2.2 偏硼酸钠/桩西原油体系的界面张力研究

由上述研究结果可以看出，单一的表面活性剂不能使油水界面张力达到超低，因此可考虑加入碱，利用碱的协同效应，降低油水界面张力。桩西原油的酸值较高达到1.65 mg(KOH)/g，且地层水中Ca2+、Mg2+离子含量较高。应用常规碱，如氢氧化钠、碳酸钠，会产生结垢问题。偏硼酸钠是一种弱碱，可以螯合Ca2+、Mg2+，与地层水混合不会生成沉淀，配伍性较好(0.1%不同碱与地层水配伍性情况见图2)。

图2 不同碱与桩西地层水的配伍性

以模拟地层水配制偏硼酸钠溶液，测定了不同质量分数的偏硼酸钠与桩西原油的动态界面张力，结果见图3。从图3可以看出，当偏硼酸钠溶液质量分数一定时，随着时间的延长，偏硼酸钠/桩西原油体系的动态界面张力呈现出先降低后平稳的变化趋势。其中，0.4%浓度体系的界面张力最低可达到1.9×10-2 mN/m，然后界面张力上升，平衡界面张力在2.6×10-2 mN/m左右；偏硼酸钠质量分数在0.2%~0.8%范围内时，该体系平衡界面张力均在1×10-1 mN/m以下。综上，偏硼酸钠与地层水有很好的配伍性，且与原油界面张力效果表现较好。作为一种耐垢碱，偏硼酸钠是良好的碱驱用剂。

图3 不同浓度偏硼酸钠与桩西原油的界面张力

2.3 碱/表面活性剂复合体系与桩西原油的界面张力研究

偏硼酸钠具有耐垢性，且降低界面张力效果理想。选择偏硼酸钠与表面活性剂复配，进行动态界面张力研究，以期达到超低油水界面张力，取得好的驱油效果。将CBET-17、SLPS、OP-10进行了复配，复配体系中的表面活性剂质量分数为0.1%，改变偏硼酸钠的质量分数。复配体系与桩西原油的动态界面张力如图4~图6所示。

由图4可以看出，偏硼酸钠与CBET-17复配出现了明显的协同效应，获得了超低界面张力，10-3 mN/m低界面张力体系维持的时间较长，0.1%浓度偏硼酸钠在10min时，出现了油丝拉断现象，最低界面张力达到2.5×10-5 mN/m。偏硼酸钠浓度低时，复配体系与原油界面张力较小。偏硼酸钠质量分数为0.4%时，平衡界面张力较低，可达1.9×10-3 mN/m。

图4 0.1% CBET-17/不同浓度偏硼酸钠复配体系与桩西原油的界面张力

图5 0.1% SLPS/不同浓度偏硼酸钠复配体系与桩西原油的界面张力

图6 0.1% OP-10/不同浓度偏硼酸钠复配体系与桩西原油的界面张力

由图5、图6可以看出，SLPS、OP-10与偏硼酸钠复配的协同效应也起到了很好的降低界面张力的效果，但是效果不如CBET-17好，没有出现油丝拉断的现象。0.1%表面活性剂与不同质量分数偏硼酸钠复配时，降低界面张力效果相似。体系的界面张力在开始阶段呈缓慢下降后平稳的趋势，随着偏硼酸钠质量分数的增加，油水界面张力最低值先减小后增大。偏硼酸钠质量分数为0.4%时，平衡界面张力较低，分别为2.0×10-3 mN/m和6.5×10-3 mN/m。

综上所述，相对于OP-10，偏硼酸钠与CBET-17、SLPS复配降低油水界面张力效果较好。当浓度0.4%偏硼酸钠与0.1%CBET-17或者0.1%SLPS复配时，油水界面张力都能达到超低水平，且0.1%偏硼酸钠与0.1%CBET-17复配时，油水界面张力最低可达到2×10-5 mN/m，平衡界面张力均在10-2 mN/m以下。从经济上考虑，表面活性剂在降低界面张力相同的条件下，用量越少越好。因此两者较适合作为胜利油田桩西区块的复合驱油体系。

3 结论

(1) 单一表面活性剂/桩西原油体系中质量分数为0.1%的CBET-17降低界面张力能力较好，最低界面张力达3×10-2 mN/m左右，平衡界面张力可达7.5×10-2 mN/m。

(2) 当浓度0.4%偏硼酸钠与0.1% CBET-17或者0.1%SLPS复配时，油水界面张力都能达到超低水平。同时由于偏硼酸钠具有耐垢性，可螯合胜利地层水中的Ca2+、Mg2+离子阻止沉淀生成。