低界面張力起泡劑篩選

吳 奇，薛汶舉，王子雨，吳俁昊，龔章晟

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低界面張力起泡劑篩選

吳 奇，薛汶舉，王子雨，吳俁昊，龔章晟

（長江大學石油工程學院，湖北 武漢 430100）

表面活性劑吸附在油水界面上，使油水的界面張力降低，減小粘附功，從而提高了洗油能力，所以從油田提高采收率的角度看，表面活性劑溶液的配置與篩選起到十分重要作用。不同表面活性劑不僅對油水界面張力降低程度不同，而且起泡性能也各有差異。針對16種不同的表面活性劑，采用改進Ross-Miles法和TX-500C旋轉滴界面張力儀，從起泡性能和降低油水界面張力兩個方面來篩選出理想的起泡劑。根據實際的操作和實驗結果，HK-MAC、KB-6等表面活性劑起泡性能強；JVR-35、2011040301等能更好地降低油水界面張力；但從表面活性劑的起泡性能和油水界面張力兩個方面來考慮JVR-35表面活性劑最佳。

表面活性劑；起泡性能；油水界面張力；篩選

隨著油田開發進入中后期，一次采油和二次采油采收率僅在40%左右，大部分原油滯留在地層中有待開采，因此三次采油提高采收率技術開發應用勢在必行。泡沫屬于多項分散體系，具有“堵大孔不堵小孔，堵水不堵油”的特點，既能擴大低滲透率地層的波及體積，達到高低滲透率地層同時推進的效果，又能很好的控制水油流度比。另外，泡沫中含有一定濃度的表面活性劑溶液，可有效降低油水界面張力和改善巖石孔隙表面潤濕性，降低毛管作用力，可有效提高洗油效率，降低地層殘余油飽和度。因此泡沫驅有望成為進一步提高采收率的有效后續接替技術。

泡沫驅關鍵技術是起泡劑的選擇。高春寧等[1]報道的8種驅油用起泡劑，泡沫性能優良，但耐溫性較差，油水界面張力較高。梅海燕等報道的氣驅用起泡劑，溫度為84℃時，半衰期可達60min[2]，具有較強泡沫性能，但未涉及低界面張力性能。王喻等報道的泡沫驅油用起泡劑W-10，90℃起泡體積為645mL，界面張力為0.804mN/m，但半衰期僅為10min[3]。起泡劑運用到驅油中要求起泡劑擁有高的起泡和穩泡能力；此外為了更好地提高泡沫驅提高采收率的效果，要求起泡劑應具有大幅降低油水界面張力的能力。因此，有必要開展低界面張力起泡劑篩選工作。

1 實驗部分

1.1 實驗材料及儀器

1.1.1 實驗材料

（1）實驗所用表面活工業品TJ-03、TJ-06、TJ-118、KB-6、JVR-35、M2046、20110702、驅油劑01、QRB-30、LED、TJ-307、CK5B、AK-3、JVC-35、CH5K、HK-MAC均由長江大學石油工程學院提供。

（2）實驗所用礦化度水模擬河南油田某區塊地層水，其水質組分及含量如表1所示。

表1 某油田產出水組分及含量

（3）實驗所用原油取自河南油田某井產出油，60℃下原油黏度為38.9mPa·s。

1.1.2 實驗儀器

實驗所用儀器包括TX-500C旋轉滴界面張力儀(美國CNG公司)、2512改進型Ross-Miles泡沫儀（上海隆拓儀器設備有限公司）、電子天平（上海上天精密儀器有限公司）、恒溫水浴鍋（天津科諾儀器設備有限公司）。

