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低界面張力納米流體提高低滲透油藏壓裂滲吸速率和采收率（二）
來源：油田化學(xué) 瀏覽 524 次 發(fā)布時(shí)間:2024-12-06
2結(jié)果與討論
2.1表面活性劑TPHS的紅外光譜分析
TPHS表面活性劑的紅外光譜譜圖如圖2所示。其中，3351 cm-1處為分子間氫鍵、羥基O—H的伸縮振動(dòng)峰；1356 cm-1處為羥基O—H的面內(nèi)彎曲振動(dòng)峰；2880 cm-1處為甲基C—H的伸縮振動(dòng)峰；1230和1117 cm-1處為磺酸鹽S=O鍵的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰；696、762和841 cm-1處分別為苯環(huán)芳烴鄰位、間位、對(duì)位的C—H鍵的面外彎曲振動(dòng)峰；1460 cm-1處為苯環(huán)骨架C—C伸縮振動(dòng)峰；1960和2094 cm-1處為苯環(huán)上C—H的伸縮振動(dòng)吸收弱的倍頻譜，538 cm-1處為取代苯環(huán)的面外彎曲振動(dòng)峰，證明所合成的表面活性劑為目標(biāo)產(chǎn)物。
圖2表面活性劑TPHS的紅外光譜圖
經(jīng)高效液相色譜分析得出，所合成表面活性劑TPHS的純度為94.6%。
2.2表面活性劑TPHS的油水界面活性
根據(jù)吉布斯吸附理論，為了達(dá)到超低油/水界面張力，表面活性劑分別與油相和水相發(fā)生強(qiáng)的相互作用并且在油水界面達(dá)到飽和吸附。這要求表面活性劑同時(shí)具有大的親水基和疏水基。不同濃度的表面活性劑TPHS溶液與大慶原油間的界面張力如圖3所示，隨著表面活性劑TPHS質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，界面張力先減小后緩慢增大，在較大的濃度范圍內(nèi)可保持在10-1mN/m數(shù)量級(jí)。TPHS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.07%時(shí)，界面張力達(dá)到最低，為0.276 mN/m。TPHS具有較好的降低油水界面張力的能力。
圖3不同濃度表面活性劑TPHS溶液與原油間的界面張力
2.3 NaCl對(duì)表面活性劑TPHS界面活性的影響
采用不同濃度的NaCl溶液配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的表面活性劑TPHS溶液，其與原油間的界面張力見圖4。THPS溶液與原油間的界面張力隨NaCl濃度的增大先降低后增加。這是因?yàn)樵诘蚇aCl濃度下，表面活性劑分子多存在于水相中；隨著NaCl濃度的增大，表面活性劑分子從水相中慢慢分散到油相中，NaCl的加入壓縮了擴(kuò)散雙電層的厚度，破壞親水基周圍的水化膜，使表面活性劑更容易吸附在油水界面層，因而界面張力不斷下降；達(dá)到一定鹽濃度后，水相與油相中所含表面活性劑濃度接近時(shí)，可達(dá)到最低界面張力。NaCl含量繼續(xù)增加時(shí)，油水界面吸附失去平衡，界面張力上升。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，在NaCl含量在0～300 g/L范圍內(nèi)，表面活性劑TPHS溶液與原油間的界面張力均能保持在10-1mN/m數(shù)量級(jí)，說明表面活性劑TPHS具有優(yōu)良的抗鹽能力。
圖4含不同濃度NaCl的TPHS溶液與原油間的界面張力（TPHS質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%）
2.4 TPHS復(fù)配體系的界面活性與潤(rùn)濕性
表面活性劑之間通過復(fù)配可以彌補(bǔ)其性能單一的缺點(diǎn)。陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑的復(fù)配使其具有良好的協(xié)同效應(yīng)，既可彌補(bǔ)陰離子表面活性劑不耐鈣鎂離子的不足，又可以提高非離子表面活性劑的濁點(diǎn)。由于TPHS的親水基為非離子基團(tuán)，復(fù)配陰離子表面活性劑AOS可以提高表面活性劑的濁點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示，TPHS與AOS復(fù)配后，濁點(diǎn)大大提高；TPHS在地層吸附量較大，復(fù)配納米SiO2在減少地層吸附的同時(shí)可以提高滲吸速率。0.1%TPHS、0.05%SiO2、0.1%TPHS+0.2%AOS和0.1%TPHS+0.2%AOS+0.05%SiO2體系與原油間的界面張力及其在親水載玻片上的接觸角測(cè)試結(jié)果如表1所示。在80℃下，復(fù)合體系0.1%TPHS+0.2%AOS和0.1%TPHS+0.2%AOS+0.05%SiO2與原油間的界面張力均達(dá)到10-2mN/m數(shù)量級(jí)，與TPHS單一表面活性劑相比，復(fù)配體系更有效地降低了油水界面張力。在納米SiO2與表面活性劑的協(xié)同作用下，低張力納米流體（0.1%TPHS+0.2%AOS+0.05%SiO2）在親水載玻片上的接觸角遠(yuǎn)大于單獨(dú)納米SiO2或表面活性劑的溶液的。這是因?yàn)楸砻婊钚詣┰诩{米SiO2顆粒表面的吸附使得玻璃表面親水性能減弱，因而使得接觸角增大，這一現(xiàn)象說明低張力納米流體有較好的潤(rùn)濕性能。
表1復(fù)配體系的界面活性與潤(rùn)濕性測(cè)試