2结果与讨论

2.1微乳液相行为描述

采用鱼形相图对微乳液相行为进行描述，具有直观明了、简单实用等特点。

四组分体系水(W)+油(O)+表面活性剂(S)+醇(A)中，α为油在二元体系水+油中的质量分数，表示为α=O/(W+O)；δ为醇在混合表面活性剂中的质量分数，即δ=A/(S+A)；γ为混合表面活性剂在整个体系中的质量分数，即γ=(S+A)/(W+O+S+A)。通过变换α、γ、δ值，配制不同组成的乳液，静置后记录各乳液的相行为，绘制成鱼形相图。

由图1可见，在所配制的乳液中，既有均相乳液，也有两相(上相、下相)乳液，同时有三相(中相)乳液。在选择典型体系时，应体现出全面性，即以上4种类型乳液都涉及到，同时应考虑到渐变性，即固定某个变量(此处固定γ)，一种相态向另一种相态转变。由此，选出其中4组：A(下相乳液)、B(中相乳液)、C(上相乳液)、D(均相乳液)，A、B、C、D的组成如表1所示，形成的乳液照片如图2所示。分别将乳液部分分离出来，稀释成质量分数为0.1%、0.3%、0.5%、1.0%的微乳液。

表1 A、B、C、D的组成

2.2微乳液表/界面性能测试及配方确定

对上述微乳液进行了表/界面张力的测试，结果见图3。

由图3可以看出，同一类型不同浓度的微乳液之间的表面张力值变化不大。可能是由于溶液内部主要以碳氢吸附为主，表面活性剂在表面上的吸附受到碳氢吸附的竞争作用，在一定程度上削弱了表面活性剂的吸附量，导致表面自由能变化的差异性较小。

微乳液与甘油的界面张力见图4。

分析图4可知，同一体系的微乳液，与煤油的界面张力值随着质量分数的增加而减小。这是由于质量分数越高，表面活性剂浓度越大，表面活性剂在油水界面的吸附量越多，表面自由能降低越多，进而油水界面张力降低越多。从图4可以看出，D(均相)体系的界面张力值比其他体系小，当表面活性剂质量分数为1%时，油水界面张力值仅为0.052 mN/m，达到低界面张力水平。综合4种体系表面张力及界面张力的数值可以看出，D(均相)体系的表面张力与其他体系较接近，界面张力却低很多。此外，由于该体系为均相体系，具有易溶解、稳定性高等优点，且在配制微乳液时无需进行分相操作，有效成分(指表面活性剂和醇)可以得到充分利用，无需对其他相进行回收处理，大大节约了资源，降低了成本。

通过改变浓度，观察D(均相)表面张力的变化趋势，以便确定最佳的实验条件。

D(均相)在不同浓度下的表面张力见图5。

从图5可以看出，当D(均相)为0.5%(w，下同)时，表面张力最小，为33.4 mN/m，然而与压裂液通用技术条件(28 mN/m)相比仍偏大，故考虑加入另一种表面活性剂来进一步降低其表面张力。氟表面活性剂在水中具有很高的表面活性，可以大幅降低表面张力，因而考虑加入氟表面活性剂，同时考察氟表面活性剂的加入对微乳液界面张力将产生怎样的影响。

0.5%(w)D(均相)加入不同浓度氟表面活性剂后表/界面张力见图6。

从图6可看出：

(1)随着氟表面活性剂的质量分数不断增加，微乳液的表面张力逐渐降低。由于氟表面活性剂中氟碳链既憎水又亲油，氟碳链之间很微弱的相互作用使其在水中具有很高的表面活性。随着氟加入量的增大，界面吸附的氟逐渐增多，故表面张力逐渐降低。

(2)随着氟表面活性剂含量不断增加，微乳液与煤油的界面张力几乎不变。这是由于微乳液中发生的吸附方式主要以碳氢吸附为主，加入氟表面活性剂后，将会产生竞争吸附，在一定程度上将会降低界面吸附量，进而削弱吸附效果。

结合表面张力与界面张力的数值可以发现，0.5%D(均相)中加入0.02%(w，下同)的氟表面活性剂后，溶液同时具有较低的表面张力(23.22 mN/m)与较低的界面张力(0.12 mN/m)，符合助排剂对于低表/界面张力的性能要求。故考虑将0.5%D(均相)+0.02%氟表面活性剂作为新型助排剂AO-4的配方，其中D的组成为：w(AEO-9)∶w(正丁醇)∶w(煤油)∶w(水)=31%∶13%∶11%∶45%。

2.3助排剂AO-4性能评价

2.3.1热稳定性

将助排剂AO-4放入烘箱，温度设置为60℃，放置2 h后，冷却至室温，测试其表面张力，结果见表2。

表2助排剂AO-4加热前后表面张力值

从表2可以看出，在温差较大的情况下，助排剂AO-4加热前后表面张力值变化很小，表面活性保持较好，说明此助排剂具有较好的热稳定性。这主要是因为微乳液属于自发形成的热力学稳定体系，有自发降低界面面积的趋势，以此来降低界面能，因而温度的改变不会引起液滴的聚并或分散，整个体系可以保持较好的稳定性。此外，助排剂AO-4中的微乳液属于均相微乳液，更加有利于体系保持稳定，不会因外界因素的改变而轻易发生变化。

2.3.2助排效果

按照SY/T 5755《压裂酸化用助排剂性能评价方法》，分别测试新型助排剂AO-4和胜利油田在用助排剂的助排率，其结果见表3。

表3助排率测试结果

从表3可看出，加入助排剂AO-4后，助排率达到83.26%。这是因为，均相微乳液具有高效的增溶性和极细小的颗粒，能有效进入岩石孔隙中，可以与固体表面充分接触，从而降低表/界面张力，改变润湿性，降低毛细管阻力，提高助排效果。

3结论

(1)新型均相微乳液型助排剂AO-4的组成(w)为：0.5%均相微乳液+0.02%氟表面活性剂。其中，均相微乳液的组成为：w(AEO-9)∶w(正丁醇)∶w(煤)∶w(水)=31%∶13%∶11%∶45%。

(2)通过表/界面性能测试，助排剂AO-4表面张力为23.22 mN/m，界面张力为0.12 mN/m，符合绝大多数油田企业的要求。

(3)室内评价实验表明，助排剂AO-4具有较好的稳定性及良好的助排效果，助排率达到83.26%，可以较好地改善压裂效果，具有良好的应用前景。