摘要

反凝析污染是目前氣藏產(chǎn)能最嚴(yán)重的損害類型之一，為解除氣藏反凝析污染，采用表面張力儀和接觸角儀研究了多種單一表面活性劑體系及優(yōu)選復(fù)配的陽離子/非離子（簡(jiǎn)稱陽-非離子）復(fù)合表面活性劑體系的表面活性和潤(rùn)濕改性能力，通過電導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)、巖心自發(fā)滲吸、NMR表征及巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究了復(fù)合表面活性劑體系的臨界膠束濃度（cmc）、表面活性、潤(rùn)濕改性能力、預(yù)防液侵及解除液侵能力，并研究了復(fù)合表面活性劑體系中陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑之間的協(xié)同效應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合表面活性劑體系的表面活性和潤(rùn)濕改性能力均優(yōu)于單一表面活性劑體系，復(fù)合表面活性劑體系的cmc明顯低于單一表面活性劑體系；加入復(fù)合表面活性劑體系后，模擬地層水表面張力僅為18.7 mN/m，凝析油表面張力僅為23 mN/m；經(jīng)復(fù)合表面活性劑體系處理后，模擬地層水在巖心表面的接觸角為110.0°，凝析油在巖心表面的接觸角為96.7°。復(fù)合表面活性劑體系能夠有效預(yù)防巖心液侵和有效解除巖心液侵傷害。

在凝析氣藏衰竭式開發(fā)過程中，當(dāng)?shù)貙訅毫ο陆抵亮黧w露點(diǎn)壓力以下時(shí)會(huì)出現(xiàn)反凝析現(xiàn)象。凝析氣井生產(chǎn)時(shí)近井地帶壓降大，此區(qū)域地層壓力首先降至露點(diǎn)壓力以下，井筒附近更容易產(chǎn)生嚴(yán)重的反凝析污染，對(duì)儲(chǔ)層造成傷害，導(dǎo)致氣體有效滲透率急劇下降，氣井產(chǎn)能降低。

研究者針對(duì)反凝析污染解除等進(jìn)行了大量的研究。王業(yè)飛等通過測(cè)量表面活性、潤(rùn)濕改性能力和Zeta電位時(shí)，發(fā)現(xiàn)了陽離子/非離子（簡(jiǎn)稱陽-非離子）復(fù)合表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨/辛基苯聚氧乙烯醚改變油濕性砂巖表面潤(rùn)濕性的機(jī)制。研究結(jié)果表明，陽-非離子復(fù)合表面活性劑改變油濕性砂巖表面潤(rùn)濕性的效果比單一的陽離子表面活性劑或非離子表面活性劑的效果更加顯著。龐淼在室溫下測(cè)定了不同濃度表面活性劑溶液的表面張力，確定含氟兩性離子表面活性劑和含氟非離子表面活性劑降低表面張力能力最強(qiáng)，并對(duì)兩塊巖心分別進(jìn)行凝析油傷害和水鎖傷害，評(píng)價(jià)了雙疏材料的解除液鎖傷害能力。

研究結(jié)果表明，經(jīng)含氟表面活性劑處理后，巖心表面發(fā)生潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)，從液濕性變?yōu)閮?yōu)先氣濕，有利于氣相的流通；同時(shí)巖心表面的粗糙程度增加，氟碳分子在巖心表面形成一層涂膜，降低材料的表面能，使巖心具有疏水疏油的性能，液相流體的吸附性變差，儲(chǔ)層中液相的飽和度減小。張力基于潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)的原理研制出了液鎖傷害解除劑（氟碳表面活性劑X），并對(duì)經(jīng)解除劑處理后的巖心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明，經(jīng)解除劑處理后，巖心的潤(rùn)濕性從親水親油轉(zhuǎn)變?yōu)橹行詺鉂瘢魏陀偷坞y以滲吸入巖心，可同時(shí)產(chǎn)生拒水和拒油的作用。王斌等研究了水溶性氟碳類疏水疏油納米劑CRS-850對(duì)裂縫-基質(zhì)雙重介質(zhì)“液鎖”損害解除的效果。研究結(jié)果表明，CRS-850可進(jìn)一步解除液鎖損害，填砂管模型滲透率越低，氣驅(qū)排水率越高，潤(rùn)濕性改變后的氣驅(qū)排水率提高幅度也越大。目前，常用的解除反凝析污染藥劑主要以氟碳表面活性劑為主，價(jià)格偏高。

