2.3預(yù)防液鎖傷害能力評(píng)價(jià)

2.3.1巖心自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)

不同表面活性劑體系（陽(yáng)離子表面活性劑CH-1，CH-2與陽(yáng)-非離子復(fù)合表面活性劑體系）對(duì)巖心含水飽和度、巖心含油飽和度的影響見(jiàn)圖7。由圖7a可看出，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，巖心含水飽和度和含油飽和度均逐漸增加并最終達(dá)到平衡。未被表面活性劑體系處理的巖心在自發(fā)滲吸時(shí)間為1.5 h時(shí)達(dá)到飽和，此時(shí)巖心含水飽和度增至77.4%。

經(jīng)3種體系處理后，巖心的含水飽和度均降低，經(jīng)CH-1和CH-2處理過(guò)的巖心含水飽和度分別降至14.64%和25.79%，而經(jīng)陽(yáng)-非離子復(fù)合表面活性劑體系處理后，巖心含水飽和度由77.4%降至8.10%。由圖7b可看出，未被表面活性劑處理的巖心在自發(fā)滲吸時(shí)間為0.5 h時(shí)，巖心自發(fā)滲吸達(dá)到飽和，此時(shí)巖心含油飽和度增至68.90%。巖心經(jīng)3種體系處理后，巖心的含油飽和度均降低，經(jīng)CH-1和CH-2處理過(guò)的巖心含油飽和度分別降至22.29%和25.53%，而經(jīng)陽(yáng)-非離子復(fù)合表面活性劑體系處理后，巖心含油飽和度降至11.25%。

與單一表面活性劑體系相比，經(jīng)復(fù)合表面活性劑體系處理后巖心含油飽和度最低，說(shuō)明復(fù)合表面活性劑體系有效減少了巖心的液侵量，進(jìn)而起到了預(yù)防液侵的效果。由毛細(xì)管壓力公式可知，毛細(xì)管力的大小與水/凝析油的表面張力、潤(rùn)濕性和巖石中多孔介質(zhì)的孔喉半徑有關(guān)。在復(fù)合表面活性劑體系對(duì)巖心表面潤(rùn)濕改性前，毛細(xì)管力是巖心自發(fā)滲吸的主要?jiǎng)恿Γ瑥?fù)合表面活性劑體系降低水/凝析油的表面張力，削弱了毛細(xì)管力，從而減小了巖心的液侵量。當(dāng)復(fù)合表面活性劑體系在巖心表面充分吸附，形成一層帶有潤(rùn)滑和隔離作用的疏水疏油膜時(shí)，巖心表面由親水親油變?yōu)槭杷栌?，毛?xì)管力由巖心自發(fā)滲吸的主要?jiǎng)恿D(zhuǎn)變?yōu)樽枇?，從而起到預(yù)防液侵的作用，進(jìn)而減小巖心液侵量。

圖7不同表面活性劑體系對(duì)巖心含水飽和度（a）、巖心含油飽和度（b）的影響

2.3.2 NMR表征

通過(guò)核磁共振儀可測(cè)量巖心自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)中流體賦存狀態(tài)。圖8為經(jīng)不同方法處理的巖心的NMR T2譜曲線。由圖8可知，每條T2譜曲線都出現(xiàn)兩個(gè)峰，左峰的信號(hào)強(qiáng)度均強(qiáng)于右峰，表明水/油主要賦存在小孔喉中。這是因?yàn)槊?xì)管半徑越小，對(duì)應(yīng)的自吸毛細(xì)管力越強(qiáng)，流體通過(guò)自吸進(jìn)入巖心孔隙后，在毛細(xì)管力的作用下，大孔隙內(nèi)的流體會(huì)進(jìn)一步自吸進(jìn)入較小孔隙，因此，巖心的流體優(yōu)先賦存在較小孔隙。經(jīng)復(fù)合表面活性劑體系處理后的T2譜曲線低于未經(jīng)處理的T2譜曲線，表明經(jīng)復(fù)合表面活性劑體系處理后的巖心含水/油飽和度低于未經(jīng)處理的巖心含水/油飽和度。表征結(jié)果再次證明自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)中的復(fù)合表面活性劑體系通過(guò)表面張力降低和疏水疏油改性可預(yù)防液侵傷害。

