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濃度、溫度、二價離子、礦化度等對無堿二元複合體係界麵張力的影響
來源：當代化工 瀏覽 1030 次 發布時間:2024-07-12
無堿二元複合體係由於其兼具了聚合物和表麵活性劑兩者的特性，依據毛管數理論該體係不但可以提高驅替相粘度還可以降低油水間的界麵張力，兩者均可以提高毛管力增加原油采收率。其中，要想使毛管數值在水驅基礎上再增高102～104個數量級，複合體係的界麵張力值就應降低到10-3數量級，既超低界麵張力。由於複合體係中各組分用量及油藏條件對二元體係界麵張力影響較大，本文評價了這些應先因素對二元複合體係的影響程度，對油田開展無堿二元複合驅具有一定的指導意義。
1界麵張力的測定條件及方法
1.1無堿二元複合體係的配製條件
實驗用聚合物為聚丙烯酰胺，其相對分子質量為1 400×104，固含量均為90%；實驗用活性劑：自主合成的活性劑YHS係列，該活性劑呈淺黃色膏狀、具有芳基烷基結構，有效含量30%，分子量較大，克拉夫特溫度約為50℃；配製無堿二元複合體係用水：某油田回注汙水，礦化度6 000 mg/L，其中Ca2+67.8 mg/L，Mg2+40.2 mg/L；實驗溫度：除溫度對界麵影響外其餘實驗方案溫度均為45℃。
1.2實驗儀器
由芬蘭Kibron 公司生產的EZ-Pi Plus便攜式動態粉色视频黄色网站測定油水界麵張力。
1.3界麵張力測定方法及原理
通過界麵張力測定，得到不同界麵張力特征的二元複合驅油體係。
2無堿二元複合體係界麵張力影響因素評價
2.1表麵活性劑對界麵張力的影響
將無堿二元複合體係的界麵張力隨不同YHS濃度的變化規律繪製如圖1所示。依據圖中曲線規律可以得出，在無堿的情況下YHS二元複合體係即使在較低的活性劑用量情況下（0.005%）就可以達到超低界麵張力（10-3mN/m數量級及以下）。隨著活性劑濃度的增加，界麵張力變化不大，依舊可以維持在10-3mN/m數量級及以下，說明該活性劑組成的二元複合體係生超低界麵張力的濃度範圍較寬。
但是，改表麵活性劑與原油間的油水界麵張力，依舊表現出了隨著活性劑濃度增加界麵張力降低的特性。這還是由於活性劑分子在低濃度下呈單分子狀態分布，使得其定向的排列在油水界麵上，導致油水界麵張力值較高。但是改活性劑的有點在於在較低的活性劑濃度下，界麵張力依舊保持在10-3mN/m數量級及以下。
2.2聚合物對界麵張力的影響
將無堿二元複合體係的界麵張力隨聚合物濃度的變化規律繪製如圖2所示。
實驗規律表明聚合物濃度對界麵張力的影響較大，隨著聚合物濃度的增加界麵張力升高。由於活性劑分子是小分子基團，聚丙烯酰胺的加入，其特有的大分子基團將會與活性劑小分子基團爭奪界麵位置，甚至對活性劑分子形成聚集體；聚丙烯酰胺的加入也會增加複合體係粘度增加了分子間擴散的阻力，這些都導致了油水界麵上活性劑分子的吸附量，大大影響了二元複合體係的界麵張力[8-10]。
2.3礦化度、二價離子對界麵張力的影響
因為配置無堿二元複合體係的汙水總還有礦物質及金屬陽離子，這些離子對體係的界麵張力影響較大。先將無堿二元複合體係的界麵張力隨礦化度濃度的變化規律繪製如圖3所示，將無堿二元複合體係的界麵張力隨二價離子濃度的變化規律繪製如圖4所示。實驗結果表明：YHS表麵活性劑配置的二元複合體係體係隨著礦化度及二價離子濃度的影響比較小，YHS表麵活性劑表現出較好的抗鹽特性。當配置溶液水礦化度達到125 000 mg/L，其中水中二價離子濃度為1 500 mg/L時，二元複合體係體係與原油間的界麵張力仍維持在10-3 mN/m數量級及以下。
但界麵張力隨著礦化度及二價離子濃度的增加依舊發生小範圍的波動，這種影響的主演要原因是由於水中陽離子增大了表麵活性劑分子向油水界麵擴散的速率並且陽離子可以進入雙電層使界麵層中活性劑分子排列更緊密。另一方麵，金屬陽離子對二元體係聚合物分子發生蜷曲，間接影響二元體係界麵張力。
2.4溫度對界麵張力的影響
油藏溫度是影響二元複合體係性能的一個重要因素，為了評價該二元複合體係的應用條件，將0.01%、0.1%、0.3%三個活性劑濃度條件下的二元複合體係界麵張力隨溫度的變化規律繪製如圖5。實驗規律表明：在溫度從45℃升到80℃這一區間，YHS表麵活性劑與聚合物組成的二元複合體係均能保持在超低界麵張力，表明該二元複合體係具有一定的耐溫性。
該無堿二元複合體係盡管在45℃到80℃下與原油間的界麵張力達到了10-3 mN/m數量級及以下。同時在45℃下，該表麵活性劑水溶性較差，這主要是因為活性劑膠團和單個活性劑分子的混合狀態存在。所以即使較低溫度下界麵張力值較低，但該種活性劑更適合於高溫油田。
3結論
二元複合體係在很低的活性劑濃度（0.005%）就可與原油間的界麵張力達到超低。但聚合物濃度對二元體係與原油間的界麵張力影響較大。而配製二元體係用水中礦化度、二價離子對複合體係界麵張力影響不大。該活性劑能夠適合於較高礦化度或者二價離子濃度含量較高的油層。溫度對二元複合體係的界麵張力基本無影響，在45～80℃範圍區間內均可以達到超低，考慮到活性劑的溶解性，該二元複合體係更適用於高溫油田。