摘要:針對聚驅(qū)后油藏特點研發(fā)了黏彈性顆粒驅(qū)油劑(B-PPG)。文中研究了黏彈性顆粒驅(qū)油劑溶液與煤油間的界面張力和擴張流變性質(zhì)，考察了鹽度、二價離子和溫度對體系界面張力及擴張流變參數(shù)的影響。結果表明，高濃度時，B-PPG通過烷基鏈的疏水作用形成了二維網(wǎng)絡結構，提升了界面膜的強度，臨界締合濃度為1000mg/L。NaCl壓縮雙電層,增大了B-PPG分子的界面吸附量,界面張力顯著降低;同時,由于分子間靜電相互作用減弱,擴張彈性急劇降低,而擴散交換的加快導致擴張黏性降低。二價陽離子的加入，造成界面分子排列的緊密程度有所降低，界面張力略有升高。二價陽離子還可以增強B-PPG形成的聚集體結構，導致擴張彈性略有增大。升高溫度，加速了B-PPG分子的熱運動,擴散交換過程變快,界面膜強度降低。

聚合物驅(qū)是油田開發(fā)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)最重要的技術手段之一，在國內(nèi)外油田得到了廣泛的應用。但聚驅(qū)后油藏儲層非均質(zhì)性加劇，剩余油分布更加分散，常規(guī)方法已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)實踐的需要。近年來，改性聚丙烯酰胺已成為研究熱點，其中黏彈性顆粒驅(qū)油劑(B-PPG)由于其獨特的性能更是得以快速發(fā)展。B-PPG是通過多官能團引發(fā)合成的高分子支化鏈與三維交聯(lián)網(wǎng)絡結構共存的聚丙烯酰胺,其分子結構示意圖如Fig.1所示。這種“軟固體”凝膠顆粒以固體顆粒的形式懸浮于溶液中，具有較好的變形能力，運移過程中時堵時驅(qū)，可以有效調(diào)節(jié)地層的非均質(zhì)性。同時，其又具有較好的耐溫抗鹽、耐老化能力。目前，B-PPG驅(qū)油劑已經(jīng)在勝利油田、河南油田推廣應用，增油降水效果明顯。

盡管B-PPG是作為驅(qū)油劑應用于油田現(xiàn)場，但主要改變的是水相性質(zhì)。由于B-PPG分子中同時存在親水的酰胺基和疏水的改性基團，它同時又具有界面活性，能在界面上吸附成膜。油水界面膜的性質(zhì)在原油驅(qū)替和采出液處理等過程中起著關鍵的作用，而目前對B-PPG體系的界面性質(zhì)研究較少。于是本文利用界面張力和界面擴張流變測試手段，考察了不同因素對B-PPG界面膜性質(zhì)的影響，旨在對非均相復合驅(qū)油體系的設計有一定的參考價值。

1實驗部分

1.1主要原料

黏彈性顆粒驅(qū)油劑:由中國石化股份有限公司勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院提供，實驗時需將其溶于蒸餾水中，攪拌、靜置，充分溶脹后制得母液，再逐步稀釋配得不同濃度的溶液;氯化鈉、六水氯化鎂、氯化鈣:分析純，北京化學試劑公司;航空煤油:北京欣環(huán)誠潤滑油有限公司，經(jīng)柱硅膠層析處理后用作油相，30℃時與去離子水的界面張力約為42mN/m;二次蒸餾水:電阻率大于18.2mΩ/cm。

1.2測試與表征

采用德國Dataphysics公司的OCA20界面流變測試儀進行界面擴張流變實驗，根據(jù)周期振蕩的懸掛液滴的外形分析測定界面擴張流變參數(shù)。實驗中界面面積擴張形變的振幅為10%，振蕩頻率為0.1 Hz。

2結果與討論

2.1 B-PPG的界面張力及界面流變性質(zhì)

B-PPG是部分支化、部分交聯(lián)的聚丙烯酰胺，其分子結構中既含有親水基團丙烯酰胺，又含有疏水的烷基鏈，是一種高分子量的界面活性物質(zhì)，能夠在油水界面上自發(fā)地吸附成膜，降低界面張力。Fig.2為B-PPG濃度對煤油-水界面張力和界面擴張流變參數(shù)的影響。由Fig.2(a)可知，B-PPG溶液具有一定的界面活性，隨著其濃度增大，界面張力逐漸降低，濃度高于1000mg/L后，達到平臺值，約為25為mN/m。由Fig.2(b)可以看出，濃度低于1000mg/L時，B-PPG形成的界面膜強度較低，擴張彈性和擴張黏性隨濃度緩慢增大。擴張彈性從約25mN/m升高到35mN/m，擴張黏性從約1mN/m升高到10mN/m;當B-PPG濃度大于1000mg/L時，隨著濃度的增大，界面膜的擴張彈性顯著升高，濃度達到2000mg/L時,擴張彈性高達90mN/m;而擴張黏性變化不大，僅上升到約20mN/m。

B-PPG從本質(zhì)上而言，是一種具有獨特結構的疏水改性聚丙烯酰胺。文獻報道，疏水改性的納米二氧化硅顆粒隨濃度升高，可以通過顆粒間的疏水作用形成聚集體。因此，當體相中B-PPG濃度升高至某一數(shù)值時，B-PPG分子間可通過疏水相互作用形成締合結構，與疏水締合聚合物類似，此濃度也可稱為臨界締合濃度(Critical associating concentration，CAC)。與表面活性劑的臨界膠束濃度類似，B-PPG的單體濃度在CAC后不再增大，多余的B-PPG分子形成聚集體，進而形成網(wǎng)絡結構，達到大幅度增加體相黏度的效果。

結合Fig.2的實驗結果，可以看出本文研究的B-PPG在蒸餾水中的CAC值為1000mg/L。濃度高于CAC后，B-PPG單體濃度不變，界面吸附達到飽和，因此界面張力達到平臺值。然而，界面膜結構則隨體相濃度繼續(xù)增大而發(fā)生轉變:CAC之前，界面膜由單個B-PPG分子組成，膜強度較低;CAC后，隨著體相中聚集體的形成，B-PPG在界面上也能通過烷基鏈的疏水作用形成分子間相互纏繞的復雜結構，這種二維網(wǎng)絡狀結構構成界面亞層，從而增大了界面膜的強度。由于這種網(wǎng)絡結構以彈性為主，因此CAC后擴張黏性的增加幅度與CAC前相近。