采出液的穩(wěn)定性及處理效果與油水界面性質(zhì)有關(guān)，三元復合驅(qū)弱堿與原油作用時間對油水界面性質(zhì)及采出液穩(wěn)定性有重要影響。以大慶原油模擬油、模擬水和Na2CO3溶液為研究對象，利用界面張力儀、表面黏彈性儀、Zeta電位分析儀及濁度儀，研究大慶油田三元復合驅(qū)弱堿與原油長期作用后對油水界面性質(zhì)及乳狀液穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：Na2CO3溶液與模擬油長時間反應(yīng)后，分離得到的水相與模擬油間的界面張力降低，油珠表面的Zeta電位絕對值增加，油水界面剪切黏度變化不明顯，水相與模擬油乳化后所形成的乳狀液的穩(wěn)定性增強。Na2CO3溶液與模擬油反應(yīng)1d后，分離得到的油相與模擬水間的界面張力、Zeta電位及乳狀液穩(wěn)定性大于未反應(yīng)的模擬油的；Na2CO3溶液與模擬油反應(yīng)10d后，分離得到的油相與模擬水間的界面張力小于反應(yīng)1d后分離所得的油相的，Zeta電位及乳狀液穩(wěn)定性大于反應(yīng)1d后分離所得的油相的。該研究結(jié)果為三元復合驅(qū)機理研究提供參考。

三元復合驅(qū)主要是將單一聚合物驅(qū)、表面活性劑驅(qū)和堿驅(qū)有機結(jié)合起來，充分發(fā)揮各自的驅(qū)替和相互協(xié)同作用，既提高波及系數(shù)，又增加洗油效率，從而最大幅度地提高原油采收率。礦場試驗結(jié)果表明，強堿三元復合驅(qū)可以在水驅(qū)基礎(chǔ)上提高原油采收率20%以上。三元復合驅(qū)技術(shù)在提高采收率的同時，由于存在強堿，礦場試驗中也出現(xiàn)乳化導致的采出液處理難度大和強堿帶來的腐蝕結(jié)垢及地層傷害等問題。李孟濤、楊振宇等認為實現(xiàn)三元復合驅(qū)的弱堿化，可在避免這些問題的同時發(fā)揮三元復合驅(qū)及堿驅(qū)的積極作用。人們對弱堿和無堿驅(qū)油體系進行相關(guān)研究，王德民研究無需加入堿和助劑可使油水界面張力降至超低的表面活性劑驅(qū)油體系，其中以甜菜堿型表面活性劑的性能最好。吳文祥等研究無堿和加入少量磷酸鈉的新型羧基甜菜堿體系的油水界面活性和驅(qū)油效率，該體系提高采收率的能力好于強堿三元驅(qū)油體系的。葛際江等認為有機堿與表面活性劑復配后可使油水界面張力降至超低。趙修太采用有機堿乙二胺作為堿劑，發(fā)現(xiàn)有機堿可發(fā)揮與無機堿相似的作用，與十二烷基苯磺酸鈉起協(xié)同效應(yīng)。在原油中的有機酸（如脂肪酸和環(huán)烷酸等）可以與堿反應(yīng)，在油水界面上原位生成界面活性物質(zhì)（如機酸皂等），導致酸性油—堿水體系界面間出現(xiàn)超低界面張力。

筆者通過實驗分析弱堿Na2CO3溶液與大慶原油長時間作用后所生成的界面活性物質(zhì)，對油水界面性質(zhì)及乳狀液穩(wěn)定性的影響規(guī)律，為三元復合驅(qū)機理研究提供參考。

1實驗

1.1樣品及試劑

實驗用油樣為大慶原油與煤油按體積比9∶1混合而成（簡稱模擬油）。其中，大慶原油酸值為0.05 mg KOH／g；煤油由北京燕山石油化工有限公司提供，實驗前用活化后的硅膠反復吸附處理，處理后與二次蒸餾水界面張力大于48mN·m—1.實驗用Na2CO3弱堿溶液（簡稱Na2CO3溶液）由Na2CO3與蒸餾水配置，質(zhì)量分數(shù)為0.53%.實驗用水樣為大慶油田地層模擬水（簡稱模擬水），離子組成見表1.實驗所用試劑NaCl、Na2CO3、NaHCO3、CaCl2、MgSO4均為分析純。

表1大慶油田地層模擬水離子組成

1.2實驗步驟

1.2.1測定界面張力

使用德國Dataphysics公司制造的DCAT—21型表面張力和接觸角儀，采用掛片法測定模擬油與Na2CO3溶液間的界面張力，測定溫度為30℃。

1.2.2測定界面剪切黏度

使用日本協(xié)和株式會社生產(chǎn)的SVR·S型表面黏彈性儀，采用雙錐擺法測定模擬油與Na2CO3溶液間的界面剪切黏度，測定溫度為30℃。

1.2.3測定乳狀液油滴表面Zeta電位

將模擬油與模擬水按油水體積比1∶4混合，利用高速乳化器在6×103r／min條件下乳化5min，形成O／W型乳狀液（簡稱乳狀液））；采用英國馬爾文儀器有限公司的Zetasizer Nano—ZS型納米粒度及Zeta電位分析儀測定乳狀液油滴表面的Zeta電位，測定溫度為30℃。

1.2.4測定乳狀液穩(wěn)定性

將模擬油與模擬水按油水體積比1∶4混合，采用高速乳化器在6×103r／min條件下乳化5min形成乳狀液；采用德國WTW公司的Turb550濁度儀測定乳狀液的濁度隨測定時間變化關(guān)系，通過濁度判斷乳狀液的穩(wěn)定性，測定溫度為25℃。

2實驗結(jié)果與討論

2.1油水界面張力

在Na2CO3溶液與模擬油反應(yīng)1d和10d后，分離得到的水相及油相分別與模擬油及模擬水間的界面張力隨測定時間關(guān)系見圖1.由圖1（a）可以看出，Na2CO3溶液和模擬油反應(yīng)1d及10d后分離出的水相與模擬油的界面張力，比未反應(yīng)Na2CO3溶液與模擬油的界面張力低，且隨著反應(yīng)時間增加，水相與模擬油的界面張力降低。這說明模擬油中酸性物質(zhì)與Na2CO3溶液反應(yīng)生成的部分界面活性物質(zhì)具有較好的水溶性。水溶性的界面活性物質(zhì)在油水界面處吸附，使分離出的水相與模擬油界面張力降低；隨著反應(yīng)時間的增加，所生成的界面活性物質(zhì)增多，分離出的水相與模擬油的界面張力降低幅度增大。

由圖1（b）可以看出，Na2CO3溶液與模擬油反應(yīng)1d和10d后分離出的油相與模擬水間界面張力低于模擬油與模擬水間的界面張力。這是由于Na2CO3溶液與模擬油反應(yīng)生成油溶性的界面活性物質(zhì)且留在油相中，隨著反應(yīng)時間的增加，反應(yīng)生成的界面活性物質(zhì)增多，使界面張力較模擬油與模擬水的界面張力降低。這說明模擬油中存在相對分子質(zhì)量較大且反應(yīng)活性低的界面活性物質(zhì)，長時間與Na2CO3溶液反應(yīng)后生成油溶性較強的界面活性物質(zhì)且溶于油相中，使油水界面張力下降較多。

圖1 Na2CO3溶液與模擬油反應(yīng)不同時間后產(chǎn)物的界面張力