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新型均相微乳液型助排劑AO-4表/界面張力測(cè)定及室內(nèi)評(píng)價(jià)——摘要、實(shí)驗(yàn)部分
來源：石油與天然氣化工 瀏覽 160 次 發(fā)布時(shí)間:2025-07-24
摘要以非離子型表面活性劑AEO-9為主要原料，通過增溶法配制得到微乳液，利用微乳液界面性能為主要指標(biāo)篩選出配方，制得AO-4，并進(jìn)行穩(wěn)定性及助排率評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，組成為0.5%(w)均相微乳液+0.02%(w)氟表面活性劑(其中均相微乳液的組成為：w(AEO-9)∶w(正丁醇)∶w(煤油)∶w(水)=31%∶13%∶11%∶45%)的體系，可以形成穩(wěn)定的微乳液型助排劑，其表面張力為23.22 mN/m，界面張力為0.12 mN/m(與煤油)，助排率達(dá)到83.26%，具有較好的應(yīng)用前景。
壓裂是油田常用的一種增產(chǎn)技術(shù)。壓裂液進(jìn)入儲(chǔ)層后，若不能及時(shí)、徹底地排出，將會(huì)引起水鎖效應(yīng)，從而降低油氣滲透率，造成嚴(yán)重的油氣層傷害。因此，必須在壓裂液中加入助排劑，保證壓裂后的殘液能及時(shí)排出。
毛細(xì)管力為壓裂液返排的主要阻力，其大小可用Laplace公式表示：
式中:Pc為毛細(xì)管力，mN；σ為表面張力，mN/m；θ為接觸角，°；r為毛細(xì)管半徑，m。
從式(1)可以看出，助排劑的表/界面張力越低，巖石越接近中性潤濕，則毛細(xì)管力越小，越有利于返排。另外，根據(jù)Poiseulle方程，當(dāng)排驅(qū)壓差為△p(MPa)時(shí)，從半徑為r(m)，長為L(m)的毛細(xì)管中排出黏度為η(mPa·s)，表面張力為σ(mN/m)和接觸角為θ(°)的液體所需時(shí)間t(s)的表達(dá)式為：
從式(2)可以看出，對(duì)于特定的儲(chǔ)層，低表/界面張力和接近中性的潤濕角θ，將有利于減小排驅(qū)時(shí)間t，加快返排速度。
近年來，微乳液在壓裂改造方面的應(yīng)用引起國內(nèi)外很多學(xué)者關(guān)注。微乳液能夠大幅降低水溶液或酸性液體與巖石表面的表/界面張力，同時(shí)改變巖石表面的潤濕性，降低毛細(xì)管壓力，從而降低壓裂后殘液返排的壓力。另外，微乳液液滴極小，能迅速有效地進(jìn)入巖石孔隙，提高處理液與地層表面的接觸效率。
微乳液是由表面活性劑、助表面活性劑、油、水等組成的透明或半透明分散體系，分為均相微乳液Winsor IV型和多相微乳液(Winsor I型、Winsor II型和Winsor III型)。其中，Winsor I型為下相微乳液與過量油相的兩相平衡;Winsor II型為上相微乳液與過量水相的兩相平衡；Winsor III型為中相微乳液與過量油相和過量水相的三相平衡。
目前，常用的微乳液型助排劑以中相微乳液居多。然而，中相微乳液所需表面活性劑量較多，成本高，同時(shí)存在需將中間相分離，并對(duì)其他相的有效成分加以回收處理的弊端，這樣既增加了操作成本，也不利于藥劑的充分利用，造成浪費(fèi)甚至污染。
本實(shí)驗(yàn)以非離子型表面活性劑AEO-9和正丁醇為主要原料，通過Shah法配制出微乳液，并以表/界面張力為主要指標(biāo)，篩選出一種新型均相微乳液型助排劑配方。該新型助排劑既能免去分離中間相的繁瑣步驟，避免試劑的浪費(fèi)，又具有優(yōu)良的表/界面性能以及良好的熱穩(wěn)定性和助排能力，在改善壓裂作業(yè)效果方面有很好的應(yīng)用前景。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1藥品
AEO-9、正丁醇(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；非離子型氟表面活性劑FC-100(杜邦公司)；煤油、蒸餾水；在用壓裂液、助排劑(勝利油田研究院)。
1.2儀器
界面張力采用芬蘭Kibron dIFT雙通道動(dòng)態(tài)界面張力儀測(cè)定。
表面張力用芬蘭Kibron公司生產(chǎn)的Delta-8全自動(dòng)高通量表面張力儀測(cè)定。
1.3實(shí)驗(yàn)方法
1.3.1表面活性劑選擇
與其他類型表面活性劑相比，非離子型表面活性劑乳化能力更高，可與其他離子型表面活性劑共同使用，是乳化劑配方中不可缺少的重要成分。由于本實(shí)驗(yàn)主要研究乳液型助排劑，因而選擇非離子型表面活性劑。
非離子表面活性劑中的伯醇聚氧乙烯醚(AEO)型具有較好的乳化、分散性能，比較容易形成微乳液，而其中的AEO-9與煤油具有較接近的HLB值(介于12～12.5之間)，更有可能形成O/W型微乳液，故選擇AEO-9作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)中的表面活性劑。
1.3.2微乳液制備
將正丁醇、AEO-9、煤油、水按先后順序，以不同比例加入試管中進(jìn)行混合，經(jīng)充分震蕩、靜置，可以得到組成不同的乳液。這些乳液呈現(xiàn)不同的相態(tài)，既有均相乳液，也有兩相(上相、下相)乳液，同時(shí)有三相(中相)乳液。將乳液的油相部分分離出來，加水稀釋到一定倍數(shù)，得到微乳液。