3、結果與討論

3.1兩性表面活性劑溶液與原油的動態界面張力

兩性(xing)表面(mian)活性(xing)劑(ji)HDAPS在室溫和60°C鹽(yan)水(shui)(shui)中均具(ju)有很好的(de)(de)(de)(de)溶解(jie)性(xing)，如在礦化度為20000 mg·L-1,其中Mg2+和Ca2+總濃度為1000 mg·L-1時(shi)(shi)，HDAPS溶液(ye)(ye)長(chang)時(shi)(shi)間(jian)放置均不(bu)(bu)會產生沉淀，這表明HDAPS與(yu)高鹽(yan)礦化水(shui)(shui)具(ju)有非(fei)常(chang)好的(de)(de)(de)(de)相容性(xing)。在60°C時(shi)(shi)，以(yi)模(mo)擬礦化水(shui)(shui)配制(zhi)的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)同濃度HDAPS溶液(ye)(ye)與(yu)原油的(de)(de)(de)(de)界面(mian)張力(li)（IFT）隨(sui)時(shi)(shi)間(jian)變化的(de)(de)(de)(de)動態(tai)界面(mian)張力(li)（DIT）曲線如圖(tu)1所示(shi)。從圖(tu)中可以(yi)看出(chu)，在HDAPS濃度為0.07%-0.39%（質量分數）范圍(wei)內，動態(tai)界面(mian)張力(li)最低(di)值（DITmin）可以(yi)達(da)到10-2mN·m-1量級，并不(bu)(bu)能達(da)到超低(di)界面(mian)張力(li)。而且，隨(sui)著測試時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)增長(chang)，界面(mian)張力(li)逐漸升高到10-1mN·m-1量級。

圖(tu)1不同濃度(du)表面活性劑HDAPS溶液與原油的動態界面張力（DIT）

3.2兩性/陰離子表面活性劑混合體系與原油的動態界面張力

3.2.1表面活性劑(ji)濃度對動態界面張力的影響

單一兩性表面活性劑HDAPS并不能使油水界面張力降到超低水平，因此，通過陰離子型表面活性劑SDS與HDAPS復配，考察HDAPS/SDS混合體系與原油的界面張力。首先，定義陰離子型表面活性劑的摩爾分數（X）為，

此處，c為(wei)表(biao)面(mian)(mian)活性(xing)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)摩(mo)爾濃(nong)度(du)(du)。X為(wei)0.25時(shi)，不同(tong)表(biao)面(mian)(mian)活性(xing)劑總(zong)(zong)濃(nong)度(du)(du)下(xia)，HDAPS/SDS混合(he)體系(xi)與原油的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)界面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)隨(sui)時(shi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)如圖(tu)2所(suo)示。從圖(tu)中可以(yi)看出(chu)(chu)，與HDAPS/油/水動(dong)態界面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)相比(bi)，HDAPS/SDS混合(he)體系(xi)與原油的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)態界面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)表(biao)現(xian)出(chu)(chu)兩個顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不同(tong)點。首先，HDAPS/SDS混合(he)體系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)界面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)隨(sui)測(ce)定時(shi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增長逐漸降(jiang)低至基本不變(bian)，即動(dong)態界面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)低值DITmin與平(ping)衡值DITeq相同(tong)，且達(da)到(dao)平(ping)衡界面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間非常短，小于12 min;其次(ci)，在表(biao)面(mian)(mian)活性(xing)劑總(zong)(zong)濃(nong)度(du)(du)僅為(wei)0.01%時(shi)，體系(xi)就可以(yi)達(da)到(dao)9.7×10-3mN·m-1的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)超低界面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)；繼續增加(jia)表(biao)面(mian)(mian)活性(xing)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)總(zong)(zong)濃(nong)度(du)(du)超過0.04%后，體系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)界面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)可以(yi)達(da)到(dao)極低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)10-5mN·m-1量級(ji)。

圖(tu)2不同濃度HDAPS/SDS（X=0.25）混(hun)合表面活性劑(ji)溶液(ye)與原油的動態(tai)界面張力

3.2.2礦化(hua)度對動態界面張力的(de)影響(xiang)

