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[摘 要]润湿性对油/水相对渗透率、残余油分布等影响显著，是控制油藏中流体流动及分布的主要因素，在油藏开发的各阶段都起着至关重要的作用。本文用非离子表面活性剂作为研究对象，利用实验方法研究表面活性剂改变砂岩表面润湿性的能力。
[关键词]表面活性剂 非离子 润湿性
中图分类号：TE31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）25-0015-01
1 前言
表面活性剂通过吸附在岩石表面改变其润湿性，降低原油在岩石表面的粘附力，促使原油自岩石上脱附及有效分散，实现对残余油的有效驱动，从而提高采收率。本文选取两种驱油用表面活性剂作为研究对象，利用实验方法研究表面活性剂改变砂岩表面润湿性的能力，考察表面活性剂的种类、浓度对其改变润湿性能力的影响，分析推测各类表面活性剂实现润湿反转的机理。
2 实验部分
2.1 主要仪器及设备
Dataphysics DCAT21表/界面张力测量仪、Sartorius电子分析天平、鼓风干燥箱、游标卡尺等。
2.2 实验材料
原油、石英载玻片（1×25.4×76.2mm）、正庚烷等。
2.3 不同润湿性石英表面的制备
将石英片用铬酸浸泡12h后取出，分别用自来水、去离子水冲洗至冲洗液pH值为中性，测定去离子水在水湿性石英片表面的前进角θA≈10.03°得到水湿石英表面。
将干燥的石英片用正庚烷-原油混合液75℃条件下老化处理24h，测定模拟地层水在处理后的石英片表面的前进角θA≈118.61°，获得油湿性石英表面。
2.4 接触角测定
室温下用DCAT21表/界面张力仪测定模拟地层水在石英片表面的接触角，测定速度0.2mm/s，浸入深度为7mm。在较低的测量速度下，动态接触角的值与静态接触角的值大小相近，本文中采用前进角来衡量石英表面的润湿性。
3试验结果与分析
3.1水湿性石英表面
非离子表面活性剂OP-10和GD70水溶液在水湿石英片表面的前进角随浓度的变化关系如图1所示。
从图1可以看出，随着浓度的增加，石英表面的润湿性由水湿向油湿性再向水湿性方向转变，最终前进角在10°左右，且OP-10最终的前进角较低。由于非离子表面活性剂分子在水中不解离，不带电荷，和固体表面的静电作用可以忽略，因此与固体表面的没有很强的排斥力，这使得非离子表面活性剂溶液在浓度较低时，就能在固体表面产生吸附，将疏水基团暴露在岩石表面，使得表面的亲水性得到一定程度降低；随着溶液浓度的增大，非离子表面活性剂自组装膜致密性增加，使得石英表面的亲水性进一步降低；当非离子表面活性剂浓度大于临界胶束浓度时，表面活性剂通过尾链的疏水作用，形成了双层膜结构，将表面活性剂的头基暴露于石英表面，从而使前进角降低，表面的亲水性增强。
3.2 油湿性石英表面
考察非离子表面活性剂溶液对油湿性石英表面润湿性的影响，前进角与表面活性剂溶液浓度的关系如图2所示。
由图2可知，非离子表面活性剂溶液在亲油石英片表面的前进角随着溶液浓度的增加而减小，最后前进角趋于稳定。虽然OP-10在较低的浓度下就能显著改变石英表面的润湿性，但是GD70使油湿性石英表面的水湿性要强于OP-10。分析認为：非离子表面活性剂的疏水链与油湿性石英表面相互作用，其亲水基朝向溶液本体，使石英表面润湿性发生反转，水湿性增强；随着表面活性剂溶液浓度的继续增大，表面活性剂在疏水的固体表面形成单分子层结构或以半胶束聚集体的形式排列，形成的吸附层结构稳定后，前进角的变化基本稳定。通过上面的分析认为，非离子表面活性剂分子可以吸附在油湿性的砂岩表面，形成疏水基朝向岩石表面而亲水基朝向溶液本体的单层膜结构，使得岩石表面的润湿性由油湿性向水湿性方向转变，毛管力增加，有利于表面活性剂溶液渗吸进入岩石孔隙，从而提高原油采收率。
4结论
在水湿石英表面，前进角随溶液浓度的增加先增大后降低，当表面活性剂达到临界胶束浓度时，前进角为最大值，随着浓度的继续增加，前进角趋于稳定；在油湿性表面，非离子表面活性剂能够在一定程度上改变表面润湿性，使其向水湿性转变。
参考文献
[1] 鄢捷年， 王富华. 表面活性剂吸附引起的硅石润湿性改变[J]. 油田化学， 1993， 10（3）： 195-200.
[2] 康万利， 董喜贵. 表面活性剂在油田中的应用[M]. 北京： 化学工业出版社， 2004： 130-180.
