2.2.6驅(qū)油模擬實(shí)驗(yàn)

結(jié)合上述研究，選取0.02%(w)SDDBS溶液作為驅(qū)油劑進(jìn)行巖心動(dòng)態(tài)驅(qū)替實(shí)驗(yàn).本實(shí)驗(yàn)使用的巖心參數(shù)如表1所示.驅(qū)替實(shí)驗(yàn)共分為三個(gè)過(guò)程:模擬地層水驅(qū)、表面活性劑驅(qū)、后續(xù)模擬地層水驅(qū).驅(qū)替結(jié)果如圖9所示，初期地層水驅(qū)，當(dāng)采出液含水率>98%時(shí)，計(jì)算采收率為37.36%.當(dāng)注入3.025 cm3 SDDBS溶液后采收率提高至41.67%，注入壓力升高.恒溫保持12 h后進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)，注入壓力逐漸升高，且當(dāng)采出液含水率>98%時(shí)，計(jì)算采收率為47.89%.說(shuō)明SDDBS溶液驅(qū)在水驅(qū)基礎(chǔ)上提高采收率10.53%，具有優(yōu)異的驅(qū)油效果.

3結(jié)論

本研究合成了一種界面潤(rùn)濕性調(diào)控驅(qū)油劑SDDBS，該驅(qū)油劑同時(shí)具有疏水碳鏈、親水磺酸根基團(tuán)以及多羥基結(jié)構(gòu).臨界膠束濃度下，SDDBS溶液可將油水界面張力降至2.54 mN/m.SDDBS分子中的多羥基結(jié)構(gòu)可以促使其在巖石表面的吸附，原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示SDDBS在親油巖石表面的吸附呈均勻的不規(guī)則顆粒狀分布.而SDDBS分子中暴露的陰離子則可以顯著提高巖石表面的親水性，水下油滴接觸角可從19.2°增加到153.9°，證明SDDBS可將親油/疏水的巖石表面潤(rùn)濕調(diào)控為強(qiáng)親水/水下強(qiáng)疏油狀態(tài).SDDBS具有出色的油膜剝離能力，24 h內(nèi)油膜剝離面積可達(dá)89%，地層水條件下油膜剝離面積仍可達(dá)81%.此外，使用SDDBS驅(qū)替可提高采收率達(dá)10.53%.本研究通過(guò)一步法合成一種新型表面活性劑多羥基苯磺酸鹽，通過(guò)引入氫鍵強(qiáng)化表面活性劑界面潤(rùn)濕調(diào)控能力用于油膜高效剝離，效果顯著優(yōu)于目前文獻(xiàn)報(bào)道的各類油田用潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)表面活性劑，具有較強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用潛力.

4實(shí)驗(yàn)部分

4.1界面潤(rùn)濕性調(diào)控驅(qū)油劑合成

按照物質(zhì)的量比1∶2稱取十二烷基苯磺酸鈉(SDBS，3.48 g)和甲醛(0.6 g).將稱量好的SDBS放置于250 mL三口燒瓶，加入50 mL甲醇作為溶劑，在回流溫度68℃下，以3 mL/min速度邊攪拌邊滴加甲醛(攪拌速率為400 r/min)，反應(yīng)3 h.反應(yīng)完畢后通過(guò)減壓蒸餾和真空干燥除去溶劑，得到白色粘稠狀固體，即為目標(biāo)產(chǎn)物SDDBS.

4.2結(jié)構(gòu)表征與性能評(píng)價(jià)

(1)吸附性能

對(duì)云母片進(jìn)行親油處理，在40℃條件下，使用新剝離的云母片浸泡于5%(w)的二甲基硅油乙醇溶液浸泡7 d.浸泡完成后，使用超聲波分散儀中處理1 d后烘干.將處理好的云母片常溫下浸泡于0.02%(w)SDDBS溶液10 min.取出并用氮?dú)饬鞲稍?使用原子力顯微鏡在空氣環(huán)境進(jìn)行SDDBS在親油表面吸附形貌的測(cè)定，觀察SDDBS在親油云母片表面的吸附特性，測(cè)量模式為輕敲模式(TM-AFM)，使用掃描探針型號(hào)為NCHV-A.

