摘要

为了设计高效的靶向增黏二元驱油体系，研究了微胶囊乳液型聚合物对延展型表面活性剂界面张力的作用机制。采用旋转滴方法测定了羧酸盐和硫酸盐类延展型表面活性剂（C8PmEnC和C8PmEnS）与正构烷烃间的界面张力，考察了PO数目、EO数目和离子头对延展型表面活性剂界面张力的影响规律。实验结果表明，长PO链的螺旋结构有利于界面张力降低，而长EO链的空间效应不利于降低界面张力，当PO数目≥10且EO数目≤10时，C8PmEnC和C8PmEnS分子才可能达到超低界面张力。水溶性非离子表面活性剂Tween80会增强混合体系的亲水性，明显降低延展型表面活性剂的nmin值；油溶性非离子表面活性剂Span80与延展型表面活性剂分子在溶液中形成混合胶束，不影响nmin值。当延展型表面活性剂的界面活性不够强时，靶向增黏聚合物中非离子表面活性剂与其发生竞争吸附，界面张力升高；对于界面活性较强的延展型表面活性剂，靶向增黏聚合物通过调整亲水亲油平衡影响界面张力。未破壳和破壳靶向增黏聚合物均会进一步降低油溶性较强的延展型表面活性剂的界面张力，维持超低界面张力活性。这对靶向增黏二元驱的体系设计具有指导意义。

聚合物通过增大水相黏度，扩大波及体积，从而有效提高原油的采收率。且聚合物驱施工技术简单、提高采收率幅度大，已经成为国内外最具有发展潜力的三次采油方法之一。但聚合物在注入和地下运移时，注入设备及管道对其有一定的剪切和降解作用，聚合物的黏度会有明显的损失。此外，配注污水中含有多种还原性物质，也会加速聚合物的降解，造成聚合物的黏度明显下降。微胶囊技术是以高聚物或无机材料为微型容器，将少量气体、液体或固体物质包覆其中，然后逐渐通过某些外部刺激或缓释作用使被包覆物质的功能再次在外部呈现出来。微胶囊技术已经广泛应用到木材工业、医药、化妆品、农用化学品、印刷、食品和液晶等各个领域。近年来，化学驱提高石油采收率领域也尝试采用微胶囊技术解决生产中遇到的困难，在油管缓蚀剂、钻井液添加剂、压裂液破胶剂等方面都有了一定的突破。

表面活性剂通过大幅度降低原油与驱替水相间的界面张力，有效提高洗油效率，在化学驱油技术中得到广泛应用。其中，延展型表面活性剂以其优异的性质得到了国内外学者们的广泛关注。延展型表面活性剂在传统表面活性剂结构的基础上引入氧丙烯（PO）基团和氧乙烯（EO）基团，PO基团的弱疏水性及其独特的螺旋结构使其具有更好的综合性能，如超低界面张力（IFT）、较低的临界胶束浓度（cmc）、优异的乳化性能等。同时，EO基团的存在，增强了离子型表面活性剂抗盐和抗二价阳离子的能力，这使延展型表面活性剂具有在高温髙盐油藏应用的潜质。驱油表面活性剂和聚合物的相互作用研究是化学驱机理研究的重要科学问题之一。为了更好的维持聚合物的使用黏度，目前室内通过原位聚合方式合成的微胶囊聚合物与传统的干粉类聚合物不同，其为乳液类增粘剂，含有界面活性的乳化剂，导致与表面活性剂的相互作用更加复杂，给研究工作造成较大困难。本文选取延展型表面活性剂，系统研究微胶囊聚合物与延展型表面活性剂的相互作用机制，阐明其影响界面张力的规律，对于微胶囊聚合物化学驱油体系的设计、优选及现场应用具有指导作用。

1实验部分

1.1主要材料、试剂与仪器

微胶囊靶向增粘聚合物为外壳由微胶囊包裹、内核为粘均分子量2 000万~3 000万、水解度为10%~20%的部分水解聚丙烯酰胺凝胶的反相乳液，胜利油田勘探开发研究院合成。该聚合物以白油为分散介质、司盘80（Span80）和吐温80（Tween80）为乳化剂、聚氨酯为成壳材料。

烷基氧丙烯氧乙烯羧酸盐（APEC）系列表面活性剂：C8P5E5C、C8P5E10C、C8P5E15C、C8P10E5C、C8P10E10C、C8P10E15C、C8P15E5C、C8P15E10C、C8P15E15C；烷基氧丙烯氧乙烯羧酸盐（APES）系列表面活性剂：C8P10E5S、C8P15E5S、C8P15E10S，中国科学院理化技术研究所合成，活性物有效含量>85%。结构及缩写见图1。

图1延展型表面活性剂的结构及缩写

实验油相为系列正构烷烃，分析纯；实验用水为根据现场二类油藏平均矿化度配制的人工模拟水，具体组成及配方见表1。油藏温度75℃。矿化度19.592 72 g/L。

表1模拟地层水的组成及配方

1.2实验方法

1.2.1微胶囊聚合物溶液配制方法

微胶囊聚合物配制时，将注射器用微胶囊聚合物原液润洗，擦干注射器外侧，放在天平上清零。用注射器吸取并称量1.00 g样品。称取199.000 g模拟地层水于400 mL夹套烧杯中，夹套烧杯与恒温水浴相连，升温至50℃。开动桨式搅拌器，在转速为（500±20）r/min下沿旋涡壁30 s内慢慢加入注射器内样品，在搅拌速率为（700±20）r/min下搅拌0.5 h，所得溶液商品质量浓度为5 000 mg/L。

微胶囊聚合物溶液的破壳过程为：将配制好的未破壳微胶囊聚合物溶液置于磁力搅拌器上以（300±20）r/min的转速搅拌，用滴管滴加破壳剂到一定量，继续搅拌2 h，溶液变得黏稠，调节pH值到7，所得溶液商品质量浓度为5 000 mg/L破壳聚合物。

1.2.2界面张力测量

使用芬兰Kibron dIFT双通道动态界面张力仪，采用旋转滴方法测定表面活性剂溶液与正构烷烃间的界面张力。界面张力的数值在30 min内变化小于1%时为动态界面张力稳态值。实验转速为5 000 r/min，实验温度均为油藏温度（75.0±0.5）℃。本实验界面张力的实验误差为±5%。