油水界面张力与稠油乳化的关系

加入表面活性剂可以有效地降低油水界面张力,使油水易于形成O/W乳状液。在稠油乳化降黏过程中,油水乳化需要低的界面张力;油水界面张力的大小与表面活性剂及其浓度和温度有关,不同的表面活性剂降低油水界面张力的能力不同,加入的表面活性剂浓度低于胶束浓度时油水界面张力随表面活性剂浓度的增大而降低;表面活性剂在活性温度下,性能最好;表面活性剂复配可以很好地改善单一表面活性剂的性能,有利于稠油乳化和形成的乳状液稳定,但并不是所有的乳化剂之间都可进行复配。     

驱油剂对弱碱三元采出液油水界面张力的影响

研究了碱、表面活性剂和聚合物对石油磺酸盐表面活性剂弱碱体系三元复合驱采出液油水界面张力的影响。实验结果表明,油水动态界面张力随表面活性剂和碱含量增大而降低;在表面活性剂和碱共同作用下,模拟三元复合驱采出液油水动态界面张力下降显著;加入聚合物会使油水动态界面张力升高,但与碱和表活剂相比,聚合物对油水动态界面张力的影响不大。     

低渗透油藏表面活性剂降压增注效果影响因素

表面活性剂通过降低油水界面张力和乳化作用实现低渗透油藏降压增注。通过宏观和微观方法研究界面张力和乳化速率对降压效果的影响,并分析界面张力和乳化速率的协同作用。结果表明,当界面张力小于5.25 mN/m时,能够实现降压作用,且随着界面张力的降低,其降压效果越显著;界面张力下降,采收率上升,但当其降低到10-1mN/m时,表面活性剂提高采收率的增幅有限;界面张力达到10-2 mN/m时,表面活性剂仍无法完全解除水流通道中残余油的附加阻力。当表面活性剂的乳化速率大于0.11 mL/min时,有降压作用,进一步提高乳化速率,从而提高降压率,但当表面活性剂的乳化速率大于0.42 mL/min时,对降压率的影响程度减弱;对采收率增幅的影响为乳化速率加快,采收率增幅加大,当表面活性剂的乳化速率大于0.21 mL/min时,继续增加乳化速率对采收率增幅的影响不大。因此,表面活性剂用于降压增注的表面活性剂形成乳状液的时间短,能够使油水充分乳化,迅速扩大波及面积后再降低界面张力、提高洗油效率,可以更有效地降低驱替压力,提高采收率。     

表面活性剂与油-水界面的介观模拟研究

用介观模拟方法对2种类型的表面活性剂分子在油-水界面的分布形态进行了模拟。结果表明：与单链型表面活性剂相比,低聚型表面活性剂分子由于其空间结构上的分散性,导致与其通过化学键相连的部分极性基团进入油分子内部,在油-水界面处相对更靠近油相,使得低聚型表面活性剂分子在油-水界面处极性基团的排列没有单链型表面活性剂那样有序;低聚型表面活性剂存在时,油-水界面的接触面积相对较大,而表面活性剂在油-水中的分布相对比较均匀;相比单链型表面活性剂分子,低聚型表面活性剂分子可以更好地降低油-水界面的界面张力。     

腰果酚甜菜碱型表面活性剂的合成与性能评价

为获得性能优良的聚合物/表面活性剂二元复合驱油体系,以腰果酚、环氧氯丙烷为原料,四丁基溴化铵为催化剂合成了腰果酚甜菜碱型两性离子表面活性剂,用红外光谱对其结构进行了表征;将表面活性剂与聚丙烯酰胺复配,研究了表面活性剂与聚合物加量对油水界面张力及乳化性能的影响。研究结果表明,合成产物具有腰果酚甜菜碱型两性表面活性剂的结构特征,表面活性剂在低浓度（0.5～3.0 g/L）时的油水界面张力为10^-4～10^-3mN/m。二元复合驱油体系平衡界面张力随聚合物浓度的增加而增大,表面活性剂加量对二元体系平衡界面张力的影响较小,当表面活性剂质量浓度为0.3～0.8 g/L、聚合物质量浓度为0.5 g/L 时的平衡界面张力为10^-6～10^-5mN/m。二元体系乳化性能良好,随表面活性剂和聚合物浓度的增加,二元体系分水时间呈增长趋势（200～1000 s）。表面活性剂与聚合物复配使油水界面张力降低,乳状液稳定性提高。图9 参19     

