表面活性劑水溶液與CO2交替注入（SAG）驅(qū)油過程中，表面活性劑可降低油水兩相界面張力，同時乳化原油，進而提高原油的采收率。在油藏條件下，CO2在油水兩相有較高的溶解度，因此探究高壓CO2存在條件下，表面活性劑水溶液/原油體系中油水界面張力及原油的乳化情況具有實際應(yīng)用價值。李賓飛等測量了不同溫度與壓力下，原油/碳酸水的界面張力，發(fā)現(xiàn)CO2降低了原油/純水的界面張力。Mahboob等研究了恒定溫度、不同壓力下，飽和CO2的含氟表面活性劑鹽溶液與阿拉伯脫氣原油間的界面張力隨壓力的變化情況，但CO2的加入是否有利于降低表面活性劑水溶液與原油的界面張力，在文中未做探討。陰離子型表面活性劑的表面活性來自于其在水中解離出的陰離子，多用于表面帶負電荷的砂巖儲層中；陽離子型表面活性劑的表面活性來自于其水解產(chǎn)生的陽離子，多用于表面帶正電荷的碳酸鹽巖儲層中。

本工作測量了30℃和50℃下、CO2壓力0.1～10.0 MPa范圍內(nèi)，磺酸鹽型陰離子表面活性劑水溶液、季銨鹽型陽離子表面活性劑水溶液與風城超稠原油的界面張力，研究了高壓CO2對表面活性劑水溶液與原油界面張力以及原油乳化情況的影響，為設(shè)計、篩選SAG所用表面活性劑提供相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1實驗部分

1.1原料

高純CO2：99.95%（φ），法國液化空氣集團；十二烷基三甲基氯化銨（DTAC）、十烷基三甲基溴化銨（DeTAB）、十二烷基磺酸鈉（SDS）：含水1%（w），阿達瑪斯試劑有限公司。表面活性劑分子結(jié)構(gòu)見表1。實驗用表面活性劑水溶液均為1.0%（w），實驗用水為去離子水。

風城超稠原油：密度966.7 kg/m3（50℃），黏度1 259 mm2/s（50℃）；四組分分析結(jié)果為飽和烴41.49%（w），芳香烴23.14%（w），膠質(zhì)23.94%（w），瀝青質(zhì)11.43%（w）。

表1表面活性劑分子結(jié)構(gòu)

1.2實驗裝置

實驗裝置為自主搭建的高溫高壓界面張力儀，工藝流程見圖1。該裝置包括氣液注入模塊，溫壓控制模塊，高溫高壓可視模塊及數(shù)據(jù)采集模塊。高壓可視釜體積50.0 mL。操作溫度上限100℃，操作壓力可達25.0 MPa。

圖1界面張力裝置

1.3實驗方法

界面張力的測量：采用懸滴法進行測量，精度可達0.01 mN/m。原理是通過分析懸滴輪廓，根據(jù)Young-Laplace equation計算出兩相界面張力。利用公式（1）計算得到界面張力。

式中，γ為兩相界面張力，N/m；R0為液滴的頂點曲率半徑，m；g為重力加速度，9.8 m/s2；Δρ為兩相密度差，kg/m3；β為液滴的形狀因子。進行實驗之前，利用實驗裝置重復(fù)3次測量25℃常壓下純水與空氣的界面張力，得到的結(jié)果及標準值偏差在±1%以內(nèi)，說明實驗裝置實驗數(shù)據(jù)的可靠。

溶液/CO2/原油體系界面張力的測量：高壓可視釜內(nèi)注入45 mL表面活性劑水溶液，以CO2置換釜內(nèi)空氣。升溫至目標溫度，向釜內(nèi)注入CO2氣體至一定壓力。當壓力每小時下降幅度小于0.01 MPa時，則認為溶液完全飽和CO2，記錄此時釜內(nèi)的壓力。向高壓可視釜內(nèi)注入原油，直到針頭底部形成飽滿油滴。錄制油滴動態(tài)變化過程，直到界面張力和油滴體積達到穩(wěn)定值，圖像存儲在計算機中，用于計算界面張力以及油滴體積。改變體系壓力，重復(fù)上述步驟。

溶液/原油體系界面張力測量：向高壓可視釜內(nèi)注入50 mL表面活性劑水溶液，升溫至目標溫度，利用高壓恒流泵向可視釜內(nèi)繼續(xù)注入表面活性劑水溶液至目標壓力。注入一滴飽滿油滴，錄制油滴動態(tài)變化過程，直到界面張力和油滴體積達到穩(wěn)定值，計算兩相的動態(tài)界面張力以及油滴體積，改變體系壓力，重復(fù)上述步驟。

每個條件下重復(fù)測量3滴原油的界面張力，將平衡界面張力取平均值，相對誤差在±2%以內(nèi)。

高壓CO2對表面活性劑水溶液與原油界面張力、原油乳化的影響——摘要、實驗部分

高壓CO2對表面活性劑水溶液與原油界面張力、原油乳化的影響——結(jié)果與討論、結(jié)論