，随着油与表面活性剂溶液比例的降低，0.1%、0.2%、0.3%、0.4%表面活性剂水溶液的量逐渐减小，乳化时间呈先增加后降低的趋势，0.5%表面活性剂水溶液的量减小，乳化时间呈先减小后增加的趋势。驱油剂B，随着油与表面活性剂溶液比例的降低，0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%表面活性剂水溶液的量逐渐减小，乳化时间呈先增加后降低的趋势。

其乳状液外观可以看出，驱油剂A，当表面活性剂水溶液浓度不断上升时，表面活性剂水溶液的出水量也随之上升；当油与表面活性剂溶液配比不断减小，出水量也随之降低。驱油剂B，表面活性剂水溶液的出水量伴随表面活性剂水溶液浓度的上升而上升；但若油与表面活性剂溶液比例不断减小，出水量也随之降低。

0.1%、0.2%、0.3%等浓度表面活性剂水溶液与1257井油以不同比例乳化的半衰期。实验结果显示：驱油剂A，随着油与表面活性剂溶液比例的降低，0.1%、0.2%、0.3%表面活性剂水溶液的量逐渐减小，乳化时间波动较大，总体呈先增大后减小的趋势；0.4%、0.5%表面活性剂水溶液的量逐渐减小时，乳化时间呈先减小后增大的趋势。驱油剂B，随着油与表面活性剂溶液比例的降低，0.1%、0.2%表面活性剂水溶液的量逐渐减小，乳化时间总体呈先增大后减小的趋势；0.3%、0.4%、0.5%表面活性剂水溶液的量逐渐减小时，乳化时间呈先减小后增大的趋势。

其乳状液外观可以看出：驱油剂A，当表面活性剂水溶液浓度的上升，表面活性剂水溶液的出水量逐渐上升；但若油与表面活性剂溶液配比不断减小，出水量也随之降低。驱油剂B，表面活性剂水溶液的出水量伴随表面活性剂水溶液浓度上升而上升；但若油与表面活性剂溶液配比减小，出水量逐渐降低。

2.4 聚合物的稳定性随时间变化

杀菌剂为柠檬酸钠，聚合物A和聚合物B与浓度为0.3%的表面活性剂溶液复配后稳定性随时间变化，实验结果显示：随时间变化，两种聚合物与两种表面活性剂复配后黏度呈逐渐增大的趋势。

杀菌剂为甲醛，聚合物A和聚合物B与浓度为0.3%的表面活性剂溶液复配后稳定性随时间变化，实验结果显示：随时间变化，两种聚合物与两种表面活性剂复配后黏度呈先减小后增大的趋势。

2.5 聚合物与表面活性剂复配后乳化性能评价

浓度为0.3%的聚合物A与表面活性剂溶液复配，与百41井油以1：1比例乳化性能的考察。其与表面活性剂溶液与百41井油以1：1比例乳化的对比实验结果（见表1、表2）。

表1 驱油剂A

表2 驱油剂B

从表1和表2可以看出，驱油剂A与聚合物复配后伴随表面活性剂浓度的增大，乳化时间先增大后减小；驱油剂B与聚合物复配后伴随表面活性剂浓度的增大，乳化时间呈先减小后增大的趋势。加入驱油剂和聚合物复配后的半衰期相比较复配前的呈增大趋势。

2.6 表面活性剂与聚合物复配后降低油水界面张力随时间变化

杀菌剂为柠檬酸钠，聚合物A与浓度为0.3%的表面活性剂溶液复配后界面张力随时间变化，实验结果显示：随时间变化，驱油剂A界面张力过大，因此未得结果；驱油剂B界面张力呈先减小后增大的趋势。

杀菌剂为柠檬酸钠，聚合物B与浓度为0.3%的表面活性剂溶液复配后界面张力随时间变化，实验结果显示：随时间变化，驱油剂A界面张力呈逐渐增大趋势，且14天后界面张力过大，因此未得结果；驱油剂B界面张力呈先增大后减小的趋势。

杀菌剂为甲醛，聚合物A与浓度为0.3%的表面活性剂溶液复配后界面张力随时间变化，实验结果显示：随时间变化，驱油剂A和驱油剂B界面张力都呈现先减小后增大的趋势。

杀菌剂为甲醛，聚合物B与浓度为0.3%的表面活性剂溶液复配后界面张力随时间变化，实验结果显示：随时间变化，驱油剂A和驱油剂B界面张力都呈现先减小后增大的趋势。

3 结论

随着油与表面活性剂溶液比例的降低，当0.1%、0.2%、0.3%和0.4%表面活性剂水溶液的量逐渐减少，乳化时间呈先增加后降低的趋势；当0.5%表面活性剂水溶液的量逐渐减少，乳化时间呈先降低后增加然后再降低的趋势。当杀菌剂为柠檬酸钠时，聚合物的黏度随着时间的变化逐渐增大，当杀菌剂为甲醛时，聚合物的黏度随时间变化先减小后增大，因此杀菌剂的改变对聚合物的稳定性有一定影响，相对于甲醛，柠檬酸钠的杀菌作用效果更明显。加入杀菌剂和聚合物对表面活性剂水溶液的界面张力影响显著，随浓度的上升，界面张力先减小后增大。相对于单一表面活性剂的界面张力，加入聚合物后界面张力整体增大，因此聚合物增加体系黏度界面张力上升。