2結果與討論

2．1助排劑組成

本研究的目的是獲得具有低表/界麵張力且與岩石達到近似於中性潤濕的助排劑。首先，需要選擇表麵活性劑。表麵活性劑溶液達到臨界膠束濃度(cmc)後的表麵張力(γcmc)是該表麵活性劑溶液能夠獲得的最低表麵張力。根據常見表麵活性劑的γcmc數據，氟表麵活性劑能夠使水溶液達到更低的表麵張力。因此，在新型助排劑中將選用合適的氟表麵活性劑以降低溶液的表麵張力。其次，選擇潤濕性改變劑。要達到與岩石接近中性潤濕，需要調節助排劑在岩石表麵的吸附作用，以改變岩石表麵的性質使助排劑體係與岩石潤濕接觸角在75°～105°間(90°±15°)。此外，由於氟表麵活性劑和潤濕性改變劑一般隻能使油水界麵張力降低到1 mN/m以上，因此要借鑒化學驅提高采收率中能夠與原油達到超低界麵張力的表麵活性劑的選擇方法，複配合適的碳氫表麵活性劑以獲得能夠同時降低界麵張力的助排劑體係。

圖1為3種氟表麵活性劑的表麵張力曲線。從圖1可以看出，隨著氟表麵活性劑濃度的增加，溶液表麵張力迅速下降，當濃度達到臨界膠束濃度(cmc)後，隨著濃度的增加，表麵張力趨於穩定。3種氟表麵活性劑FC-XF、FC-100和FC-H水溶液的cmc分別為0．001%、0．003%和0．005%，最低表麵張力γcmc分別約為19、19．5和22．5 mN/m。因此，兩性氟表麵活性劑FC-XF比2種非離子型氟表麵活性劑具有更強的降低表麵張力效率(低cmc)和能力(低γcmc)，而且兩性型氟表麵活性劑也不存在非離子型表麵活性劑在更高溫度下氧乙烯基團失去親水性而不溶於水的問題。因此選擇FC-XF作為助排劑中的氟表麵活性劑。

圖1氟表麵活性劑溶液的表麵張力

圖2為Ⅱ型潤濕性改變劑質量分數與岩石的接觸角之間的關係。從圖2可以看出，隨著Ⅱ型潤濕性改變劑質量分數的增加，接觸角由55°逐漸增大，當加入0．2%Ⅱ型潤濕性改變劑時接觸角可達到83°，繼續增加濃度接觸角略有減小，但都大於75°。

圖2Ⅱ型潤濕性改變劑質量分數與岩石接觸角關係曲線

圖3為典型的碳氫表麵活性劑/潤濕性改變劑混合溶液與原油的動態界麵張力曲線。從圖3可以看出，0．1%C12CON+0．2%Ⅱ型潤濕性改變劑、0．1%GL6/SDS(混合質量比為4∶1)+0．2%Ⅱ型潤濕性改變劑混合溶液與原油的界麵張力分別為2．573 2 mN/m和0．063 5 mN/m，但0．1%APS+0．2%Ⅱ型潤濕性改變劑混合溶液與原油的界麵張力可以達到0．024 6 mN/m。而且，0．1%APS+0．1%Ⅱ混合溶液與原油的界麵張力也低於0．05 mN/m，0．1%APS+0．5%Ⅱ型潤濕性改變劑混合溶液與原油的界麵張力甚至可以達到小於0．003 5 mN/m的超低界麵張力。

圖3碳氫表麵活性劑/潤濕性改變劑混合溶液與原油的動態界麵張力曲線

綜合上述研究結果，選擇氟表麵活性劑FC-XF、Ⅱ型潤濕性改變劑和兩性表麵活性劑APS複配製備高界麵活性劑助排劑。

2．2助排劑配方確定

將不同質量分數的氟表麵活性劑FC-XF、Ⅱ型潤濕性改變劑和兩性表麵活性劑APS複配可以獲得不同的助排劑體係。各組分的含量不同，所獲得的助排劑溶液的表/界麵張力和對岩石潤濕角不同。為了獲得最優配方，實驗考察了當Ⅱ型潤濕性改變劑質量分數為0．2%，分別改變FC-XF和APS的質量分數時對助排劑體係表/界麵張力和接觸角的影響。這不僅可以分析助排劑組分對表/界麵性能的影響，而且有利於助排劑的配方優化。

圖4為Ⅱ型潤濕性改變劑質量分數為0．2%，APS質量分數為0．1%時氟表麵活性劑FC-XF濃度對體係表麵張力、界麵張力和接觸角的影響。

圖40．1%APS+0．2%Ⅱ型潤濕性改變劑+FC-XF混合體係表麵張力、界麵張力和接觸角隨FC-XF質量分數的變化

從圖4(a)中可以看出，隨著FC-XF質量分數由0．005%增加到0．050%，體係的表麵張力由25．6 mN/m降低至20．8 mN/m，界麵張力則由0．028 6 mN/m升高到0．212 3 mN/m。這是因為助排劑中各組分在表/界麵上發生協同和競爭吸附，FC-XF濃度增加使得表/界麵中FC-XF的吸附量增加，因而降低表麵張力的效率增加，同時使得降低界麵張力組分的吸附量減小，因而界麵張力升高。

從圖4(b)中可以看出，隨著FC-XF質量分數由0．005%增加到0．050%，混合體係與岩石的接觸角由87°降低至73°，γcosθ由1．3 mN/m上升到6．3 mN/m。這是由於吸附Ⅱ型潤濕性改變劑和APS使得岩石表麵由水濕轉變為中性潤濕(接觸角＞87°)，更易於吸附FC-XF的碳氟鏈而使親水性頭基在岩石表麵暴露，增加了岩石表麵的親水性，因而隨著FC-XF質量分數的增加接觸角減小。