本工作在陽離子表面活性劑中加入非離子表面活性劑，得到了一種陽-非離子復(fù)合表面活性劑體系，通過表面張力儀、接觸角測(cè)量?jī)x、巖心自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)、NMR表征和巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)等研究了該復(fù)合體系的表面張力、疏水改性能力、預(yù)防和解除液侵傷害能力，同時(shí)分析了陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑之間的協(xié)同作用，以此為氣藏的高效合理開發(fā)提供一定的參考。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)原料

模擬地層水：總礦化度為2.0×105 mg/L，主要離子組成：Ca2+8 740.5 mg/L，K+2 400.6 mg/L，Mg2+540.2 mg/L，Na+81 402.1 mg/L，CO32-10.0 mg/L，HCO3-312.0 mg/L，Cl-114 180.5 mg/L，SO42-5.0 mg/L，實(shí)驗(yàn)室自制；陽離子含氟表面活性劑CH-1：有效含量70.0%（w），上海申容化工科技有限公司；非離子含氟表面活性劑CH-2，CH-3：有效含量70.0%（w），廣州君鑫化工科技有限公司；甜菜堿型表面活性劑CH-4：有效含量70.0%（w），廣州市泰力化工有限公司；聚乙二醇辛基苯基醚CH-5：有效含量70.0%（w），山東科興化工有限責(zé)任公司。

1.2表征方法

電導(dǎo)率測(cè)定：配制一系列濃度的表面活性劑溶液，恒溫20℃后采用成都世紀(jì)方舟科技有限公司DDS-608型電導(dǎo)率儀測(cè)定電導(dǎo)率，得出電導(dǎo)率隨表面活性劑濃度變化曲線。

表面張力測(cè)定：在70℃下采用最大拉桿法，芬蘭Kibron公司生產(chǎn)的Delta-8全自動(dòng)高通量表面張力儀測(cè)試不同濃度表面活性劑溶液體系與模擬地層水按體積比1∶1混合后的表面張力。

接觸角測(cè)定：采用德國(guó)Krüss公司DSA25S型接觸角儀對(duì)水/油滴的形狀進(jìn)行表征，并計(jì)算最終平衡接觸角值。

NMR表征：采用上海紐邁電子科技有限公司MacroMR12-150H-I型核磁共振成像分析儀對(duì)試樣進(jìn)行NMR表征。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

巖心自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)：在70℃下先用膠帶密封稱干重后的巖心的側(cè)面，使巖心底部與地層水/凝析油接觸，記錄巖心自發(fā)滲吸地層水/凝析油質(zhì)量隨時(shí)間的變化。隨后將巖心抽真空，用不同表面活性劑飽和后烘干。重復(fù)上述步驟，進(jìn)而確定巖心質(zhì)量隨自發(fā)滲吸時(shí)間變化的規(guī)律，通過測(cè)定自發(fā)滲吸時(shí)間和巖心含水/油飽和度的變化曲線對(duì)不同表面活性劑體系預(yù)防液侵能力進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。

巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)：采用氣相滲透率約59.20×??3μm2的巖心進(jìn)行解除液侵模擬實(shí)驗(yàn)。在70℃下，先用甲烷氣測(cè)試干燥填砂管中多孔介質(zhì)的氣相滲透率并稱干重；將填砂管中的多孔介質(zhì)抽真空飽和模擬地層水/凝析油，測(cè)量填砂管的濕重和多孔介質(zhì)的液相滲透率；利用甲烷氣驅(qū)替多孔介質(zhì)并計(jì)算抽真空飽和模擬地層水后的氣相滲透率；最后將填砂管中的多孔介質(zhì)抽真空飽和表面活性劑，密封填砂管并置于烘箱中180℃恒溫老化24 h后，用甲烷氣驅(qū)替多孔介質(zhì)并計(jì)算氣相滲透率。通過多孔介質(zhì)氣相滲透率的變化來評(píng)價(jià)表面活性劑解除液侵的效果。