芬兰Kibron专注表面张力仪测量技术,快速精准测量动静态表面张力

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单纯阴离子-非离子表面活性剂在不同的矿化度下的界面张力

来源:王东方 浏览 175 次 发布时间:2023-12-14

表面活性剂驱作为一种日益成熟的提高采收率的技术,越来越得到中老油田的青睐,其主要的提高采收率机理就是低界面张力。界面张力与驱油效率之间存在着一定的联系,Uren和Fahry早在1927年就指出,在原油开采中,注水驱油的效率与驱替液的表面张力成反比。1966年,Wagner等人的实验结果表明,界面张力必须低于0.07 mN/m才能提高驱油效率,进一步降低界面张力能够大幅度提高驱油效率;贾忠伟等指出较低的平衡和瞬间界面张力有利于三元复合体系提高采收率,其机理是三元复合体系的低界面张力有利于水驱后剩余油的启动和运移。唐钢等人表明,在渗透率相同的条件下,驱油体系与原油之间的界面张力越低,驱油效率越高;在驱油体系相同的条件下,具有中等渗透率岩心的驱油效率更高一些,超低界面张力并不是绝对必要的。李华斌等人指出油水动态界面张力最低值是影响驱油效果的重要因素,而不是平衡界面张力。


驱油用的表面活性剂主要有阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂。阴离子表面活性剂界面活性高,耐温性能好,但耐盐性差;非离子表面活性剂的耐盐、耐多价阳离子的性能好,但在地层中稳定性差,吸附量比阴离子表面活性剂高,而且不耐高温,价格高;两性表面活性剂可用于高矿化度、较高温度的油层,且能大大降低非离子型与阴离子型活性剂复配时的色谱分离效应,其优点越来越得到研究者的重视。本文研究了单纯阴离子-非离子表面活性剂在不同的矿化度下的界面张力,并通过驱油实验对其提高采收率的机理进行了讨论。


界面张力的测量


配置不同矿化度下质量分数为0.1%的表面活性剂溶液,在55℃条件下,利用Texas-500旋转滴界面张力仪测量原油与化学剂溶液的界面张力。测定时首先用石油密度计测量原油与化学剂溶液的密度,用Wzs-1型阿贝折光仪测量化学剂溶液的折光率,然后通过界面张力仪测量油珠在化学剂溶液中的拉伸长度及直径,并利用自主开发的软件进行图像采集和分析,从而计算出油水界面张力。


界面张力实验测定结果


为了选择合适界面张力体系来进行驱油实验,实验室内配置了矿化度分别为1,5,25,50,100 g/L,质量分数为0.2%的9AS-3-0溶液,并对其与原油之间的界面张力进行了测量。实验结果见图1。

图1 9AS-3-0在不同矿化度下的界面张力情况


由图1看出,对于不同矿化度下的9AS-3-0体系与原油之间的界面张力的最低值和动态值基本上一致,而且,随着矿化度的变大,界面张力逐渐减小。为达到较好的驱油效果,选取矿化度为25 g/L(平衡界面张力为0.25 mN/m)和矿化度为100 g/L(平衡界面张力为0.02 mN/m)的表面活性剂体系进行驱油实验。


结论


(1)通过测量不同矿化度下的阴离子-非离子表面活性剂9AS-3-0与桩西原油之间的界面张力,发现单纯表面活性剂的动态界面张力平衡值与动态界面张力最低值基本相同。


(2)实验条件下,在界面张力较大时(0.25 mN/m),水驱后提高采收率效果不明显,而界面张力较小(0.02 mN/m)的情况下,水驱后能够提高采收率4.31%。


(3)进一步验证了低界面张力是表面活性剂驱提高驱油效率的基本机理,界面张力的降低有利于洗油效率的增强,同时被洗下来的油滴堵塞流动通道,也增加了波及面积,最终提高了采收率。