姚同玉
（中国石油大学（华东），山东青岛 ２６６５８０）
摘 要：为了研究油藏条件对表面活性剂性质的影响，本文用ＴＨ５０００旋转滴超低界面张力仪研究了不同温度和不同盐离子浓度下，表面活性剂溶液与原油之间的油水界面张力。结果说明，本文研究的三种表面活性剂中，温度越高，阴离子表面活性剂Ｈ１０２与原油之间的界面张力越低，非离子表面活性剂Ｗ２０１与原油之间的界面张力先降低后增加，Ｇｅｍｉｎｉ季铵盐型表面活性剂Ｇ１０１与原油之间的界面张力基本不变；矿化度越高，三种表面活性剂与原油之间的界面张力越低，而且，Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等高价离子的加入使油水界面张力更易降低。比较来看，Ｇ１０１具有耐温、耐盐的良好性能。 关键词：表面活性剂；界面张力；温度；盐离子
中图分类号：ＴＥ３５７．１＋１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９８１（２０１８）０７—０００９—０３
随着各大油田开发进入后期阶段，表面活性剂
在三次采油领域具有广泛的应用，逐步体现出了更
加广阔的前景。其中表面活性剂驱、复合驱、泡沫驱
等都需要各种表面活性剂的使用，所以表面活性剂
在提高采收率中起到非常重要的作用。随着油田开
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发的进行，对表面活性剂的要求越来越高，不仅需要
具有较好的洗油效率和较低的使用浓度，还需要在
高温、高盐等条件较为苛刻的油藏中具有较好的应
五都镇中学用效果。因此，本文以油水界面张力为主要参数，研
究了温度和盐离子对表面活性剂性质的影响，以期
望对高温高盐油藏中表面活性剂的优选提供指导。
１ 实验材料和实验仪器
１．１ 实验材料
表面活性剂：实验过程所用的表面活性剂：
Ｈ１０２（阴离子表面活性剂），Ｗ２０１（非离子表面活性
剂），Ｇ１０１（Ｇｅｍｉｎｉ季铵盐型表面活性剂），均由中国
石油大学（华东）提供。
油：大庆榆树林原油，密度０．８６
气浮垫水：自制蒸馏水
盐：氯化钠，ＣａＣｌ
２，ＭｇＣｌ
２
，分析纯
１．２ 实验仪器
ＴＨ５０００旋转滴超低界面张力仪。
ＴＨ５０００旋转滴超低界面张力仪ＳＧＩ美国科诺专业界面张力仪，有主机独立运行软件双重控制功能，分析动态界面张力值以及振荡滴、粘弹系数、膨胀性质等。
１．３ 实验方法
用２０ｍｌ注射器将配好的表面活性剂溶液注入样品管，用带针头的１ｍｌ注射器抽取一定体积的样品原油，然后将其涂抹在样品管壁面上。每次在涂抹的时候注意注射器刻度，使每次注入量保持在５０μＬ。密封样品管后将其放入主机台旋转轴，用主机旋转轴压帽将旋转轴密封。在电脑上设置转速为６０００转／分钟，然后开始实验。
２ 温度对表面活性剂溶液与原油之间界面张力的影响
表面活性剂往往需要应用到不同温度的油藏中，因此本文研究了不同温度下几种表面活性剂的油水界面张力。水为蒸馏水。
２．１ 不同温度下Ｈ１０２溶液与原油之间的界面张力变化规律
Ｈ１０２表面活性剂浓度为０．３％，测试结果如图１。
从图１看出，Ｈ１０２表面活性剂溶液与原油之
９
２０１８年第７期 内蒙古石油化工
收稿日期：２０１８－０４－１０
基金项目：本文系国家自然基金项目“化学驱过程中表面活性剂的微观润湿动力学研究”（项目编号：５１２０４２００）的研究成果。
作者简介：姚同玉（１９７６—）女，汉族，山东安丘人，副教授，２００５年毕业于中科院渗流所流体力学专业，现从事多孔介质渗流物理和渗流力学等方面的教学与科研工作。
间的界面张力很快达到低值，然后随着时间的增加而降低。这是因为此表面活性剂分子在油水界面扩散速度很大，很快达到界面张力最低值，然后增大或者趋于平衡的过程。随着温度的升高，Ｈ１０２表面活性剂溶液与原油之间的界面张力逐渐降低，可能是因为温度升高后分子的动能增加，分子间的相互作用力减弱，同时升高温度也会造成液气两相之间的密度差减小。这几个原因共同促进了界面张力的减小
。
图１ 温度对Ｈ１０２溶液与原油之间界面张力的影响
２．２ 不同温度下Ｗ２０１溶液与原油之间的界面张力变化规律
Ｗ２０１表面活性剂浓度为０．３％，测试结果如图２
。
图２ 温度对０．３％Ｗ２０１表面活性剂界面张力的影响
随着时间的增加，油水界面张力先降低至最低，而后又逐渐增加。在５０℃时，在３ｍｉｎ时油水界面张力达到最低值；６０℃时，５ｍｉｎ油水界面张力达到最低值；７０℃的情况发生了变化，在１ｍｉｎ时油水界面张力即达到最低值，而后油水界面张力不断升高。比较来看，温度升高，界面张力先降低后增加，但是增加幅度很小，说明Ｗ２０１具有较好的耐温性。２．３ 不同温度下Ｇ１０１溶液与原油之间的界面张力变化规律
Ｇ１０１表面活性剂浓度为０．３％，测试结果如图３
。
图３ 温度对０．３％Ｇ１０１表面活性剂界面张力的影响
在５０℃时，随着时间的增加，油水界面张力先降低至最低，而后又逐渐增加，在３ｍｉｎ时油水界面张力达到最低值；温度升高至６０℃、７０℃时，没有明显的最低界面张力值，说明在１ｍｉｎ时即达到了最低界面张力，而后随时间增加，油水界面张力基本保持不变。比较来看，温度升高，界面张力没有明显变
化，说明温度对Ｇ１０１这种表面活性剂的界面张力影响不大。
中国气动网３ 盐离子对表面活性剂溶液与原油之间界面张力
的影响
３．１ ＮａＣｌ对表面活性剂溶液与原油之间界面张力的影响
实验中使用ＮａＣｌ调节实验过程中的矿化度，研究单价离子对油水界面张力的影响。以表面活性剂Ｗ２０１实验结果为例，
结果如图４
。图４ 氯化钠对Ｗ２０１表面活性剂溶液与原油之间界面张力的影响
