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盐水溶液中，磺酸型含氟表面活性剂复合体系表、界面张力和润湿性研究（二）
来源：油田化学 浏览 859 次 发布时间:2025-07-16
2.3 SOE的润湿性行为
纯水和30 g/L NaCl溶液的接触角随SOE浓度的变化如图3所示。SOE盐水在ccmc（0.4 g/L）时的接触角为75.63°，远高于水的接触角48.33°。SOE盐水溶液的接触角明显高于纯水溶液。例如，当SOE质量浓度为0.1 g/L时，30 g/L NaCl的加入使得溶液的接触角从55.89°显著增加到68.05°。这表明含氟碳链的SOE能显著增加砂岩表面的水相非润湿性，而且小分子电解质能显著增强SOE的润湿性改变能力，而在后面的讨论中发现碳氢表面活性剂却使玻璃表面的水相非润湿性减弱。随着SOE浓度的增加，在玻璃表面上吸附的含氟表面活性剂分子增加，憎水性增强，使得溶液的接触角增大。在盐水溶液中，由于Na+的静电屏蔽作用，含氟表面活性剂分子更紧密地排列在玻璃表面上，憎水性进一步增强，这使得接触角明显增加。
图3 SOE浓度对纯水和30 g/L NaCl溶液接触角的影响
2.4碳氢表面活性剂对SOE溶液行为的影响
为了减少含氟表面活性剂SOE的用量，提高降压增注驱油剂的油水界面活性，降低毛细管压力，提高驱油效率，将SOE与碳氢表面活性剂复合。另外，由于静电相互作用，阳离子碳氢表面活性剂会吸附在带负电荷的砂岩表面，造成表面活性剂的损耗，因此，只研究了油田常用的非离子和阴离子型碳氢表面活性剂对SOE表、界面活性和润湿性的影响。
2.4.1辛基酚聚氧乙烯醚-10的影响
测试发现辛基酚聚氧乙烯醚-10（OP-10）在纯水溶液中的ccmc为0.08 mmol/L（0.052 g/L），该浓度下溶液的表、界面张力分别为30.16 mN/m和5.68 mN/m；OP-10在30 g/L NaCl溶液中的ccmc为0.020 mmol/L（0.013 g/L），该浓度下溶液的表、界面张力分别为31.89 mN/m和8.61 mN/m。因此，选择与SOE复合的OP-10的浓度为0.020 mmol/L。
当OP-10浓度为0.020 mmol/L时，SOE浓度对复合体系纯水和盐水（30 g/L NaCl）溶液表、界面张力的影响如图4所示。当SOE质量浓度高于0.1 g/L（0.168 mmol/L）时，在纯水和盐水溶液中，表、界面张力均随SOE浓度的增加趋于稳定。因此，SOE/OP-10体系适宜的复合浓度为0.168 mmol/L SOE与0.020 mmol/L OP-10，总的表面活性剂质量浓度为0.113 g/L。对于该复合体系，纯水溶液的表、界面张力分别为19.87 mN/m和3.49 mN/m，盐水溶液的表、界面张力分别为18.63 mN/m和1.98 mN/m。当单组分SOE、OP-10与复合体系表面活性剂总质量浓度（0.113 g/L）相同时，盐水溶液的油水界面张力分别为5.32 mN/m和5.54 mN/m，而且SOE在ccmc（0.4 g/L）下盐水溶液的油水界面张力为2.81 mN/m，也高于复合体系的油水界面张力。因此，复合体系中SOE在明显低于ccmc的用量下，复合体系比单组份SOE显示了更好的界面活性。与单组份SOE溶液相比，SOE/OP-10体系既明显减少了SOE的用量，又降低了溶液的界面张力，说明SOE与OP-10具有良好的协同效应。由于OP-10的表面活性较弱，导致复合体系的表面活性略微提高，但这不影响驱油效率的提高，因为在超低渗透油藏驱油中，影响毛细管压力的参数是油水界面张力，而不是表面张力。
图4 OP-10加量为0.020 mmol/L时SOE浓度对复合体系纯水和盐水溶液表、界面张力的影响
OP-10浓度为0.020 mmol/L时，SOE浓度对复合体系纯水和盐水（30 g/L NaCl）溶液接触角的影响如图5所示。单组分OP-10在浓度为0.020 mmol/L时，纯水和盐水溶液的接触角分别为45.16°和43.27°，均低于水的接触角48.33°。说明OP-10的加入能减弱水相的非润湿性，而且在盐水中这种效应更强，这与SOE的润湿性行为是相反的。对于复合体系，在SOE质量浓度为0.1 g/L时，纯水和盐水溶液的接触角分别为62.56°和60.08°，当SOE加量高于0.1 g/L时，纯水和盐水溶液的接触角均趋于平稳。测试发现，0.113 g/L（0.175 mmol/L）OP-10盐水溶液的接触角为30.32°，而在相同总用量（0.113 g/L）的条件下，SOE/OP-10复合体系的接触角明显较高；0.113 g/L SOE盐水溶液的接触角为68.32°，与之相比，复合体系盐水溶液的接触角降低了8°。这表明在盐水溶液中，OP-10的加入使得接触角减小，但复合体系仍然能显著增加岩石表面的水相非润湿性。另外，对于复合体系而言，盐的加入对复合体系接触角的影响规律与单组份SOE相反，这是由于盐对碳氢链的影响超过了对氟碳链的影响。
图5 OP-10加量为0.020 mmol/L时SOE浓度对复合体系纯水和盐水溶液接触角的影响