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不同溫度和壓力對AOT穩(wěn)定CO2乳液的界面張力影響（一）
來源：中國石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版) 瀏覽 555 次 發(fā)布時間:2025-02-06
CO2乳液在驅(qū)油過程中能夠有效控制CO2流度，大幅改善CO2驅(qū)油效果，提高采收率。選擇AOT作為CO2乳液用表面活性劑，通過TRACKER-H界面流變儀測定AOT水溶液與CO2體系在不同溫度壓力條件下的界面特性，通過巖心實(shí)驗(yàn)測定不同溫度壓力條件下CO2乳液的封堵和調(diào)剖分流效果。結(jié)果表明:隨著壓力的增大，CO2乳液界面張力隨之降低，界面黏彈性隨之增大;隨著溫度的增加，CO2乳液界面張力增加，界面黏彈性降低;溫度越高越不利于乳液的封堵，壓力越高越有利于乳液的封堵，這與體系界面特性研究所得的結(jié)果相對應(yīng)，說明CO2乳液的封堵效果與其界面特性有關(guān);溫度和壓力通過影響CO2乳液的界面特性從而影響其滲流特征，CO2乳液的強(qiáng)度越高、體系界面張力越低、界面黏彈性越好，其分流效果也會越明顯。
在油藏條件下，CO2一般處于超臨界狀態(tài)(31.26℃，7.38 MPa以上)，超臨界CO2密度接近液體，與水溶液形成的分散體系稱為乳液更為合適，驅(qū)油過程中將超臨界CO2和表面活性劑水溶液形成超臨界CO2乳液是控制CO2流度的有效方法，能夠大幅改善CO2驅(qū)油效果。在超臨界CO2乳液驅(qū)替過程中，CO2乳液的界面特性會直接影響其穩(wěn)定性，從而影響CO2乳液在驅(qū)替過程中的封堵效果。目前，對CO2乳液的研究主要集中在反相微乳萃取分離、酶催化和納米材料制備等方面。筆者通過實(shí)驗(yàn)研究不同溫度、壓力條件下CO2乳液界面特性及其封堵效果。
1實(shí)驗(yàn)
1.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器
主要實(shí)驗(yàn)材料:選用2-(2-乙基己基)-磺酸琥珀酸鈉(AOT)為表面活性劑;實(shí)驗(yàn)用CO2純度為99.9%;實(shí)驗(yàn)用水為蒸餾水;實(shí)驗(yàn)巖心為填砂管模型，規(guī)格參數(shù):600 mm×Φ25 mm。表1、2所給出的回壓值即為巖心中流體所處的最低壓力，只有高于該回壓值，流體才可以流動。
表1單巖心實(shí)驗(yàn)參數(shù)
表2并聯(lián)巖心實(shí)驗(yàn)參數(shù)
主要實(shí)驗(yàn)儀器:TRACKER-H型界面流變儀(法國TECLIS公司)，溫度和壓力上限分別為150℃和25 MPa。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1 CO2乳液界面性能實(shí)驗(yàn)
利用TRACKER-H型界面流變儀測量不同溫度、壓力條件下CO2與表面活性劑水溶液的界面擴(kuò)張模量(ε)，溫度為25～70℃，壓力為2～12 MPa。
圖1界面張力實(shí)驗(yàn)裝置流程
實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示。實(shí)驗(yàn)步驟:①清洗注射器和高溫高壓容器;②測試高溫高壓系統(tǒng)密封性;③將裝滿表面活性劑水溶液的注射器安裝在高溫高壓容器中，調(diào)節(jié)好可視窗位置，并用CO2氣體排空高溫高壓容器中的空氣;④將預(yù)先加壓的CO2氣體注入到高溫高壓容器中并加溫2 h，待溫度壓力穩(wěn)定后，驅(qū)動馬達(dá)，在注射器針尖上形成一個懸滴;⑤采用測量軟件對液滴與CO2界面擴(kuò)張模量進(jìn)行測量;⑥每個條件下液滴的界面擴(kuò)張模量均測量3次，保證實(shí)驗(yàn)有較好的重復(fù)性;⑦導(dǎo)出數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。
1.2.2 CO2乳液巖心封堵實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)步驟:①利用不同目數(shù)的石英砂填制滲透率約為400×10-3μm2的填砂管模型，初測氣測滲透率，滿足要求后測定水測滲透率，測定滲透率為(350～450)×10-3μm2時合格，可進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)，稱取巖心管干重M0;②利用真空泵對填砂管抽真空3 h，飽和水后稱取巖心管濕重M1，則孔隙體積V=(M1-M0)/ρW;③按照圖2所示流程圖連接實(shí)驗(yàn)裝置，并依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)定恒溫箱溫度，恒溫4 h;④依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)定回壓，水驅(qū)時速度設(shè)定為1.5 mL/min，CO2乳液驅(qū)時表面活性劑水溶液及CO2注入速度分別設(shè)定為0.5和1 mL/min，即設(shè)定氣液比為2∶1;⑤實(shí)驗(yàn)過程中記錄注入端壓力變化;⑥并聯(lián)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)與單巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)類似，總流量設(shè)定為5 mL/min。
圖2并聯(lián)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)裝置流程