注水吞吐工藝已經(jīng)成為低滲透油藏體積壓裂改造后裂縫發(fā)育儲層的有效開發(fā)方法。低滲透天然裂縫油藏水驅(qū)的主要機理是水滲吸進入低滲多孔介質(zhì)中將原油頂替到裂縫中采出，而加入的表面活性劑吸附在巖石表面改變了油藏的潤濕性，加快了自發(fā)滲吸過程。Mohanty等在致密油藏表面活性劑滲吸實驗研究中發(fā)現(xiàn)：低濃度表面活性劑將致密砂巖表面由油濕性轉(zhuǎn)變?yōu)樗疂裥?，潤濕性改變越強，滲吸采收率越大；油水界面張力越低，油水置換或滲吸速率越快。此外，納米材料應(yīng)用于提高采收率具有使用濃度低，潤濕反轉(zhuǎn)作用強的特點；但是，油藏高溫高鹽環(huán)境下，納米顆粒穩(wěn)定性降低，容易聚結(jié)沉降；通過表面活性劑在納米顆粒表面的原位吸附，可以提高納米顆粒的表面電荷和空間位阻，從而提高納米顆粒的穩(wěn)定性。

本文研制了低界面張力陰非離子表面活性劑三苯乙烯基聚氧乙烯醚羥丙基磺酸鈉（TPHS），并將其與AOS、納米SiO2顆粒復(fù)配構(gòu)筑了一種低界面張力納米流體，即TPHS-AOS-納米SiO2復(fù)配體系，使用靜態(tài)滲吸實驗優(yōu)化了低界面張力納米流體配方，采用動態(tài)滲吸實驗研究了低界面張力納米流體吞吐提高采收率效果。從改變巖石潤濕性、降低界面張力和結(jié)構(gòu)分離壓機理3個方面研究了低界面張力納米流體提高采收率的機理。本文研究可為低滲透（6.8×10-3～45×10-3μm2）油藏壓裂改造后的注水吞吐提高采收率提供技術(shù)支撐。

1實驗部分

1.1材料與儀器

壬基酚聚氧乙烯醚OP-50、三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚-25，江蘇海安石油化工廠；醇醚羧酸（鹽）表面活性劑AEC、十二烷基甜菜堿C12BE，上海發(fā)凱化工有限公司；α-烯基磺酸鈉（AOS），中輕化工股份有限公司；Gemini季銨鹽陽離子雙子表面活性劑12-2-12，河南道純化工技術(shù)有限公司；納米二氧化硅（平均粒徑15 nm，純度99.5%）、正庚烷、三氟化硼乙醚、NaOH、環(huán)氧氯丙烷、亞硫酸納、二甲亞砜，均為分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；濃鹽酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù)36.4%），分析純，信陽市化學(xué)試劑廠，實驗用油為大慶油田龍西塔區(qū)塊原油，密度0.8629 g/cm3（20℃），黏度4.85 mPa·s（80℃），酸值0.08，屬低硫中質(zhì)石蠟基原油，含飽和烴55%～72%，芳烴13%～23%，非烴10%～30%，瀝青質(zhì)0.5%～2.0%；實驗巖心為大慶低滲透油藏天然巖心，滲透率5×10-3～45×10-3μm2，孔隙度15%～20%，尺寸φ2.5 cm×7 cm。實驗用填砂管，尺寸φ2.5 cm×30 cm，選用60～80目石英砂填制。

RE-25A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，；JC2000接觸角測定儀；Brook Vertex70V型傅里葉變換紅外光譜儀；TX-500C型全量程旋轉(zhuǎn)滴界面張力測量儀；薩伽顯微鏡專業(yè)載玻片，76.2×25.4×1.2（mm）；1100型高效液相色譜；高溫高壓驅(qū)替實驗裝置。

