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鹽水溶液中，磺酸型含氟表面活性劑復合體系表、界面張力和潤濕性研究（二）
來源：油田化學 瀏覽 496 次 發布時間: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SOE質量濃度為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，而且小分子電解質能顯著增強SOE的潤濕性改變能力，而在后面的討論中發現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，提高降壓增注驅油劑的油水界面活性，降低毛細管壓力，提高驅油效率，將SOE與碳氫表面活性劑復合。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
測試發現辛基酚聚氧乙烯醚-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復合的OP-10的濃度為0.020 mmol/L。
當OP-10濃度為0.020 mmol/L時，SOE濃度對復合體系純水和鹽水（30 g/L NaCl）溶液表、界面張力的影響如圖4所示。當SOE質量濃度高于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濃度的增加趨于穩定。因此，SOE/OP-10體系適宜的復合濃度為0.168 mmol/L SOE與0.020 mmol/L OP-10，總的表面活性劑質量濃度為0.113 g/L。對于該復合體系，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。當單組分SOE、OP-10與復合體系表面活性劑總質量濃度（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，也高于復合體系的油水界面張力。因此，復合體系中SOE在明顯低于ccmc的用量下，復合體系比單組份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具有良好的協同效應。由于OP-10的表面活性較弱，導致復合體系的表面活性略微提高，但這不影響驅油效率的提高，因為在超低滲透油藏驅油中，影響毛細管壓力的參數是油水界面張力，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更強，這與SOE的潤濕性行為是相反的。對于復合體系，在SOE質量濃度為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。測試發現，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，對于復合體系而言，鹽的加入對復合體系接觸角的影響規律與單組份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濃度對復合體系純水和鹽水溶液接觸角的影響