圖8巖心的NMR T2譜曲線

NMR通過(guò)快速傅里葉變換和圖像重建生成巖樣的二維圖像，可直觀展示流體在巖心內(nèi)部的分布。圖9為自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)NMR二維成像結(jié)果，縱坐標(biāo)表示氫信號(hào)的強(qiáng)度（即水或油的含量高低），數(shù)字越大表示氫信號(hào)強(qiáng)度越強(qiáng)。圖中由紅色到綠色、淺藍(lán)再到深藍(lán)，表示信號(hào)由強(qiáng)變?nèi)?，也代表了含水（氫）量從高到低的變化過(guò)程。由圖9可看出，原始巖心烘干后呈深藍(lán)色，自發(fā)滲吸后呈紅綠色，經(jīng)復(fù)合表面活性劑體系處理后的巖心自發(fā)滲吸后呈淺藍(lán)色和綠色；經(jīng)過(guò)復(fù)合表面活性劑體系處理后，巖心含水/油飽和度大幅降低，復(fù)合表面活性劑體系降低了液體的表面張力，削弱了毛細(xì)管力；巖心孔隙的潤(rùn)濕性由親水親油反轉(zhuǎn)為疏水疏油，水相在毛細(xì)管內(nèi)的狀態(tài)由驅(qū)替相轉(zhuǎn)變?yōu)榉球?qū)替相，地層水/凝析油不易吸附于巖心孔隙內(nèi)，表面張力的降低和巖石孔隙表面的潤(rùn)濕性改變可明顯改善流體在多孔介質(zhì)內(nèi)的流動(dòng)狀況，進(jìn)而達(dá)到預(yù)防液侵的目的，這與巖心自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)和NMR T2譜曲線分析結(jié)果相符。

圖9自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)NMR二維成像結(jié)果

2.4解除液侵傷害能力評(píng)價(jià)

為研究復(fù)合表面活性劑體系解除水侵、油侵以及混合侵傷害的能力，分別采用氣相滲透率約59.20×??3μm2的巖心進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。巖心中多孔介質(zhì)經(jīng)復(fù)合表面活性劑體系處理后的氣相滲透率由水侵污染后的23.09×103μm2恢復(fù)到53.59×103μm2，由油侵污染后的26.06×103μm2恢復(fù)到52.21×103μm2，由液侵污染后的30.20×103μm2恢復(fù)到54.98×103μm2。由于復(fù)合表面活性劑具有強(qiáng)表面活性的特點(diǎn)，當(dāng)與巖心中殘留的液體接觸后，復(fù)合表面活性劑體系可降低表面張力，極大削弱毛管阻力效應(yīng)，降低水排出毛細(xì)孔喉的阻力；同時(shí)復(fù)合表面活性劑體系具有疏水改性以及疏油改性的能力，使巖石由親水親油改變?yōu)槭杷栌?，使毛?xì)管力變?yōu)樗湍鲇颓秩霂r石的阻力，抑制液侵的同時(shí)也降低了水和凝析油排出毛細(xì)孔喉的阻力，進(jìn)而解除液鎖傷害。

3結(jié)論

1）5種表面活性劑中，陽(yáng)離子含氟表面活性劑CH-1和非離子含氟表面活性劑CH-2的表面活性和潤(rùn)濕改性能力較好。

2）由陽(yáng)離子含氟表面活性劑CH-1和非離子含氟表面活性劑CH-2復(fù)配的陽(yáng)-非離子復(fù)合表面活性劑的cmc明顯低于CH-1和CH-2。

3）加入復(fù)合表面活性劑體系后，地層水表面張力由72 mN/m降為18.7 mN/m，凝析油表面張力由40 mN/m降為23 mN/m。這是由于CH-1分子頭基間的靜電斥力降低，與單一陽(yáng)離子、非離子表面活性劑相比復(fù)合表面活性劑的表面活性最強(qiáng)。

4）經(jīng)過(guò)復(fù)合表面活性劑體系處理后，模擬地層水在巖心表面的接觸角為108.0°；凝析油在巖心表面的接觸角為102°。CH-1分子與CH-2分子構(gòu)成的混合聚集體與砂巖表面羧酸類物質(zhì)形成離子對(duì)的驅(qū)動(dòng)力為靜電引力、氫鍵及范德華力的共同作用力，這些共同作用力使復(fù)合表面活性劑在界面上的吸附能力比單一表面活性劑更強(qiáng)。

5）經(jīng)復(fù)合表面活性劑體系處理后，巖心含水飽和度由77.4%降至8.10%，巖心含油飽和度由66.7%降至11.25%；巖心中多孔介質(zhì)經(jīng)復(fù)合體系處理后，氣相滲透率由水侵污染后的23.09×103μm2恢復(fù)到53.59×103μm2，由油侵污染后的26.06×103μm2恢復(fù)到52.21×103μm2，由液侵污染后的30.20×103μm2恢復(fù)到54.98×103μm2。通過(guò)巖心自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)、NMR實(shí)驗(yàn)以及巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)得出復(fù)合體系能夠有效預(yù)防巖心液侵和有效解除巖心液侵傷害。