ＮａＣｌ的用量不同，界面张力的不同，在实验研究的范围内，ＮａＣｌ含量越高，油水界面张力越低，在矿化度达到２０００００ｍｇ／Ｌ时，油水界面张力接近０．１ｍＮ／ｍ，
比不加盐时降低了一个数量级。对这种现象的一种解释：在低矿化度下，大多数表面活性剂在盐水相中，随着矿化度的升高，表面活性剂分子逐渐从水相中分散到油相中，从而使得界面张力不断降
０
１内蒙古石油化工 ２０１８年第７期
低。在特定的矿化度下，在水相和油相中的表面活性剂浓度相等，界面张力达到最低值。作用机理为ＮａＣｌ加入到离子型表面活性剂溶液中，从而起到了屏蔽了离子的电荷的作用，与此同时还压缩了表面活性剂离子氛厚度，并破坏了亲水基周围的水化膜，抑制了其亲水性，这是造成这现象的一个方面。另一方面两种作用都使表面活性剂易于在界面层吸附，从而使界面张力下降。当ＮａＣｌ质量浓度继续增大时，大部分表面活性剂进入油相，油水界面吸附失去平衡，导致界面张力的回升２１。
３．２ 高价离子对表面活性剂溶液与原油之间界面张力的影响
实验中使用不同浓度的ＮａＣｌ、ＣａＣｌ２和ＭｇＣｌ２组合溶液作为电解质来调节实验过程中的矿化度。每次实验中ＣａＣｌ２和ＭｇＣｌ２皆为１
０００ｍｇ／Ｌ，这两种盐和氯化钠一起组合成需要的矿化度169网
。
图５ ＣａＣｌ２和ＭｇＣｌ２对Ｗ
２０１表面活性剂溶液与原油之间界面张力的影响结果发现，加入少量的ＣａＣｌ２和ＭｇＣｌ２就能对
Ｗ２０１溶液与原油之间的界面张力产生较大的影
响。在矿化度为２０００００ｍｇ
／Ｌ时，油水界面张力达到０．９×１０－２
ｍＮ／ｍ，
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降低了２个数量级。这是因为高价离子更容易屏蔽了离子的电荷的作用，压缩表面活性剂离子氛厚度。
４ 结论
①所研究的几种表面活性剂耐温性较好，温度对表面活性剂界面张力的影响不大。②矿化度对表面活性剂的界面张力的影响比较大，随着矿化度的递增，界面张力逐渐减小，且减小十分明显。③不同种
类的盐对表面活性剂界面张力的影响比较大，ＭｇＣｌ２和ＣａＣｌ２等二价离子的加入对表面活性的界
面张力有显著减小的作用。
［参考文献］
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Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｅｍｐ
ｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｓａｌｔ ｉｏｎｓ ｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｔｅｎｓｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｒｕｄｅ
ｏｉｌＹＡＯ Ｔｏｎｇ－
ｙｕ（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｎ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｑｉｎｇｄａｏ，２６６５８０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ，ｔｈｅ ｉｎｔｅｒ－ｆａｃｉａｌ ｔｅｎｓｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ｓｏｌｕ
ｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｃｏｎｃｅｎ－ｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓａｌｔ ｉｏｎｓ ｂｙ ＴＨ５０００ｒｏｔａｔｉｎｇ ｄｒｏｐ
ｕｌｔｒａ－ｌｏｗ ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｔｅｎｓｉｏｎ ｔｅｓｔｅｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｔｅｎｓｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ａｎｉｏｎｉｃ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ Ｈ１０２ａｎｄｔｈｅ ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ ｄｅｃｒｅａｓｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｎ ｉｏｎｉｃ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ Ｗ２０１ｄｅｃｒｅａｓｅ ｆｉｒｓｔ ａｎｄ ｔｈｅｎ
ｉｎｃｒｅａｓｅ，ａｎｄｔｈｅ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｇｅｍｉｎｉ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ Ｇ１０１ｕｎｃｈａｎｇｅｄ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｓａｌｉｎｉｔｙ
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