1.2“一鍋煮”法制備表面活性劑TPHS

采用“一鍋煮”法制備表面活性劑，合成路線如圖1所示。將一個帶有機械攪拌器，回流冷凝管和恒壓滴液漏斗的500 mL三頸瓶置于80℃的恒溫水浴中，先后加入92 g的三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚-25和75 mL的正庚烷，向攪拌后形成的溶液中加入2 mL的三氟化硼乙醚催化劑，用恒壓滴液漏斗滴加過量的環(huán)氧氯丙烷溶液，滴加完后升溫至90℃反應(yīng)3 h；然后滴加20%NaOH水溶液，維持反應(yīng)體系的pH值在7.5～9，TLC監(jiān)測反應(yīng)進程到原料點消失后結(jié)束反應(yīng)。向產(chǎn)物中加入二甲亞砜，溶解后過濾除去反應(yīng)中生成的鹽；用正庚烷萃取、水洗后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑；將粗產(chǎn)物溶解于乙醇中，向其中滴加100 mL的25%的亞硫酸鈉溶液，分批加入6 mol/L的鹽酸溶液維持反應(yīng)體系的pH值在7～9，在80℃的恒溫水浴中繼續(xù)反應(yīng)過夜，將反應(yīng)物用熱的異丙醇萃取后過濾除去無機鹽，將濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑得到黃色產(chǎn)物三苯乙烯基聚氧乙烯醚羥丙基磺酸鈉，即為表面活性劑TPHS。

圖1表面活性劑TPHS的合成路線

1.3表征與測試

（1）紅外光譜、高效液相色譜表征

將合成產(chǎn)物經(jīng)過透析后冷凍干燥，采用KBr壓片法制樣，使用BROOK Vertex70V傅里葉變換紅外光譜儀對樣品在波數(shù)400～4000 cm-1范圍內(nèi)進行掃描。

使用高效液相色譜儀分析所合成表面活性劑TPHS，采用Dionex Acclaim HPLC色譜柱，以腈和醋酸銨緩沖液作為梯度洗脫流動相。

本實驗結(jié)果與王冬梅等人利用了混合菌群對原油污染的土壤進行了生物修復(fù)過程相一致，即在生物降解的前期，菌群對中鏈、長鏈烴的降解效果較好；而在降解的后期，菌群對短鏈烴的降解效果較強.

（2）界面張力測試

參照中國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5370—2018《表面及界面張力測定方法》，采用旋滴法在80℃、5000 r/min轉(zhuǎn)速下測試不同濃度的表面活性劑TPHS溶液及TPHS/納米SiO2復(fù)配溶液與大慶原油間的界面張力。

（3）接觸角測試

采用接觸角測定儀測試低張力納米流體溶液體系在載玻片表面的接觸角。

（4）耐鹽性能評價

采用不同濃度的NaCl溶液配制表面活性劑溶液，測定在不同礦化度下的表面活性劑溶液與大慶原油間的界面張力，考察表面活性劑TPHS的耐鹽性能。

（5）濁點測試

參照GB/T 5559—2010中非離子表面活性劑濁點實驗方法，將裝有0.5%TPHS和0.5%TPHS+0.5%AOS水溶液的試管置于水浴鍋中緩慢升溫，溶液剛變渾濁所對應(yīng)的溫度即為該測試樣的濁點。

（6）靜態(tài)滲吸實驗

（7）動態(tài)滲吸驅(qū)油實驗

①將填砂管抽真空、飽和水后測定其滲透率以及孔隙度；②將模擬巖心放入80℃的恒溫風(fēng)箱中，以低流速（0.1 mL/min）飽和原油后關(guān)閉出口端閥門靜置老化24 h備用；③以0.1 mL/min的注入速率注入1 PV的0.1%TPHS+0.2%AOS表面活性劑驅(qū)油體系，記錄產(chǎn)液量、產(chǎn)油量，計算采收率。

為了便于對比，在表面活性劑驅(qū)油實驗結(jié)束后將填砂管用甲苯/乙醇洗凈，并用高溫氮氣烘干，再按照以上步驟開展低張力納米流體驅(qū)油實驗。