驱替液粘度对原油/碱/聚合物体系动态界面张力的影响

HARKE 北京哈科 驱替液粘度对原油/碱/聚合物体系动态界面张力的影响 虽然碱驱的实验室研究取得了很大的成功,但很多矿场试验并未取得预想的成果,重要原因之一就是缺乏流度控制｡水溶性聚合物用于碱驱过程可以增加溶液相的粘度,提高驱替过程的波及效率,所以当聚合物加入碱液或表面活性剂/碱溶液可以显著提高驱油效率｡温度､离子强度､粘度等均为影响体系表现活性剂扩散的重要因素,温度在试验时保持恒定,离子强度主要受碱浓度的影响,而聚合物的加入会影响驱替液的粘度,进而改变前述的界面传质和反应方程的平衡,增加了传质阻力｡根据Stoker-Einstein方程,球形粒子的扩散因子与粘度关系如下 D=KT/6πμnr(4) 式中 μn为低剪切下的粘度代表体系粘度;D为扩散因子;r为分子直径｡ 体系粘度增加则D减小,从Rillaerts和Joos的表活剂在液/液界面吸附理论得出增加粘度的唯一作用是增加传质阻力,他研究的模型体系界面张力随时间增加而减小,达到平衡,然后保持常数｡而实际体系达到界面张力最低值后还要升高｡但是,毫无疑问,传质阻力增加对动态界面张力起着重要作用｡根据Van Hunsel和Joos理论 IFT(t)=IFTe+RTГ2(π/4DT)1/2/Co(5) 式中 IFT(t)为随时间(界面老化)变化的动态界面张力;IFTe为平衡界面张力;Г为界面吸附;Co为最初表面活性剂浓度｡ 对碱/原油体系Г和Co不同与碱的浓度,如果动态界面张力与时间的相关曲线为直线,则说明此过程是扩散控制｡Nase-El-Din和Taylor首次提出原油/碱体系的动态界面张力与t-1/2成直线关系,这表明表面活性物从体相到界面的过程是扩散控制,对体系粘度的测量表明界面张力~t-1/2直线的斜率是溶液粘度的相关参数｡ 黄红等用部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)来考察液相粘度对动态界面张力的影响,使用酸值为1.0mgKOH/g的模拟油,将聚合物加入到1%氢氧化钠溶液中,测得粘度分别为1､4.2､26.8mPa·s(30℃),研究发现随着溶液的粘度的增加,达到界面张力最低值的时间在增加,界面张力最低值降低,但是并未考察粘度随剪切速率及时间的变化关系｡他们还研究了部分水解聚丙烯酰胺和黄原胶对辽河原油/氢氧化钠或碳酸钠体系的动态界面张力的影响,研究发现增加聚合物的浓度,达到界面张力最低值的时间随之增大,界面张力最低值微增,同时聚合物的加入使得界面张力的稳定值有所降低,该结果是由于夹带了少量聚合物生产过程中表面活性物造成的｡ Nase-El-Din和Taylor研究了部分水解聚丙烯酰胺对David原油/碳酸钠体系中动态界面张力的影响,聚合物浓度对原油/碱体系界面张力的影响取决于碳酸钠浓度｡在低碱浓度下(0.1%Na2CO3)时,聚合物浓度从0增加到2000×10-6,并不出现动态界面张力现象｡因为在这样低的碱度下,产生的石油酸皂并不足以使界面张力降至很低,加入聚合物使界面张力轻微降低｡在碱度为0.2%时,聚合物的加入显著影响体系的动态界面张力行为｡无聚合物时界面张力于2min达到最低值(0.02mN/m)保持5min,然后急剧上升｡可见在此碱度下产生的石油酸皂已足以使界面张力降至最低｡加入聚合物(至2000×10-6)并不能明显改变界面张力最低值,但使得界面张力达到最低值的时间变长｡当聚合物达2000×10-6时界面张力55min后达到最低值,2h后界面张力仍比其它含低浓度聚合物体系的界面张力低｡可见当碱与酸生成的表活剂足以产生最低界面张力时,粘度对动态界面张力的影响就极为重要｡增加液相粘度将增加传质阻力,延长表面活性物质到达界面和产生低界面张力的时间｡在高碱区(0.5%､1.0%､5.0%Na2CO3),当加入聚合物时最低界面张力值都将降低,但最低值随碱度(离子强度)的增加而升高｡ 在高碱度时,溶液的低剪切粘度显著减小,向界面传质速率增加｡由于传质速度的变化使得界面张力可较长时间保持在低界面张力区域,且达到界面张力最低值的时间延长,达到最低界面张力值后增加的速度变慢｡如0.5%Na2CO3,不加聚合物时,2min达到界面张力最低值0.025mN/m,然后开始上升｡而含1000×10-6聚合物时15min达到界面张力最低值0.02mN/m,从20~100min开始缓慢增加到0.023mN/m｡ 北京哈科试验仪器厂 1 北京市朝阳区三里屯东区中19号 网址：www.hake17.com 电话：010-51656651 51656692