二元驱采出污水组分对水性质的影响

针对二元驱中采出液成分复杂、稳定性高、油水分离难度等问题,对二元驱采出污水组分对水性质的影响进行了研究。结果显示:表面活性剂的加入增加了含油污水油水分离的难度,且浓度越高,沉降分离的效果越差;同时表面活性剂能够使油水界面的界面张力降低,使油滴表面Zeta电位绝对值增加,但对油水界面剪切粘度几乎无影响;聚合物/表面活性剂二元复合体系中,聚合物、表面活性剂及水中悬浮物形成了具有类似"晶体"结构的热力学不稳定体系。     

表面活性剂修饰SiO2纳米颗粒增强油/水界面活性分子动力学模拟

中高渗透率老油田进入高含水开采期后,剩余油分布零散,提高采收率难度大。纳米颗粒在老油田提高采收率方面优势明显:它在水中形成纳米尺度的小颗粒,大幅降低油水界面张力,使孔隙中的原油易于被驱替出来;同时,纳米颗粒对小孔道有暂时堵塞作用,通过扩大波及提高采收率。采用分子动力学模拟方法,研究了SiO₂纳米颗粒接枝各类表面活性剂的溶液分散性和界面活性。首先筛选得到羧酸链修饰的SiO₂体系,考察了降低油水界面张力的能力（从50.880 mN/m降低至37.956 mN/m）。引入Janus结构（双子结构）,设计了烷烃和羧酸表面活性剂混合修饰的SiO₂纳米颗粒。研究结果表明,该结构能够进一步降低油/水界面张力（从37.956 mN/m降低至32.028 mN/m）,表明了纳米颗粒表面修饰表面活性剂体系与界面活性之间的构效关系,为高效纳米驱油剂的设计与实验合成提供了一定的理论依据。     

氨基磺酸型两性双子表面活性剂的合成及性能

以十二胺、2-氯乙基磺酸钠为主要原料,采用二氯代的亲水性基团作为联结基,制备了新型氨基磺酸型两性双子表面活性剂DAS-3PA和DAS-8EO;用红外光谱对其结构进行了表征,并对其表面活性和油水界面张力进行了测试。结果表明,两性双子表面活性剂表现出优于传统表面活性剂的表面活性,25℃时DAS-3PA和DAS-8EO临界胶束浓度分别达到6．9×10^-5mol／L和8．0×10^-5mol／L,此时界面张力分别降至25．01mN／m和26．17mN／m;DAS两性双子表面活性剂倾向于吸附在油水界面上,并能有效地降低原油与水的界面张力;DAS两性双子表面活性剂与聚合物复配时表现出较好协同效应,此复配二元体系均能将油水界面张力降低至10^-3mN／m以下。     

表面活性剂提高致密油藏渗吸采收率研究

为了明确表面活性剂改变岩石润湿性及降低界面张力的特性对致密油藏渗吸采油的作用效果,获得表面活性剂渗吸采油的有利条件,通过测量岩心接触角和表面活性剂溶液与油间的界面张力,研究了3 种常用表面活性剂重烷基苯石油磺酸盐（ZPS）、十二烷基苯磺酸盐（SDBS）和磺基甜菜碱（SB）对致密岩心渗吸采收率的影响,分析了自发渗吸机理。结果表明,阴离子表面活性剂改变岩心润湿性的能力好于非离子表面活性剂,两种阴离子表面活性剂（ZPS、SDBS）将岩心表面由油湿反转为水湿,非离子表面活性剂（SB）降低了岩心表面接触角,但未达到润湿反转的效果;油湿岩心介质在注入水溶液中不发生渗吸,表面活性剂引起的接触角改变可实现油湿岩心渗吸采油;岩心原始润湿性影响渗吸采收率,渗吸采收率增幅从大到小依次为水湿岩心>中性岩心>油湿岩心;三种表面活性剂均可使界面张力降至最佳渗吸界面张力范围10^-1～10^-2mN/m,油水界面张力的降低有利于提高岩心自发渗吸采收率。图1 表1 参12     

