摘要

反凝析污染是目前氣藏產能最嚴重的損害類型之一，為解除氣藏反凝析污染，采用表面張力儀和接觸角儀研究了多種單一表面活性劑體系及優選復配的陽離子/非離子（簡稱陽-非離子）復合表面活性劑體系的表面活性和潤濕改性能力，通過電導率實驗、巖心自發滲吸、NMR表征及巖心流動實驗研究了復合表面活性劑體系的臨界膠束濃度（cmc）、表面活性、潤濕改性能力、預防液侵及解除液侵能力，并研究了復合表面活性劑體系中陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑之間的協同效應。

實驗結果表明，復合表面活性劑體系的表面活性和潤濕改性能力均優于單一表面活性劑體系，復合表面活性劑體系的cmc明顯低于單一表面活性劑體系；加入復合表面活性劑體系后，模擬地層水表面張力僅為18.7 mN/m，凝析油表面張力僅為23 mN/m；經復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110.0°，凝析油在巖心表面的接觸角為96.7°。復合表面活性劑體系能夠有效預防巖心液侵和有效解除巖心液侵傷害。

在凝析氣藏衰竭式開發過程中，當地層壓力下降至流體露點壓力以下時會出現反凝析現象。凝析氣井生產時近井地帶壓降大，此區域地層壓力首先降至露點壓力以下，井筒附近更容易產生嚴重的反凝析污染，對儲層造成傷害，導致氣體有效滲透率急劇下降，氣井產能降低。

研究者針對反凝析污染解除等進行了大量的研究。王業飛等通過測量表面活性、潤濕改性能力和Zeta電位時，發現了陽離子/非離子（簡稱陽-非離子）復合表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨/辛基苯聚氧乙烯醚改變油濕性砂巖表面潤濕性的機制。研究結果表明，陽-非離子復合表面活性劑改變油濕性砂巖表面潤濕性的效果比單一的陽離子表面活性劑或非離子表面活性劑的效果更加顯著。龐淼在室溫下測定了不同濃度表面活性劑溶液的表面張力，確定含氟兩性離子表面活性劑和含氟非離子表面活性劑降低表面張力能力最強，并對兩塊巖心分別進行凝析油傷害和水鎖傷害，評價了雙疏材料的解除液鎖傷害能力。

研究結果表明，經含氟表面活性劑處理后，巖心表面發生潤濕反轉，從液濕性變為優先氣濕，有利于氣相的流通；同時巖心表面的粗糙程度增加，氟碳分子在巖心表面形成一層涂膜，降低材料的表面能，使巖心具有疏水疏油的性能，液相流體的吸附性變差，儲層中液相的飽和度減小。張力基于潤濕反轉的原理研制出了液鎖傷害解除劑（氟碳表面活性劑X），并對經解除劑處理后的巖心進行實驗評價。研究結果表明，經解除劑處理后，巖心的潤濕性從親水親油轉變為中性氣濕，水滴和油滴難以滲吸入巖心，可同時產生拒水和拒油的作用。王斌等研究了水溶性氟碳類疏水疏油納米劑CRS-850對裂縫-基質雙重介質“液鎖”損害解除的效果。研究結果表明，CRS-850可進一步解除液鎖損害，填砂管模型滲透率越低，氣驅排水率越高，潤濕性改變后的氣驅排水率提高幅度也越大。目前，常用的解除反凝析污染藥劑主要以氟碳表面活性劑為主，價格偏高。

本工作在陽離子表面活性劑中加入非離子表面活性劑，得到了一種陽-非離子復合表面活性劑體系，通過表面張力儀、接觸角測量儀、巖心自發滲吸實驗、NMR表征和巖心流動實驗等研究了該復合體系的表面張力、疏水改性能力、預防和解除液侵傷害能力，同時分析了陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑之間的協同作用，以此為氣藏的高效合理開發提供一定的參考。

1實驗部分

1.1實驗原料

模擬地層水：總礦化度為2.0×105 mg/L，主要離子組成：Ca2+8 740.5 mg/L，K+2 400.6 mg/L，Mg2+540.2 mg/L，Na+81 402.1 mg/L，CO32-10.0 mg/L，HCO3-312.0 mg/L，Cl-114 180.5 mg/L，SO42-5.0 mg/L，實驗室自制；陽離子含氟表面活性劑CH-1：有效含量70.0%（w），上海申容化工科技有限公司；非離子含氟表面活性劑CH-2，CH-3：有效含量70.0%（w），廣州君鑫化工科技有限公司；甜菜堿型表面活性劑CH-4：有效含量70.0%（w），廣州市泰力化工有限公司；聚乙二醇辛基苯基醚CH-5：有效含量70.0%（w），山東科興化工有限責任公司。

1.2表征方法

電導率測定：配制一系列濃度的表面活性劑溶液，恒溫20℃后采用成都世紀方舟科技有限公司DDS-608型電導率儀測定電導率，得出電導率隨表面活性劑濃度變化曲線。

表面張力測定：在70℃下采用最大拉桿法，芬蘭Kibron公司生產的Delta-8全自動高通量表面張力儀測試不同濃度表面活性劑溶液體系與模擬地層水按體積比1∶1混合后的表面張力。

接觸角測定：采用德國Krüss公司DSA25S型接觸角儀對水/油滴的形狀進行表征，并計算最終平衡接觸角值。

NMR表征：采用上海紐邁電子科技有限公司MacroMR12-150H-I型核磁共振成像分析儀對試樣進行NMR表征。

1.3實驗方法

巖心自發滲吸實驗：在70℃下先用膠帶密封稱干重后的巖心的側面，使巖心底部與地層水/凝析油接觸，記錄巖心自發滲吸地層水/凝析油質量隨時間的變化。隨后將巖心抽真空，用不同表面活性劑飽和后烘干。重復上述步驟，進而確定巖心質量隨自發滲吸時間變化的規律，通過測定自發滲吸時間和巖心含水/油飽和度的變化曲線對不同表面活性劑體系預防液侵能力進行定量評價。

巖心流動實驗：采用氣相滲透率約59.20×??3μm2的巖心進行解除液侵模擬實驗。在70℃下，先用甲烷氣測試干燥填砂管中多孔介質的氣相滲透率并稱干重；將填砂管中的多孔介質抽真空飽和模擬地層水/凝析油，測量填砂管的濕重和多孔介質的液相滲透率；利用甲烷氣驅替多孔介質并計算抽真空飽和模擬地層水后的氣相滲透率；最后將填砂管中的多孔介質抽真空飽和表面活性劑，密封填砂管并置于烘箱中180℃恒溫老化24 h后，用甲烷氣驅替多孔介質并計算氣相滲透率。通過多孔介質氣相滲透率的變化來評價表面活性劑解除液侵的效果。