1.2 實驗方法

1.2.1 溶液配制

稱取一定量的表面活性劑，加入現場區塊的地層水中，1L容量瓶定容備用。

1.2.2 泡沫性能評測定

將16種表面活性劑配制成濃度為4000mg/mL的溶液，取250mL的溶液，參考GB/T 74262—94《表面活性劑—發泡力的測定—改進Ross-Miles法》，預先將試液加熱到40℃，自刻度管底部注入約50mL的樣品溶液，將儀器上的液滴管注滿200mL樣品試液，打開滴管液的活塞，試液從高450mm、內徑為2.9mm的細孔中垂直流下。當滴液管中的溶液剛流完時，記錄下泡沫的最大起泡高度和時間0，每10min記1次泡沫高度，直到泡沫體積為開始的一半時結束，記下時間1，而1-0=?，即半衰期?。

1.2.3 油水界面張力測定

本實驗采用TX-500C旋轉滴界面張力儀來測定表面活性劑的油水界面張力。

根據儀器的操作手冊，設置儀器溫度為50℃，然后清洗測量管，將50mL的表面活性劑溶液和大小合適的油滴注滿測量管中；將儀器轉速調至為

6000r/min，調節攝像裝置，使油滴正好處于屏幕正中來觀察油滴的位置，根據油滴的高度和長度的動態變化分別測出油水的初始界面張力，穩態界面張力，和最低界面張力。

2 試驗結果與分析

2.1 表面活性劑泡沫性能結果

根據相關操作手冊，利用羅氏泡沫測定儀測出表面活性劑泡沫的最大起泡高度max和泡沫析液半衰期?。

大慶油田研究院趙國璽等人提出能夠綜合評價泡沫性能的指標，即泡沫綜合指數q。

為了更直觀和更合理地評價泡沫體系發泡性能，泡沫綜合指數考慮了泡沫體系的起泡高度（或起泡體積）和泡沫半衰期兩個指標[5]。各種表面活性劑溶液的起泡性能和穩泡性能，結果見表2。

根據相關操作手冊，利用羅氏泡沫測定儀測出表面活性劑泡沫的最大起泡高度和泡沫析液半衰期的結果如表2所示。

表2 表面活性劑泡沫性能結果

同時依據泡沫綜合指數的大小，可以依次將泡沫分為超強>1500）、強（1500~1000）、中（1000~500）、弱（<500）四個等級[6]。屬于弱泡沫表面活性劑有CH5K、JVC-35、CK5B、AK-3；屬于中泡沫表面活性劑有HK-MAC、KB-6；驅油劑01、QRB-30屬于強泡沫表面活性劑；其他的為超強泡沫表面活性劑。由此可知所取的表面活性劑中大多數為超強泡沫表面活性劑。

2.2 界面張力測試結果

在油田化學課本中，我們知道

式中：——粘附功；

——油水界面張力；

——油對地層表面的潤濕角。

從上面的粘附功公式可以看出，油水界面張力的降低，意味著粘附功的減少，即油易從地層表面被洗下來，來提高洗油效率[7]。

表面活性劑在油水界面上吸附，可低油水的界面張力。所以在選擇表面活性劑時，很有必要選擇能夠降低油水界面張力的表面活性劑。根據查閱相關資料和文獻，一般要求達到10-2mN/m的油水界面張力作為底界面張力，將10-3mN/m數量級以下作為超級界面張力的范疇。

根據TX-500C旋轉滴界面張力儀操作手冊，測出表面活性劑的油水界面張力的測試結果，如圖1所示

圖1 油水界面張力的結果

從圖1得出，TJ-118、QRB-30、驅油劑01、TJ-307、TJ-06這些表面活性劑油水界面張力不穩定，在不同的時間內處于在不同的數值；使用TJ-03、HK-MAC表面活性劑雖然在不同的時間內處于在一定穩定的數值范圍內，但油水界面張力只達到10-1mN/m，但未達到10-2mN/m低界面張力的范疇；LHSB35雖然能使油水界面張力達到低界面張力的范籌，但同樣也是油水界面張力時刻在變化，不太穩定；其余的表面活性劑均能使油水界面達到低界面張力的范疇，同時油水界面張力變化不大，比較穩定，其中使用CK5B表面活性劑最佳，油水界面張力為0.025~0.027mN/m。