阴离子双子表面活性剂的油水界面张力

测定了阴离子双子表面活性剂8-4-8和12-4-12与不同油相间的界面张力,考察了不同油相和矿化度变化对油水界面张力的影响。结果表明,阴离子双子表面活性剂与不同油相的油水界面张力达到平衡的时间都比较短,界面张力稳定性较好;8-4-8在煤油的油水界面活性最好,而12-4-12在稀油的油水界面活性比混合油的好。矿化度增加(0~180 g/L)能有效降低阴离子双子表面活性剂的油水界面张力,说明阴离子双子表面活性剂8-4-8和12-4-12具有较好的耐盐性。     

阴/两性离子表面活性剂复配体系界面性能探究

采用阴离子表面活性剂石油磺酸盐(PS-30)与两性离子表面活性剂月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱(LHSB)复配得到复配表面活性剂L/P,利用界面张力仪和驱油装置对表面活性剂的性能进行了评价。同时通过分子动力学模拟,分析了L/P在油水界面聚集作用的微观机理。实验结果表明,L/P的界面性能、驱油效果优于PS-30和LHSB,LHSB与PS-30的最佳复配质量比为4∶6。在含量为0.3%(w)时,L/P(4∶6)的界面张力可达到10^-3超低数量级,为3.91×10^-3 mN/m,采收率提高幅度达到18.54%。L/P(4∶6)在油水界面分布的相对浓度更高,排列也更加紧密,界面生成能绝对值大于PS-30和LHSB,说明它降低界面张力的能力更强;LHSB的加入使L/P(4∶6)在油水界面处的扩散系数增大,扩散速度加快,界面张力达到超低量级所需的时间缩短。     

模拟二元复合驱采出液稳定性影响因素研究

二元复合驱是中高渗透油藏提高采收率的主要技术之一。为了研究聚表二元驱对乳状液稳定性的影响,选取含聚表水与模拟油组成油水界面体系,测试了油水界面张力、界面剪切黏度等参数,并结合乳状液静置脱水效果,分析聚表二元驱对油水采出液稳定性的作用机理。采用含聚合物和表面活性剂的水相与模拟油配制成模拟油采出液,用于测试不同聚合物及表面活性剂浓度对界面张力的影响。界面张力结果表明:聚表二元驱成分能够显著增大油水乳状液的稳定性,但聚合物与表面活性剂在界面活性上存在明显差异;界面剪切黏度的影响因素主要为聚合物;静置脱水实验表明,影响油水乳状液稳定性的主要因素为表面活性剂。这与过去的观点存在矛盾,即认为界面剪切黏度是影响乳状液稳定性的关键。因此本研究认为存在其他因素影响乳状液稳定性。     

新型甜菜碱型两性离子表面活性剂界面行为的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟方法研究了新型系列甜菜碱型两性离子表面活性剂在辛烷-水体系的界面行为。结果表明,分子动力学模拟得到的该体系油-水界面张力值与实验值相符, 可以定性比较不同分子结构的甜菜碱型表面活性剂降低油-水界面张力的能力;不同温度下烷烃-水-甜菜碱型表面活性剂体系的油-水界面张力变化不大,具有良好的耐温性;加入不同量NaCl时,该体系的油-水界面张力保持稳定,表明甜菜碱型表面活性剂具有良好的抗盐能力。在分子层面上探讨表面活性剂构效关系对油-水界面张力的影响,可为三次采油中驱油用表面活性剂的筛选提供理论依据。     

低浓度表面活性剂-聚合物二元复合驱油体系的分子模拟与配方设计

 采用耗散颗粒动力学（DPD）方法在介观层次上模拟了表面活性剂烷基苯磺酸盐在油-水界面的排布行为,考察了分子结构、油相等因素对界面密度和界面效率的影响,探讨了利用表面活性剂复配协同效应提高界面活性的机理。实验研究了表面活性剂类型、油相、表面活性剂复配等对油-水界面张力的影响。结果表明,“阴-非”表面活性剂复配可使油-水界面张力降低1个数量级。根据分子模拟和实验研究结果,结合孤东七区试验区原油特点,提出了“0.3%”石油磺酸盐 + 0.1%表面活性剂1^#+0.15%聚合物"的二元复合驱配方,可使油-水界面张力降低至2.95×10^-3 mN/m,物理模拟实验提高采收率高达18.1%。     