配制溶液所用的(de)(de)(de)(de)是高(gao)(gao)(gao)(gao)礦(kuang)(kuang)化(hua)(hua)度(du)且含有高(gao)(gao)(gao)(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)二價金(jin)(jin)屬離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)模擬(ni)礦(kuang)(kuang)化(hua)(hua)水，從上面的(de)(de)(de)(de)實驗結(jie)果(guo)中(zhong)看出(chu)，HDAPS/SDS混(hun)合(he)體(ti)系(xi)在(zai)(zai)高(gao)(gao)(gao)(gao)鹽條(tiao)件下可(ke)(ke)(ke)以與原(yuan)(yuan)油(you)達到超(chao)低(di)界(jie)面張力(li)。考慮到在(zai)(zai)實際應用過程中(zhong)地層(ceng)水的(de)(de)(de)(de)礦(kuang)(kuang)化(hua)(hua)度(du)可(ke)(ke)(ke)能發生變(bian)化(hua)(hua)，恒定模擬(ni)水中(zhong)Na+、Mg2+和(he)Ca2+中(zhong)兩種金(jin)(jin)屬離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)，考察了Na+、Mg2+和(he)Ca2+濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)變(bian)化(hua)(hua)對HDAPS/SDS混(hun)合(he)體(ti)系(xi)與原(yuan)(yuan)油(you)界(jie)面張力(li)的(de)(de)(de)(de)影響，實驗結(jie)果(guo)如圖(tu)3所示。從圖(tu)中(zhong)可(ke)(ke)(ke)以看出(chu)，模擬(ni)水中(zhong)Na+濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)在(zai)(zai)1500-4500 mg·L-1、Mg2+濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)在(zai)(zai)120-360 mg·L-1和(he)Ca2+濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)在(zai)(zai)200-800 mg·L-1范(fan)圍內變(bian)化(hua)(hua)時，HDAPS/SDS混(hun)合(he)體(ti)系(xi)與原(yuan)(yuan)油(you)的(de)(de)(de)(de)界(jie)面張力(li)均(jun)可(ke)(ke)(ke)達到超(chao)低(di)界(jie)面張力(li)，這說(shuo)明在(zai)(zai)高(gao)(gao)(gao)(gao)礦(kuang)(kuang)化(hua)(hua)度(du)和(he)高(gao)(gao)(gao)(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)二價金(jin)(jin)屬離(li)子(zi)(zi)條(tiao)件下，HDAPS/SDS混(hun)合(he)體(ti)系(xi)也(ye)表現(xian)出(chu)非常(chang)優異的(de)(de)(de)(de)界(jie)面活(huo)性。

圖3金屬離子濃度對(dui)HDAPS/SDS混(hun)合(he)表(biao)面(mian)活性劑溶液與(yu)原油(you)的(de)動(dong)態界面(mian)張力的(de)影響(xiang)

綜合上面的(de)結(jie)果，HDAPS/SDS混合體系與原(yuan)油的(de)界(jie)面張(zhang)力(li)行為具(ju)有如下的(de)特點(dian)：

第一，HDAPS/SDS混合體(ti)系(xi)可(ke)以在(zai)無堿(jian)條件下與原油(you)達到(dao)超(chao)低界面張力(li)(li)。HDAPS/SDS混合體(ti)系(xi)作(zuo)為驅(qu)油(you)劑(ji)不(bu)僅(jin)可(ke)以獲得利于(yu)提(ti)高(gao)剩余油(you)洗油(you)效(xiao)率(lv)的超(chao)低界面張力(li)(li)，而且可(ke)以避免堿(jian)劑(ji)引(yin)起的一系(xi)列問題。

第二，HDAPS/SDS混合(he)體系具(ju)(ju)有(you)優異的耐鹽性(xing)能(neng)。在高(gao)礦(kuang)化度(du)和高(gao)Mg2+、Ca2+濃度(du)下，HDAPS/SDS體系能(neng)夠(gou)與模擬礦(kuang)化水具(ju)(ju)有(you)很(hen)好的相容(rong)性(xing)并與原(yuan)油能(neng)夠(gou)形成超低界面(mian)張力，使得該體系能(neng)夠(gou)滿足高(gao)鹽油藏提高(gao)采收率技術的需求(qiu)。

第三，HDAPS/SDS混合(he)(he)體(ti)系的(de)動(dong)態界(jie)(jie)面張(zhang)力(li)達到超(chao)低界(jie)(jie)面張(zhang)力(li)的(de)時間非常短(duan)，且能(neng)夠在極低的(de)平衡(heng)界(jie)(jie)面張(zhang)力(li)下(xia)維(wei)持。由于(yu)(yu)在實際驅油(you)(you)(you)過程中，驅油(you)(you)(you)體(ti)系是在流動(dong)的(de)狀態下(xia)與(yu)原(yuan)油(you)(you)(you)接觸，在短(duan)時間內達到超(chao)低界(jie)(jie)面張(zhang)力(li)，對原(yuan)油(you)(you)(you)從巖石上(shang)啟動(dong)非常有利。而(er)且，HDAPS/SDS混合(he)(he)體(ti)系與(yu)原(yuan)油(you)(you)(you)的(de)界(jie)(jie)面張(zhang)力(li)在總濃度(du)超(chao)過0.04%后就可(ke)以達到極低的(de)10-5mN·m-1量級。對于(yu)(yu)存(cun)在于(yu)(yu)半(ban)徑為r的(de)毛細管中長(chang)度(du)為L的(de)剩(sheng)余(yu)油(you)(you)(you)滴，當(dang)油(you)(you)(you)滴兩端的(de)驅動(dong)壓(ya)差(cha)Δp大于(yu)(yu)等于(yu)(yu)毛細管壓(ya)力(li)pc時，剩(sheng)余(yu)油(you)(you)(you)滴才能(neng)夠活化啟動(dong)，7即有：