[3] 金谷. 表面活性剂化学[M]. 合肥： 中国科学技术大学出版， 2008： 3-12.
[关键词]表面活性剂 非离子 润湿性
中图分类号：TE31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）25-0015-01
1 前言
表面活性剂通过吸附在岩石表面改变其润湿性，降低原油在岩石表面的粘附力，促使原油自岩石上脱附及有效分散，实现对残余油的有效驱动，从而提高采收率。本文选取两种驱油用表面活性剂作为研究对象，利用实验方法研究表面活性剂改变砂岩表面润湿性的能力，考察表面活性剂的种类、浓度对其改变润湿性能力的影响，分析推测各类表面活性剂实现润湿反转的机理。
2 实验部分
2.1 主要仪器及设备
Dataphysics DCAT21表/界面张力测量仪、Sartorius电子分析天平、鼓风干燥箱、游标卡尺等。
2.2 实验材料
原油、石英载玻片（1×25.4×76.2mm）、正庚烷等。
2.3 不同润湿性石英表面的制备
将石英片用铬酸浸泡12h后取出，分别用自来水、去离子水冲洗至冲洗液pH值为中性，测定去离子水在水湿性石英片表面的前进角θA≈10.03°得到水湿石英表面。
将干燥的石英片用正庚烷-原油混合液75℃条件下老化处理24h，测定模拟地层水在处理后的石英片表面的前进角θA≈118.61°，获得油湿性石英表面。
2.4 接触角测定
室温下用DCAT21表/界面张力仪测定模拟地层水在石英片表面的接触角，测定速度0.2mm/s，浸入深度为7mm。在较低的测量速度下，动态接触角的值与静态接触角的值大小相近，本文中采用前进角来衡量石英表面的润湿性。
3试验结果与分析
3.1水湿性石英表面
非离子表面活性剂OP-10和GD70水溶液在水湿石英片表面的前进角随浓度的变化关系如图1所示。
从图1可以看出，随着浓度的增加，石英表面的润湿性由水湿向油湿性再向水湿性方向转变，最终前进角在10°左右，且OP-10最终的前进角较低。由于非离子表面活性剂分子在水中不解离，不带电荷，和固体表面的静电作用可以忽略，因此与固体表面的没有很强的排斥力，这使得非离子表面活性剂溶液在浓度较低时，就能在固体表面产生吸附，将疏水基团暴露在岩石表面，使得表面的亲水性得到一定程度降低；随着溶液浓度的增大，非离子表面活性剂自组装膜致密性增加，使得石英表面的亲水性进一步降低；当非离子表面活性剂浓度大于临界胶束浓度时，表面活性剂通过尾链的疏水作用，形成了双层膜结构，将表面活性剂的头基暴露于石英表面，从而使前进角降低，表面的亲水性增强。
3.2 油湿性石英表面
考察非离子表面活性剂溶液对油湿性石英表面润湿性的影响，前进角与表面活性剂溶液浓度的关系如图2所示。
由图2可知，非离子表面活性剂溶液在亲油石英片表面的前进角随着溶液浓度的增加而减小，最后前进角趋于稳定。虽然OP-10在较低的浓度下就能显著改变石英表面的润湿性，但是GD70使油湿性石英表面的水湿性要强于OP-10。分析認为：非离子表面活性剂的疏水链与油湿性石英表面相互作用，其亲水基朝向溶液本体，使石英表面润湿性发生反转，水湿性增强；随着表面活性剂溶液浓度的继续增大，表面活性剂在疏水的固体表面形成单分子层结构或以半胶束聚集体的形式排列，形成的吸附层结构稳定后，前进角的变化基本稳定。通过上面的分析认为，非离子表面活性剂分子可以吸附在油湿性的砂岩表面，形成疏水基朝向岩石表面而亲水基朝向溶液本体的单层膜结构，使得岩石表面的润湿性由油湿性向水湿性方向转变，毛管力增加，有利于表面活性剂溶液渗吸进入岩石孔隙，从而提高原油采收率。
4结论
在水湿石英表面，前进角随溶液浓度的增加先增大后降低，当表面活性剂达到临界胶束浓度时，前进角为最大值，随着浓度的继续增加，前进角趋于稳定；在油湿性表面，非离子表面活性剂能够在一定程度上改变表面润湿性，使其向水湿性转变。
参考文献
[1] 鄢捷年， 王富华. 表面活性剂吸附引起的硅石润湿性改变[J]. 油田化学， 1993， 10（3）： 195-200.
[2] 康万利， 董喜贵. 表面活性剂在油田中的应用[M]. 北京： 化学工业出版社， 2004： 130-180.
[3] 金谷. 表面活性剂化学[M]. 合肥： 中国科学技术大学出版， 2008： 3-12.