阴离子双子表面活性剂GA8-4-8油水界面张力研究

表面活性剂的油水界面张力是评价其提高原油采收率能力的重要指标.采用旋转滴界面张力仪测定了阴离子双子表面活性剂GA8-4-8溶液与油相间的界面张力,考察了油相类别、温度、pH值、盐类和矿化度对其油水界面张力的影响.结果表明,GA8-4-8溶液在不同油相的油水界面表现出不同的界面活性,质量浓度为100 mg/L的GA8 -4 -8溶液与煤油间的油水界面张力达1.4×10-3 mN/m;升高GA8-4-8溶液的温度(30～70℃),有利于其降低油水界面张力;GA8-4-8溶液在pH值为7时,界面张力最低;GA8-4 -8溶液中加入单一无机盐NaCl及高矿化度地层水(质量浓度为50～250 g/L)均能有效提高其降低油水界面张力的能力,单一 CaCl2对其影响较小.GA8 -4 -8溶液在不同矿化度下均具有良好的界面活性,可满足高温、高矿化度油藏条件下提高原油采收率的需要.     

The influence of oil property on interfacial tension

Abstract

This paper researches the oil property from three different districts in Daqing Oilfield. And then the sulfur contents in crude oil and emulsified oil is tested to explore the dissolution of surfactant into oil phase. Furthermore, the influence of oil property on the interfacial tension and oil displacement effect are studied. Results indicates that, according to the theory that similarities can be solvable easily in each other, the surfactant is likely to enter the crude oil with more heavy components. And thus few of them adsorb at the oil-water interface and the activity reduces. As a result, the interfacial tension increases, which causes the oil displacement effect to become worse.     

克拉玛依油田B21井区油藏表面活性剂性能评价

为了评价克拉玛依油田B21井区二类砾岩油藏驱油用HW表面活性剂的可行性,评价了表面活性剂界面活性、稳定性、乳化性能和模拟驱油性能。结果表明：HW表面活性剂质量分数为0.1%~0.5%时,界面张力在10-2 mN/m量级,最小界面张力为0.006 0 mN/m,该表面活性剂具有良好的稳定性,长期放置界面张力不发生明显变化,有利于通过降低界面张力提高原油采收率;表面活性剂的质量分数和水油比均对其乳化性能有显著影响,乳化能力随质量分数增加而增大,破乳后析出水较为清澈且界面清晰,有利于表面活性剂驱油后的油水分离。驱油实验结果显示,质量分数为0.3%的HW表面活性剂溶液可提高采收率10.5%     

Effect of polymer concentration on the properties of the crude oil-water emulsion

Abstract

In order to clarify the stability mechanism of the crude oil-water emulsion during polymer flooding, the effect of polymer concentration on the properties of the crude oil-water emulsion is systematically investigated by laboratory experiment, including the changes of the compositions of the crude oil, the parameters of interfacial tension, interfacial electrical property, interfacial expansion rheology and interfacial shear rheology, which can be used to characterize the change of the oil-water interfacial properties under the different polymer concentration. The results show that polymer molecules can be absorbed at oil-water interface to react with the asphaltene and resin to reduce the interfacial energy, increase the modulus of interfacial expansion rheology and interfacial shear rheology, and enhance the electronegativity of the oil-water film, which is contributed to emulsification, so that the emulsion is more stable with the increase of the polymer concentration.     

含烷氧基链节的硫酸盐表面活性剂的油-水界面张力及其对原油的乳化能力

 以壬基酚、十二醇、异构十三醇为主要原料，合成了7种含烷氧基链节的硫酸盐表面活性剂。测定了以含0.1%(质量分数) 硫酸盐表面活性剂的模拟盐水与桩106-15-X18普通稠油配制的油-水体系的界面张力，并测定了上述表面活性剂对桩106-15-X18普通稠油的乳化速率。结果表明，虽然这些表面活性剂具有较高的耐盐能力，但随着分子中氧丙烯链节数逐渐增加，油-水界面张力值最小时对应的最佳NaCl含量呈降低趋势。在合成含烷氧基链节的硫酸盐表面活性剂时，可以通过控制氧丙烯链节长度，调节其在油-水体系中获得的低界面张力区的特点，使之适应不同盐含量的地层。含烷氧基链节的硫酸盐表面活性剂降低油-水界面张力的能力和其对稠油的乳化速率没有简单的对应关系。