則有：

式中σ為油水界(jie)面(mian)張力(li)，r為孔(kong)隙(xi)介質毛細管半徑(jing)。從式（3）中可以看出，在驅動壓力(li)梯度(du)（dp/dx）和(he)油滴長度(du)（L）一定(ding)的情況下，油水界(jie)面(mian)張力(li)越(yue)低(di)(di)，可以活(huo)化(hua)的孔(kong)隙(xi)介質毛細管半徑(jing)越(yue)小。界(jie)面(mian)張力(li)達到(dao)10-5mN·m-1量級則可以活(huo)化(hua)低(di)(di)滲(shen)透率或(huo)超(chao)低(di)(di)滲(shen)透率油層(ceng)，這表(biao)明HDAPS/SDS混合溶液將有利于大幅度(du)提高低(di)(di)滲(shen)或(huo)超(chao)低(di)(di)滲(shen)透率油層(ceng)的采收率。

第(di)四，HDAPS/SDS混合(he)(he)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)可(ke)以在(zai)非(fei)(fei)常寬的(de)濃度(du)范圍內(nei)和(he)低濃度(du)下與(yu)原(yuan)(yuan)(yuan)油(you)達(da)到超(chao)低界(jie)(jie)面(mian)(mian)張力(li)(li)，這對于該(gai)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)應用(yong)于提高(gao)采(cai)收(shou)率(lv)是(shi)(shi)非(fei)(fei)常重(zhong)(zhong)要的(de)。由于表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性劑(ji)在(zai)巖石表(biao)(biao)面(mian)(mian)存在(zai)吸附損失(shi)和(he)稀釋效(xiao)(xiao)應，現場實(shi)際應用(yong)中(zhong)(zhong)需要注(zhu)(zhu)入(ru)比室(shi)內(nei)研究(jiu)中(zhong)(zhong)獲得(de)最(zui)優界(jie)(jie)面(mian)(mian)張力(li)(li)的(de)濃度(du)更高(gao)的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性劑(ji)溶液。獲得(de)較好的(de)驅(qu)油(you)效(xiao)(xiao)果要求體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)在(zai)注(zhu)(zhu)入(ru)濃度(du)下與(yu)原(yuan)(yuan)(yuan)油(you)形成超(chao)低界(jie)(jie)面(mian)(mian)張力(li)(li)，并(bing)具(ju)有(you)良好的(de)抗(kang)稀釋性。而以往室(shi)內(nei)研究(jiu)獲得(de)的(de)大多數表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性劑(ji)驅(qu)油(you)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)存在(zai)一個(ge)重(zhong)(zhong)要問題是(shi)(shi)達(da)到超(chao)低界(jie)(jie)面(mian)(mian)張力(li)(li)的(de)濃度(du)范圍窗(chuang)口非(fei)(fei)常窄，26在(zai)注(zhu)(zhu)入(ru)和(he)地層中(zhong)(zhong)流動過(guo)程中(zhong)(zhong)很難維持(chi)超(chao)低界(jie)(jie)面(mian)(mian)張力(li)(li)。HDAPS/SDS混合(he)(he)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)在(zai)濃度(du)為(wei)0.01%-0.37%時均可(ke)與(yu)原(yuan)(yuan)(yuan)油(you)形成超(chao)低界(jie)(jie)面(mian)(mian)張力(li)(li)，表(biao)(biao)明體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)的(de)濃度(du)窗(chuang)口非(fei)(fei)常寬。而且(qie)，0.01%的(de)HDAPS/SDS混合(he)(he)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)與(yu)原(yuan)(yuan)(yuan)油(you)形成超(chao)低界(jie)(jie)面(mian)(mian)張力(li)(li)也能夠有(you)效(xiao)(xiao)降低驅(qu)油(you)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)的(de)成本，具(ju)有(you)重(zhong)(zhong)要的(de)應用(yong)價值(zhi)。