【应用】磺酸型含氟表面活性剂用于超低渗透油藏的降压增注

1.简介

我国超低渗透砂岩油藏的地质储量大，但储层物性差，毛细管压力（p）高，平均采收率低于25% 。活性水驱油技术可适用于这类油藏，该技术中使油水界面张力（IFT）达到超低值（10-3 mN/m）是降低p的重要途径之一。磺酸型含氟表面活性剂（SOE）的强表面活性和憎水憎油性使之可有效减弱岩石的水相润湿，这有利于p的减小，可用于超低渗透油藏的降压增注。

图1. SOE的分子结构

2.表征测试

砂岩油藏岩石的渗透性影响溶液润湿性的测定，而砂岩的主要成分与玻璃相同，均为SiO₂，因此，采用KRÜSS DSA100型高温高压光学接触角测量仪在玻璃表面测定表面活性剂溶液的接触角。

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2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2. SOE 浓度对纯水和30 g/L NaCl 溶液接触角的影响

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。

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3 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。

图3 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

SDBS 浓度为 0.080 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4 所示。单组分SDBS 在浓度为0.080 mmol/ L 时，纯水和盐水溶液的接触角分别为 45.53° 和42.74°，均低于水的接触角48.33°，说明SDBS 溶液与OP-10 的润湿性行为相似，其在砂岩表面的水相润湿性更强，这也与SOE 的润湿性行为相反。

图4. SDBS 加量为0.080 mmol/L时SOE 浓度对复合体系纯水和盐水溶液接触角的影响

5.结论

含氟表面活性剂SOE 既含有氟碳链，又含有碳氢链。其表面活性和水相非润湿性显著优于碳氢表面活性剂，油水界面活性明显优于全碳氟表面活性剂。少量非离子或阴离子碳氢表面活性剂的加入，尤其是SDBS，显著增强了 SOE 复合体系的界面活性，且明显降低了SOE 的用量，但对体系水相非润湿性的影响较小。SOE/SDBS 复合体系可用于超低渗透油藏的降压增注。

文献引用

钟传蓉,王祥程,曾光玉,吴晓钢.磺酸型含氟表面活性剂的表、界面活性和润湿性行为[J].油田化学,2020,37(04):701-706.