化学驱提高石油采收率的生产实践涉及诸多与胶体界面化学相关的过程，石油中天然存在的活性组分是影响上述过程的重要因素。石油中的酸性组分是公认的界面活性最强的组分，对油-水界面张力的降低贡献较大，而沥青质组分则是最重要的成膜物质，与乳状液稳定性和破乳过程密切相关。疏水改性聚丙烯酰胺通过聚合物分子间的疏水作用形成网络结构，具备良好的增黏效果和抗温抗盐能力，是提高高温高盐油藏石油采收率的重要化学剂。不过，疏水改性后的聚合物具有一定界面活性，其在界面上的吸附会强烈改变界面层性质，从而影响提高石油采收率生产实践中的乳化、油墙形成、采出液处理等过程。因此，研究疏水改性聚丙烯酰胺与原油中重要活性组分在油-水界面上的相互作用，具有较强的理论价值和实际意义。

界面扩张流变研究吸附膜受到扰动时的张力响应，扩张流变参数可以反映活性分子在界面及其附近扩散交换、取向变化、重排、形成聚集体等微观过程的信息，是目前考察吸附分子界面行为的有力手段。虽然原油活性组分界面膜的扩张流变性质日渐受到关注，但对活性组分与驱油聚合物间相互作用的扩张流变研究还很缺乏。笔者曾采取小幅周期振荡技术研究了现场用疏水改性聚丙烯酰胺与原油中酸性组分和沥青质的界面相互作用，获得了初步认识。不过，小幅周期振荡技术应用频率范围较低，尚无法获得全面的界面微观过程的信息。在本研究中，笔者采用界面张力弛豫法，通过对受扰动界面的张力衰减曲线进行多指数拟合，计算得到界面扩张流变参数的全频率谱，深入探讨了疏水改性聚合物与石油酸和沥青质间的相互作用。

1界面张力弛豫法理论基础

本研究中采用界面张力弛豫法，通过对受扰动界面张力衰减曲线拟合获得界面张力改变量随时间变化的函数关系，再经过Fourier变换，计算得到界面扩张参数的全频率谱，从而获得界面上活性分子行为的信息。

当活性分子界面吸附膜达到平衡时，对其实施一个突然的扰动，则界面上各活性分子均会对此扰动产生响应。界面和体相间分子交换的快慢、分子在界面上排列的变化、分子间相互作用的强弱等信息均会反映在扰动停止后的界面张力衰减曲线上。典型的界面张力（Δγ）衰减曲线及其拟合曲线如图1所示。

图1典型的界面张力（Δγ）衰减曲线及其拟合曲线

对于一个存在多种弛豫过程的实际体系，由于弛豫过程具有可加和性，因此衰减曲线可以用几个指数方程的和来表示，如式（1）所示。

式（1）中，τi为第i个过程的特征频率；Δγi为第i个过程的贡献；n为总过程的个数。因此，用式（1）对界面张力衰减曲线进行拟合，可以得到界面上存在的弛豫过程的个数、每个过程的特征频率（或时间）、各个过程的贡献等信息。

对于一个幅度为ΔA的瞬间界面形变过程，在形变停止后，在一定频率下扩张频率模量的数值ε（ω）可以通过对界面张力衰减曲线的Fourier变换得到，如式（2）所示。

从式（2）变形得到扩张弹性（εd）和扩张黏性（εi）的计算公式如式（3）、（4）所示。

2实验部分

2.1样品和试剂

疏水改性聚丙烯酰胺（HMPAM），工业级，北京恒聚化工集团有限责任公司产品；3＃航空煤油，北京化学试剂公司提供，室温下与重蒸后的去离子水的界面张力约为40mN／m；原油，胜利油田采油厂高温高盐油藏采出原油；正戊烷，分析纯，天津天泰精细化学品有限公司产品；环己烷，分析纯，天津市化学试剂三厂产品；石油醚，分析纯，北京化工厂产品；二氯甲烷，分析纯，天津市康科德科技有限公司产品；实验用水为经重蒸后的去离子水，电阻率≥18MΩ·cm。

2.2原油活性组分的分离

2.2.1沥青质

称取50g原油置于3000mL广口瓶中，用1950mL正戊烷溶解，静置10d。真空抽滤，所得固体用正戊烷洗涤至滤液无色，得到沥青质组分。置于真空干燥箱干燥后称量，计算沥青质含量。

2.2.2酸性组分

称取20g原油置于三口烧瓶中，用50mL环己烷稀释，加入50mL含1.5%NaOH的乙醇-水溶液（醇／水体积比7／3）。将三口烧瓶置于恒温磁力搅拌器中，反应体系回流搅拌5h。采用分液漏斗分液，收集水相。在油相中加入上述NaOH溶液，进行回流搅拌、分液，重复操作5次，合并每次所得水相，用50mL石油醚萃取至醚相无色。水相进一步用加热套在常压下蒸发浓缩至约100mL，冰水浴冷却下用稀HCl溶液酸化至pH值为2～3。用50mL CH2Cl2萃取3次，合并萃取物后用蒸馏水多次洗涤至中性。CH2Cl2相用无水硫酸镁干燥，冷藏12h，过滤、蒸除溶剂后在真空干燥箱中干燥恒重，得到原油酸性组分。

胜利原油中沥青质及酸性组分的含量及其元素分析结果列于表1。

表1胜利原油中沥青质及酸性组分的含量及其元素分析结果

2.3界面扩张流变性质测量

采用法国IT-CONCEPT公司TRACKER型扩张流变仪，待体系完全达到平衡后，通过对悬挂气泡／液滴的突然扰动，利用滴外形分析方法测定表／界面张力响应，进行界面张力弛豫实验。扰动幅度15%，扰动时间1s。实验温度控制在（30.0±0.5）℃。