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在石油供求矛盾日趋加重的情况下,提高原油采收率的三次采油已成为石油开采研究的重要课题。化学复合驱体系通过其超低界面张力性能提高洗油效率,从而大幅度提高石油采收率。各种驱油化学剂之间的相互作用,以及驱油化学剂与原油中活性组分的相互作用,强烈影响体系的界面张力活性。研究复合驱体系各影响因素对界面张力的影响机理以及驱油体系与原油间降低界面张力的协同效应机理,对于指导驱油体系配方的形成具有重要意义。
本文首先简化复合驱体系的组成,以纯化合物和模拟油为研究对象,系统研究了表面活性剂-模拟油体系中水相和油相各影响因素对界面张力的作用机制。在此基础上,研究了表面活性剂-原油体系的界面张力影响因素,对模型研究中得出的结论进行验证。接着研究了复杂的现场二元复合驱体系的动态界面张力特征以及表面活性剂-聚合物-原油之间的协同效应对体系界面张力的影响,并对动态界面张力特征与驱油效率之间的关系进行了探索。最后进行了表面活性剂体系动态界面张力的物理化学模型计算。通过上述研究,得出以下结论:①深化了对表面活性剂构效关系的认识,证实了表面活性剂分子在界面上占据的空间大小是超低界面张力不可或缺的重要因素。②阐明了电解质影响界面张力的作用机制,发现电解质通过改变离子头的界面占据面积影响表面活性剂分子的顶替能力,从而影响降低界面张力的最大能力。③探讨了驱油聚合物对动态界面张力的影响规律,发现部分水解聚丙烯酰胺通过链段插入界面层影响界面张力,对尺寸较大的表面活性剂分子影响更为明显;而疏水缔合聚合物通过疏水嵌段与表面活性剂分子在界面上形成混合聚集体,对尺寸较小的表面活性剂分子影响更为明显。④阐明了油相性质对动态界面张力的影响规律,指出了表面活性剂亲水亲油平衡能力的变化通过吸附-脱附位垒改变动态界面张力的特征行为。⑤阐明了原油活性组分影响超低界面张力的规律,发现混合吸附对超低界面张力的破坏效应。⑥探索了有机碱与原油的作用机制以及有机碱对复合驱体系协同效应的影响,发现有机碱与不同原油活性组分作用的强弱顺序为:酸性组分>胶质>沥青质>饱和份、芳香份。⑦考察了现场复杂二元复合驱体系的动态界面张力特征以及与驱油效率的关联,提出了二元复合驱体系与原油间的三种特征类型的动态界面张力曲线及其内在机理。⑧针对表面活性剂体系进行了动态界面张力的物理化学模型计算,证实了吸附-脱附位垒影响动态界面张力的可能性。