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鹽水溶液中，磺酸型含氟表面活性劑復(fù)合體系表、界面張力和潤濕性研究（二）
來源：油田化學(xué) 瀏覽 94 次 發(fā)布時間:2025-07-16
2.3 SOE的潤濕性行為
純水和30 g/L NaCl溶液的接觸角隨SOE濃度的變化如圖3所示。SOE鹽水在ccmc（0.4 g/L）時的接觸角為75.63°，遠高于水的接觸角48.33°。SOE鹽水溶液的接觸角明顯高于純水溶液。例如，當(dāng)SOE質(zhì)量濃度為0.1 g/L時，30 g/L NaCl的加入使得溶液的接觸角從55.89°顯著增加到68.05°。這表明含氟碳鏈的SOE能顯著增加砂巖表面的水相非潤濕性，而且小分子電解質(zhì)能顯著增強SOE的潤濕性改變能力，而在后面的討論中發(fā)現(xiàn)碳氫表面活性劑卻使玻璃表面的水相非潤濕性減弱。隨著SOE濃度的增加，在玻璃表面上吸附的含氟表面活性劑分子增加，憎水性增強，使得溶液的接觸角增大。在鹽水溶液中，由于Na+的靜電屏蔽作用，含氟表面活性劑分子更緊密地排列在玻璃表面上，憎水性進一步增強，這使得接觸角明顯增加。
圖3 SOE濃度對純水和30 g/L NaCl溶液接觸角的影響
2.4碳氫表面活性劑對SOE溶液行為的影響
為了減少含氟表面活性劑SOE的用量，提高降壓增注驅(qū)油劑的油水界面活性，降低毛細管壓力，提高驅(qū)油效率，將SOE與碳氫表面活性劑復(fù)合。另外，由于靜電相互作用，陽離子碳氫表面活性劑會吸附在帶負電荷的砂巖表面，造成表面活性劑的損耗，因此，只研究了油田常用的非離子和陰離子型碳氫表面活性劑對SOE表、界面活性和潤濕性的影響。
2.4.1辛基酚聚氧乙烯醚-10的影響
測試發(fā)現(xiàn)辛基酚聚氧乙烯醚-10（OP-10）在純水溶液中的ccmc為0.08 mmol/L（0.052 g/L），該濃度下溶液的表、界面張力分別為30.16 mN/m和5.68 mN/m；OP-10在30 g/L NaCl溶液中的ccmc為0.020 mmol/L（0.013 g/L），該濃度下溶液的表、界面張力分別為31.89 mN/m和8.61 mN/m。因此，選擇與SOE復(fù)合的OP-10的濃度為0.020 mmol/L。
當(dāng)OP-10濃度為0.020 mmol/L時，SOE濃度對復(fù)合體系純水和鹽水（30 g/L NaCl）溶液表、界面張力的影響如圖4所示。當(dāng)SOE質(zhì)量濃度高于0.1 g/L（0.168 mmol/L）時，在純水和鹽水溶液中，表、界面張力均隨SOE濃度的增加趨于穩(wěn)定。因此，SOE/OP-10體系適宜的復(fù)合濃度為0.168 mmol/L SOE與0.020 mmol/L OP-10，總的表面活性劑質(zhì)量濃度為0.113 g/L。對于該復(fù)合體系，純水溶液的表、界面張力分別為19.87 mN/m和3.49 mN/m，鹽水溶液的表、界面張力分別為18.63 mN/m和1.98 mN/m。當(dāng)單組分SOE、OP-10與復(fù)合體系表面活性劑總質(zhì)量濃度（0.113 g/L）相同時，鹽水溶液的油水界面張力分別為5.32 mN/m和5.54 mN/m，而且SOE在ccmc（0.4 g/L）下鹽水溶液的油水界面張力為2.81 mN/m，也高于復(fù)合體系的油水界面張力。因此，復(fù)合體系中SOE在明顯低于ccmc的用量下，復(fù)合體系比單組份SOE顯示了更好的界面活性。與單組份SOE溶液相比，SOE/OP-10體系既明顯減少了SOE的用量，又降低了溶液的界面張力，說明SOE與OP-10具有良好的協(xié)同效應(yīng)。由于OP-10的表面活性較弱，導(dǎo)致復(fù)合體系的表面活性略微提高，但這不影響驅(qū)油效率的提高，因為在超低滲透油藏驅(qū)油中，影響毛細管壓力的參數(shù)是油水界面張力，而不是表面張力。
圖4 OP-10加量為0.020 mmol/L時SOE濃度對復(fù)合體系純水和鹽水溶液表、界面張力的影響
OP-10濃度為0.020 mmol/L時，SOE濃度對復(fù)合體系純水和鹽水（30 g/L NaCl）溶液接觸角的影響如圖5所示。單組分OP-10在濃度為0.020 mmol/L時，純水和鹽水溶液的接觸角分別為45.16°和43.27°，均低于水的接觸角48.33°。說明OP-10的加入能減弱水相的非潤濕性，而且在鹽水中這種效應(yīng)更強，這與SOE的潤濕性行為是相反的。對于復(fù)合體系，在SOE質(zhì)量濃度為0.1 g/L時，純水和鹽水溶液的接觸角分別為62.56°和60.08°，當(dāng)SOE加量高于0.1 g/L時，純水和鹽水溶液的接觸角均趨于平穩(wěn)。測試發(fā)現(xiàn)，0.113 g/L（0.175 mmol/L）OP-10鹽水溶液的接觸角為30.32°，而在相同總用量（0.113 g/L）的條件下，SOE/OP-10復(fù)合體系的接觸角明顯較高；0.113 g/L SOE鹽水溶液的接觸角為68.32°，與之相比，復(fù)合體系鹽水溶液的接觸角降低了8°。這表明在鹽水溶液中，OP-10的加入使得接觸角減小，但復(fù)合體系仍然能顯著增加巖石表面的水相非潤濕性。另外，對于復(fù)合體系而言，鹽的加入對復(fù)合體系接觸角的影響規(guī)律與單組份SOE相反，這是由于鹽對碳氫鏈的影響超過了對氟碳鏈的影響。
圖5 OP-10加量為0.020 mmol/L時SOE濃度對復(fù)合體系純水和鹽水溶液接觸角的影響