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三元復合體系的界面擴張黏彈性對水驅后殘余油的乳化作用——結論
來源：實驗技術與管理 瀏覽 751 次 發(fā)布時間:2025-05-16
3三元復合體系對殘余油的乳化作用
微觀實驗過程中通過錄像系統(tǒng)實時采集圖片，根據實驗結果，總結三元復合體系對殘余油乳化的作用。
3.1三元復合體系驅替時殘余油啟動運移
3.1.1相同界面張力、不同界面擴張黏彈性的三元復合體系對殘余油的作用
體系4、體系5、體系6的界面張力超低,體系5的界面擴張模量大，體系4和體系6的界面擴張模量小。圖3給出了3個體系驅替時殘余油的啟動運移情況：體系5乳化油滴少且油滴較大;體系4和體系6乳化的油滴小且多，同時出現(xiàn)了乳化油絲現(xiàn)象。說明界面張力相同的情況下，降低界面擴張模量有利于殘余油乳化。體系4和體系6使用了不同類型的表面活性劑與堿，而界面張力與界面擴張模量相近。體系4和體系6驅替過程中殘余油的啟動運移方式相近，說明改變堿型與表活劑類型后只要三元復合體系界面性質不變，其驅替殘余油的機理不變。
圖3相同界面張力、不同界面擴張黏彈性的三元復合體系對殘余油的作用
3.1.2不同界面張力、相同界面擴張模量的三元復合體系對殘余油的作用
圖4給出了體系1—體系3在驅替過程中殘余油啟動運移的形式，體系1界面張力在10-1mN/m數量級，體系2和體系3界面張力在10-2mN/m數量級，3個體系的界面擴張模量相同。體系1驅替時殘余油乳化作用最弱，體系2和體系3在驅替時都能將殘余油大量的乳化成油滴。由此可以得到：在界面擴張模量相同的情況下，降低界面張力有利于乳化作用的發(fā)生。
3.1.3界面張力、界面擴張模量均不同的三元復合體系對殘余油的作用
圖5給出了體系2、體系3、體系5驅替過程中殘余油啟動運移的形式，體系5使油水界面張力達到超低，界面擴張模量為10 mN/m，對殘余油的乳化作用弱，只有少量的油滴形成；體系2和體系3降低油水界面張力到10-2mN/m數量級，界面擴張模量在5 mN/m左右，驅替過程中殘余油乳化成大量小油滴，乳化作用強烈。界面張力達到超低的體系5乳化殘余油的效果比界面張力10-2mN/m數量級的體系2和體系3乳化殘余油的效果差，表明界面擴張黏彈性在殘余油乳化過程中發(fā)揮重要作用。
圖4相同界面擴張模量、不同界面張力的三元復合體系對殘余油的作用
圖5不同界面張力、不同界面擴張黏彈性的三元復合體系對殘余油的作用
3.2界面張力及界面擴張黏彈性與殘余油乳化的關系
三元復合驅替時的顯著現(xiàn)象是乳化，乳化油滴的過程是將殘余油逐步采出的過程，由于這個過程是局部的，殘余油受到的阻力要比整體啟動時的阻力小很多，界面張力對乳化作用有影響，殘余油受到的黏滯力等作用足夠克服界面張力時殘余油才有可能發(fā)生形變，界面擴張黏彈性決定了殘余油形變大小和保持形變的難易程度。
微觀驅替結果表明，三元復合體系對殘余油的乳化作用隨著界面張力和界面擴張黏彈性的改變而改變。界面張力為10-1mN/m數量級、界面擴張黏彈性為3～4 mN/m的情況下，由于界面張力較大導致界面膜穩(wěn)定而不容易發(fā)生形變，殘余油很難乳化(見圖4(a))；界面張力超低，界面擴張黏彈性在10 mN/m以上的情況下，油水界面膜可以發(fā)生形變，在高界面擴張模量的作用下，形變很小并且形變后很容易恢復，殘余油的乳化作用有微弱增強(見圖3(b))；界面張力達到10-2mN/m數量級并且界面擴張模量在3～4 mN/m之間時有利于乳化發(fā)生，這時滿足了界面膜發(fā)生形變的條件，形變的難度小，發(fā)生形變后恢復原狀的作用弱，形變超過一定的程度，在界面張力的作用下殘余油極易乳化出油滴(見圖4(b)、4(c))；一種特殊的情況：界面張力超低，界面擴張模量小得無法測量時，這種情況下油水界面膜極易發(fā)生形變，形變后基本不會恢復，同時油水界面張力低界面膜的收縮作用很弱，形變很大時也不會發(fā)生界面膜的斷裂，表現(xiàn)為乳化油絲(見圖3(a)、3(c))。
從體系2(或體系3)與體系5的對比中可以得到：油水界面張力降低到10-2mN/m數量級后，繼續(xù)降低界面張力(體系5)可以使乳化發(fā)生的可能性增大，但如果界面擴張模量較大，則界面膜形變的阻力強且界面膜在形變后恢復能力也強，導致乳化作用提高有限(見圖5(c))。油水界面張力為10-2mN/m數量級時，不降低界面張力而考慮降低界面擴張模量(體系2或體系3)，低界面張力保證乳化可以發(fā)生，界面擴張模量降低使油水界面膜形變容易發(fā)生且形變發(fā)生后可以維持，最終乳化作用得到顯著增強(見圖5(a)或5(b))。超低界面張力的體系5的乳化作用比界面張力只有10-2mN/m數量級的體系2和體系3的乳化作用弱(見圖5(c)與圖5(a)、(b)比較)，說明界面張力超低的三元復合體系由于自身較高的界面擴張黏彈性，限制了驅油體系對殘余油的乳化作用，而界面張力在10-2mN/m數量級的三元復合體系降低界面擴張黏彈性后也可以很好地乳化殘余油。
綜上，界面張力和界面擴張模量綜合影響三元復合體系對殘余油的乳化作用。界面張力達到10-2mN/m數量級后殘余油可以大量乳化；且界面張力降低到10-2mN/m數量級后適當地降低三元復合體系的界面擴張黏彈性能夠顯著增強對殘余油的乳化作用；界面張力和界面擴張模量越低，乳化作用越強；隨著界面張力和界面擴張模量的降低，殘余油的乳化作用從乳化油滴向乳化油絲轉變。
4結論
(1)隨著界面張力和界面擴張模量的降低，殘余油乳化作用增強，乳化形式從乳化油滴向乳化油絲轉變。
(2)界面張力達到10-2mN/m數量級后，降低界面擴張模量可以顯著增強三元復合體系對殘余油的乳化作用，此時油水界面擴張黏彈性是選擇驅油體系時需要考慮的因素。