摘要

针对胜利油田桩西区块地层水钙、镁含量高的问题，通过测定耐垢碱与表面活性剂复合体系与桩西原油间的动态界面张力，形成了适合该区块的超低界面张力驱油体系。结果表明，单一表面活性剂和桩西原油的界面张力均无法达到超低水平，其中当质量分数为0.1%的CBET-17，降低界面张力能力最好，界面张力能达到7.5×10-2 mN/m左右；由不同浓度偏硼酸钠和0.1%表面活性剂复合体系与桩西原油的界面张力表明，当浓度0.4%偏硼酸钠与0.1%CBET-17或者0.1%SLPS复配时，油水界面张力都能达到超低水平。同时由于偏硼酸钠具有耐垢性，可螯合地层水中的钙、镁离子，使得复合体系具有很好的耐垢能力，可以适合于胜利油田桩西区块的驱油。

化学复合驱技术是我国东部油田提高采收率的重要手段之一，1992年胜利油田在孤东区块就开始实施了化学复合驱先导试验，取得较好的提高采收率效果。但是进行化学复合驱时，使用的是常规无机碱，如氢氧化钠、碳酸钠，对水中的Ca2+、Mg2+ 离子反应较敏感，导致碱与地层水或注入水不配伍，引起注入井和近井地带结垢问题。为有效解决常规碱的结垢问题，复合驱时倾向使用具有螯合作用的耐垢碱。最新研究表明，偏硼酸钠是一种碱性金属盐，水溶液显弱碱性。由于B原子具有空轨道，可以螯合Ca2+、Mg2+，可以有效减少结垢的趋势。AdameK等发现含有偏硼酸钠的表面活性剂配方在高矿化度硬水中表现出好的驱油效果。Zhang等在偏硼酸钠和碳酸钠上所做的渗吸驱油实验表明，偏硼酸钠性能优于碳酸钠，因而在复合驱应用中有巨大潜力。本文主要以超低界面张力为指标，研究偏硼酸钠和表面活性剂复合体系与胜利油田桩西原油的界面张力，并评价偏硼酸钠的耐垢性及降低油水界面张力的能力，最终形成了适合胜利油田桩西区块超低界面张力驱油体系。

1 实验部分

1.1 仪器和药品

药品：石油磺酸盐(SLPS)；非离子表面活性剂(OP-10)；甜菜碱表面活性剂(CBET-17)；偏硼酸钠(AR，国药集团)。

实验用油为胜利油田桩西原油，50℃时黏度为225 mPa·s；酸值1.65 mg/g，该区块地层水的离子组成见表1。

仪器：Kibron dIFT双通道动态界面张力仪(芬兰)，91免费版黄片播放(0.001 g)(芬兰Kibron)，501型恒温水浴锅(上海实验仪器总厂)，Wzs-1型折光率仪(上海光学仪器厂)。

表1 桩西区块地层水离子组成

1.2 界面张力的测定

采用旋滴法测定油/水体系的动态界面张力。将液相加入到Kibron dIFT双通道动态界面张力仪的玻璃样品管中，再注入对应的油相，恒温50℃。

2 结果与讨论

2.1 单一表面活性剂/桩西原油的界面张力研究

以模拟地层水做溶剂配制质量分数为 0.1%的CBET-17、SLPS、OP-10表面活性剂溶液，测其与桩西原油的动态界面张力，结果如图1所示。一般动态界面张力通常以动态界面张力起始值、动态界面张力最低值、动态界面张力平衡值以及体系到达动态界面张力最低值的时间作为评价指标。

图1 单一表面活性剂与桩西原油的界面张力

研究发现，甜菜碱表面活性剂可以降低油水界面张力，使其达到超低，提高驱油效率。由图1可以看出，0.1%浓度的CBET-17/原油体系的界面张力呈现先降低后上升的趋势，最低界面张力为3×10-2 mN/m，35min后趋于平衡，平衡界面张力在7.5×10-2 mN/m左右。胜利石油磺酸盐是胜利油田较常用的驱油用表面活性剂，主要依靠降低油水界面张力，乳化和增溶作用，达到提高采收率的效果。由图1可以看出，开始阶段，SLPS/桩西原油界面张力呈缓慢下降趋势，初始界面张力在1 mN/m，30min后趋于平衡，平衡界面张力在1×10-1 mN/m左右。OP-10/桩西原油界面张力较稳定，基本保持在一定值，上升下降幅度不大，界面张力稳定在 8×10-1~9×10-1 mN/m之间。

可以看出，三种表面活性剂降低油水界面张力的能力从强到弱为CBET-17>SLPS>OP-10。SLPS和OP-10与桩西原油的界面张力均在 1×10-1 mN/m，界面张力较高，不适合单独作为驱油用表面活性剂。CBET-17与桩西原油界面张力瞬时可达3×10-2 mN/m，但维持超低界面张力的时间很短，为了找到更好的能降低油水界面张力的表面活性剂体系，建议加入碱，提高其效果。