經過對近十年人民調解工作的回顧、文獻查閱、數據分析，結合一年多的調查走訪，本文主要圍繞多元矛盾糾紛化解機制下的人民調解工作現階段出現的主要問題、具體原因分析以及需要作出的理念調整和應對策略作出論述。

2.3 篩選結果

由上述結論和結果可以看出，從表面活性劑的起泡性能和油水界面張力兩個方面來考慮，JVR-35表面活性劑最佳；此外2011040301、LED、M2046、KB-6這些表面活性劑也是不錯的選擇。

3 結束語

本次實驗從表面活性劑的起泡性能和降低油水界面張力兩個方面來篩選出理想的起泡劑。其中，利用泡沫綜合指數來評價表面活性劑的起泡性能，采用 TX-500C旋轉滴界面張力儀測試各個表面活性劑在不同時間內油水界面張力的情況。

（1）單從起泡性能來看，根據泡沫綜合指數，大部分表面活性劑為超強泡沫表面活性劑，其中JVR-35表面活性劑起泡性能最強。

（2）單從降低油水界面張力來看，使用CK5B表面活性劑時油水界面張力變化不大，比較穩定，油水界面張力為0.025~0.027mN/m效果最佳。

（3）從表面活性劑的起泡性能和油水界面張力兩個方面來考慮，JVR-35表面活性劑最佳。

參考文獻：

［1］ 高春寧，李文宏，徐飛艷，等. 長慶油田低滲透高礦化度油藏驅油用起泡劑評價[J]. 油田化學，2014，31(4)：531-537.

［2］ 梅海燕，董漢平，顧鴻軍，等. 起泡劑穩定性能評價實驗[J]. 新疆石油地質，2004，25(6)：644-646.

［3］ 王喻，王沖，牛忠曉，等. 泡沫驅油中起泡劑W-101的篩選與評價[J]. 石油化工高等學校學報，2013，26(5)：50-54.

［4］GB/T 74262—94. 表面活性劑—發泡力的測定—改進Ross-Miles法[S]. 上海：國家技術監督局，2004.

［5］ 趙江玉，蒲萬分，李一波，等. 耐高溫高鹽泡沫體系篩選與性能評價[J]. 油田化學，2014，32(4)：65-69.

［6］ 歐陽向南，唐善法，胡小東，等. 低界面張力泡沫驅油體系研究與性能評價[J]. 精細石油化工進展，2012，13(8)：30-35.

［7］ 油田化學[M]. 中國石油大學出版社，2010：104-105.

Screening of Low Interfacial Tension Form Agents

，，，，

(School of Petroleum Engineering, YangtzeUniversity, Hubei Wuhan 430100, China)

Surfactant can be adsorbed on the oil-water interface to reduce the oil-water interfacial tension, which can decrease the adhesion work to improve the ability of washing oil. So the configuration and screening of the surfactant solution play a important role in improving oil recovery. Not only is the extent of different surfactant reducing oil-water tension different, but also the foaming property of surfactant varies from one to another. Aiming at 16 different kinds of surfactants, improved Ross-Miles method and TX-500c spinning drop interfacial tensiometer were used to screen out ideal foaming agent respectively from the aspects of the surfactant foam performance and reducing the oil-water interfacial tension. The actual operation and experimental results show that, the foaming ability of HK-MAC,KB-6 is great, surfactants JVR-35 and 20110702 can better reduce the oil-water interfacial tension. But from the aspects of the foaming properties of surfactants and reducing oil-water interfacial tension,JVR-35 is the best.

surfactant; foamingproperties; interfacial tension; screening

TQ 423

A

1671-0460（2016）09-2081-03

2016-03-31

吳奇（1990-），男，湖北荊州人，2014 年于長江大學石油工程研究生院，碩士在讀，研究方向：從事儲層改造及非常規油氣開采研究。E-mail：125473567@qq.com。