取用石英砂作吸附劑并清潔處理，使用去離子水多次煮沸、浸泡，濾出多余水份后再用1%(w)的稀鹽酸震蕩4 h作清潔處理，去離子水多次沖洗過(guò)濾至濾液為中性.烘干后對(duì)吸附劑親油處理.

配置系列濃度的SDDBS溶液，將4 g親油處理后的吸附劑加入到30 g表面活性劑溶液中，在60℃條件下振蕩12 h后以8000 r/min離心30 min.測(cè)定上清液殘留SDDBS濃度.根據(jù)公式計(jì)算得到吸附量.

其中w0和w(%)分別為初始和吸附后的SDDBS濃度，msol(mg)為溶液質(zhì)量，msand(g)為吸附劑質(zhì)量.

(2)潤(rùn)濕性調(diào)控性能

對(duì)玻璃片進(jìn)行清潔處理，使用1%稀鹽酸溶液處理玻璃片表面4 h后，再用去離子水沖洗至表面呈中性，烘干后對(duì)表面進(jìn)行親油處理.將處理好的玻璃片分別浸泡在去離子水和0.02%(w)SDDBS溶液中48 h.使用接觸角測(cè)量?jī)x分別測(cè)量其空氣中水滴接觸角和水下油滴接觸角.

4.3油膜剝離性能

將親油處理后的玻璃片表面均勻涂覆上原油，在100℃下老化48 h.將原油老化的玻璃片浸于0.02%(w)不同驅(qū)油劑溶液中，得到不同時(shí)間下油膜剝離狀態(tài)圖片，通過(guò)圖形分析軟件將圖片轉(zhuǎn)為灰度圖，使用框選工具選中灰度圖中油膜區(qū)域即可得到該區(qū)域的灰度值.處理后油膜的灰度值與未處理油膜的灰度值之比，即可得到不同時(shí)刻下的剩余油膜相對(duì)面積，該軟件對(duì)圖形處理的誤差主要產(chǎn)生在小面積油膜以及中間過(guò)渡顏色的識(shí)別與處理，軟件計(jì)算誤差在3%以內(nèi).

4.4巖心動(dòng)態(tài)驅(qū)替實(shí)驗(yàn)

使用SDDBS配置的表面活性劑作為驅(qū)油劑測(cè)量采收率.其中實(shí)驗(yàn)所用物理模擬巖心驅(qū)替裝置如圖S4(見(jiàn)支持信息)所示.實(shí)驗(yàn)所用表面活性劑驅(qū)替液為地層水配置的0.02%(w)SDDBS溶液.

將巖心抽真空12 h后，使用地層水進(jìn)行飽和，測(cè)量水飽和后巖心質(zhì)量，得到巖心孔隙體積(cm3).使用煤油和中質(zhì)油體積比為1∶1混合配置得到密度為0.814 g/cm3的模擬油.同樣使巖心被模擬油飽和，在80℃下老化21 d，建立自然潤(rùn)濕條件.

在60℃下以0.1 mL/min進(jìn)行模擬地層水驅(qū)替，直至采出液中含水量超過(guò)98%.在相同溫度下再進(jìn)行表面活性劑驅(qū)替，將表面活性劑驅(qū)替液以0.1 mL/min的速度進(jìn)行驅(qū)替，注入時(shí)間為40 min，注入量約為3.025 cm3，計(jì)算表面活性劑驅(qū)替的采收率.關(guān)閉實(shí)驗(yàn)裝置恒溫保持12 h以模擬實(shí)際開(kāi)采關(guān)井的過(guò)程.在相同溫度下再進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)，注入條件相同.在整個(gè)驅(qū)替實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)記錄注入壓力、產(chǎn)油量以及產(chǎn)液量，以計(jì)算每個(gè)過(guò)程的采收率.