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表面活性劑和聚合物、堿濃度對動態(tài)界面張力值影響
來源：當(dāng)代化工 瀏覽 672 次 發(fā)布時(shí)間:2025-08-13
通過使用界面張力儀，測定了弱堿、表面活性劑和聚合物（ASP）三元復(fù)合驅(qū)油體系在大慶油田下的界面張力情況。實(shí)驗(yàn)表明，在一般情況下，堿濃度對體系界面張力值影響較大，同等聚合物濃度、表面活性劑濃度條件下，堿的濃度越高，界面張力值越低，能更快的達(dá)到較低的界面張力值；石油磺酸鹽+聚合物500 mg/L+1.2%Na2CO3復(fù)配體系的動態(tài)界面張力值，穩(wěn)定10-3至10-2數(shù)量級之間。弱堿能夠較好的降低界面張力。
目前，分布在我國的主要油田在經(jīng)歷過長期注水開發(fā)之后，造成含水率快速的上升。雖然如此，但是在油層中仍有相當(dāng)?shù)膬α吭蜏?。針對這個(gè)問題，必須找到一種更行之有效的方法來提高原油的采收率。從20世紀(jì)20年代末期到30年代初期，通過表面活性劑的方法來使原油采收率提高的研究就已經(jīng)開始了。使用表面活性劑的方法驅(qū)油為原油儲量得到進(jìn)一步的開發(fā)利用展示了寬廣的前景。但通過表面活性劑單獨(dú)使用來驅(qū)油的方法有著以下諸多缺點(diǎn)：
（1）吸附損失較重；
（2）波及系數(shù)低；
（3）活性劑用量大；
（4）驅(qū)油效率差；
（5）成本高。
在這樣的背景下，研究者們又先后提出了表面活性劑—聚合物方法，表面活性劑—堿以及堿—聚合物聯(lián)合驅(qū)替法，新的表面活性劑方法。在此本文采用的是由濃度不同的石油磺酸鹽構(gòu)成的表面活性劑建立的三元復(fù)合體系，分析在不同條件下，變化堿和表面活性劑濃度，進(jìn)而對界面張力的變化的影響。這種分析對發(fā)展三元復(fù)合體系驅(qū)油技術(shù)有重要作用。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1實(shí)驗(yàn)材料及儀器
（1）實(shí)驗(yàn)原油：大慶油田采油一廠脫水原油，瀝青質(zhì)含量40%，密度850 kg/m3，45℃下粘度為70.5 mPa·s。
（2）實(shí)驗(yàn)用水：實(shí)驗(yàn)用水為實(shí)驗(yàn)室人工配置鹽水，礦化度為3 700 mg/L。
（3）化學(xué)藥劑：甜菜堿型表面活性劑，有效含量40%；大慶煉化1 900萬分子量聚合物，石油磺酸鹽SS，有效含量40%；重烷基苯石油磺酸鹽SY，有效含量50%；碳酸鈉（Na2CO3），氫氧化鈉（NaOH）。
（4）實(shí)驗(yàn)溫度：45℃。
（5）實(shí)驗(yàn)原理與儀器：
采用芬蘭Kibron dIFT雙通道動態(tài)界面張力儀進(jìn)行界面張力測定。此張力儀的原理是：液滴通過旋轉(zhuǎn)處于一定的離心場中，這時(shí)兩種液體之間的界面張力及旋轉(zhuǎn)的速度就決定了液滴的形狀，液滴的平衡形狀通過調(diào)整轉(zhuǎn)速得到改變，而使液滴以一定的角速度自轉(zhuǎn)，這時(shí)通過離心力、重力以及界面張力的三種力量的共同作用下，在高密度的液體中，低密度的液滴能夠形成圓柱形或長橢球形液滴。這種方法可以測定出10-6mN/m的超低界面張力。
式中：IFT—界面張力，mN/m；
Δρ—油水密度差；
D—油滴無因次最大直徑；
T—每轉(zhuǎn)的時(shí)間，ms。
2結(jié)果與討論
在弱堿三元界面張力分析實(shí)驗(yàn)中，分別變換石油磺酸鹽SS的濃度、以及碳酸鈉（Na2CO3）的濃度，得到不同三元復(fù)合體系與大慶原油間的動態(tài)界面張力值，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：
SS表面活性劑濃度為0.05%的復(fù)合體系界面張力較表面活性劑濃度分別為0.10%和0.20%的復(fù)合體系高很多，隨著時(shí)間的增加，該弱堿復(fù)合體系的界面張力值下降幅度較大。
由圖1-2可以看出，堿濃度對體系界面張力值影響較大，在同等表面活性劑濃度以及聚合物濃度條件下，隨著堿的濃度升高，界面張力值會相應(yīng)的降低，更快的達(dá)到較低的界面張力值；隨著表面活性劑濃度上升，界面張力性能變好。
圖1石油磺酸鹽+聚合物500 mg/L+1.2%Na2CO3復(fù)配體系的動態(tài)界面張力（mN/m）
SS表面活性劑濃度為0.05%的復(fù)合體系在0～15分鐘內(nèi)，界面張力急劇下降，之后緩慢下降逐漸趨于平穩(wěn)；表面活性劑濃度為0.1%的復(fù)合體系在0～45 min內(nèi)界面張力急劇下降，而后趨于平穩(wěn)；表面活性劑濃度為0.2%的復(fù)合體系在0～30 min內(nèi)界面張力急劇下降，之后下降緩慢并趨于平穩(wěn)，且該弱堿復(fù)合體系的界面張力值穩(wěn)定10-3至10-2數(shù)量級之間。
圖2石油磺酸鹽+聚合物500 mg/L+0.8%Na2CO3復(fù)配體系的動態(tài)界面張力（mN/m）
3結(jié)論
（1）堿濃度對體系界面張力值影響較大。
（2）同等聚合物濃度、表面活性劑濃度條件下，堿的濃度越高，界面張力值越低，能更快的達(dá)到較低的界面張力值。
（3）弱堿能夠較好的降低界面張力。