2結果與討論

2.1微乳液相行為描述

采用魚形相圖對微乳液相行為進行描述，具有直觀明了、簡單實用等特點。

四組分體係水(W)+油(O)+表麵活性劑(S)+醇(A)中，α為油在二元體係水+油中的質量分數，表示為α=O/(W+O)；δ為醇在混合表麵活性劑中的質量分數，即δ=A/(S+A)；γ為混合表麵活性劑在整個體係中的質量分數，即γ=(S+A)/(W+O+S+A)。通過變換α、γ、δ值，配製不同組成的乳液，靜置後記錄各乳液的相行為，繪製成魚形相圖。

由圖1可見，在所配製的乳液中，既有均相乳液，也有兩相(上相、下相)乳液，同時有三相(中相)乳液。在選擇典型體係時，應體現出全麵性，即以上4種類型乳液都涉及到，同時應考慮到漸變性，即固定某個變量(此處固定γ)，一種相態向另一種相態轉變。由此，選出其中4組：A(下相乳液)、B(中相乳液)、C(上相乳液)、D(均相乳液)，A、B、C、D的組成如表1所示，形成的乳液照片如圖2所示。分別將乳液部分分離出來，稀釋成質量分數為0.1%、0.3%、0.5%、1.0%的微乳液。

表1 A、B、C、D的組成

2.2微乳液表/界麵性能測試及配方確定

對上述微乳液進行了表/界麵張力的測試，結果見圖3。

由圖3可以看出，同一類型不同濃度的微乳液之間的表麵張力值變化不大。可能是由於溶液內部主要以碳氫吸附為主，表麵活性劑在表麵上的吸附受到碳氫吸附的競爭作用，在一定程度上削弱了表麵活性劑的吸附量，導致表麵自由能變化的差異性較小。

微乳液與甘油的界麵張力見圖4。

分析圖4可知，同一體係的微乳液，與煤油的界麵張力值隨著質量分數的增加而減小。這是由於質量分數越高，表麵活性劑濃度越大，表麵活性劑在油水界麵的吸附量越多，表麵自由能降低越多，進而油水界麵張力降低越多。從圖4可以看出，D(均相)體係的界麵張力值比其他體係小，當表麵活性劑質量分數為1%時，油水界麵張力值僅為0.052 mN/m，達到低界麵張力水平。綜合4種體係表麵張力及界麵張力的數值可以看出，D(均相)體係的表麵張力與其他體係較接近，界麵張力卻低很多。此外，由於該體係為均相體係，具有易溶解、穩定性高等優點，且在配製微乳液時無需進行分相操作，有效成分(指表麵活性劑和醇)可以得到充分利用，無需對其他相進行回收處理，大大節約了資源，降低了成本。

通過改變濃度，觀察D(均相)表麵張力的變化趨勢，以便確定最佳的實驗條件。

D(均相)在不同濃度下的表麵張力見圖5。

從圖5可以看出，當D(均相)為0.5%(w，下同)時，表麵張力最小，為33.4 mN/m，然而與壓裂液通用技術條件(28 mN/m)相比仍偏大，故考慮加入另一種表麵活性劑來進一步降低其表麵張力。氟表麵活性劑在水中具有很高的表麵活性，可以大幅降低表麵張力，因而考慮加入氟表麵活性劑，同時考察氟表麵活性劑的加入對微乳液界麵張力將產生怎樣的影響。

0.5%(w)D(均相)加入不同濃度氟表麵活性劑後表/界麵張力見圖6。

從圖6可看出：

(1)隨著氟表麵活性劑的質量分數不斷增加，微乳液的表麵張力逐漸降低。由於氟表麵活性劑中氟碳鏈既憎水又親油，氟碳鏈之間很微弱的相互作用使其在水中具有很高的表麵活性。隨著氟加入量的增大，界麵吸附的氟逐漸增多，故表麵張力逐漸降低。

(2)隨著氟表麵活性劑含量不斷增加，微乳液與煤油的界麵張力幾乎不變。這是由於微乳液中發生的吸附方式主要以碳氫吸附為主，加入氟表麵活性劑後，將會產生競爭吸附，在一定程度上將會降低界麵吸附量，進而削弱吸附效果。

結合表麵張力與界麵張力的數值可以發現，0.5%D(均相)中加入0.02%(w，下同)的氟表麵活性劑後，溶液同時具有較低的表麵張力(23.22 mN/m)與較低的界麵張力(0.12 mN/m)，符合助排劑對於低表/界麵張力的性能要求。故考慮將0.5%D(均相)+0.02%氟表麵活性劑作為新型助排劑AO-4的配方，其中D的組成為：w(AEO-9)∶w(正丁醇)∶w(煤油)∶w(水)=31%∶13%∶11%∶45%。

2.3助排劑AO-4性能評價

2.3.1熱穩定性

將助排劑AO-4放入烘箱，溫度設置為60℃，放置2 h後，冷卻至室溫，測試其表麵張力，結果見表2。

表2助排劑AO-4加熱前後表麵張力值

從表2可以看出，在溫差較大的情況下，助排劑AO-4加熱前後表麵張力值變化很小，表麵活性保持較好，說明此助排劑具有較好的熱穩定性。這主要是因為微乳液屬於自發形成的熱力學穩定體係，有自發降低界麵麵積的趨勢，以此來降低界麵能，因而溫度的改變不會引起液滴的聚並或分散，整個體係可以保持較好的穩定性。此外，助排劑AO-4中的微乳液屬於均相微乳液，更加有利於體係保持穩定，不會因外界因素的改變而輕易發生變化。

2.3.2助排效果

按照SY/T 5755《壓裂酸化用助排劑性能評價方法》，分別測試新型助排劑AO-4和勝利油田在用助排劑的助排率，其結果見表3。

表3助排率測試結果

從表3可看出，加入助排劑AO-4後，助排率達到83.26%。這是因為，均相微乳液具有高效的增溶性和極細小的顆粒，能有效進入岩石孔隙中，可以與固體表麵充分接觸，從而降低表/界麵張力，改變潤濕性，降低毛細管阻力，提高助排效果。

3結論

(1)新型均相微乳液型助排劑AO-4的組成(w)為：0.5%均相微乳液+0.02%氟表麵活性劑。其中，均相微乳液的組成為：w(AEO-9)∶w(正丁醇)∶w(煤)∶w(水)=31%∶13%∶11%∶45%。

(2)通過表/界麵性能測試，助排劑AO-4表麵張力為23.22 mN/m，界麵張力為0.12 mN/m，符合絕大多數油田企業的要求。

(3)室內評價實驗表明，助排劑AO-4具有較好的穩定性及良好的助排效果，助排率達到83.26%，可以較好地改善壓裂效果，具有良好的應用前景。