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不同因素對黏彈性顆粒驅油劑界面張力及擴張流變參數的影響（二）
來源：高分子材料科學與工程 瀏覽 86 次 發布時間:2025-11-21
2.2氯化鈉對B-PPG界面流變性質的影響
礦化度是影響化學驅配方效果的關鍵因素之一。B-PPG分子中的酰胺基團在水中可部分水解產生負電荷，因此，其界面性能也會受到礦化度的影響。1000mg/L既是B-PPG的CAC，也是現場配方的使用濃度，因此，在此濃度下考察了礦化度對B-PPG界面膜性質的影響。不同濃度的NaCl對1000 mg/L B-PPG界面張力的影響見Fig.3。可以看出，NaCl的加入可以明顯降低B-PPG體系的界面張力。隨著NaCl濃度的增加，界面張力下降程度放緩;當NaCl濃度高于0.5%時，界面張力不再變化。這是電解質壓縮B-PPG界面膜的雙電層，減弱了靜電斥力，從而增大了B-PPG的吸附量造成的。
Fig.4為NaCl濃度對1000mg/L的B-PPG溶液界面擴張參數的影響。由圖可知,加入NaCl后,體系的界面擴張彈性和擴張黏性都明顯下降，擴張彈性降低超過了20mN/m,擴張黏性也由10mN/m左右下降到了5mN/m左右。
界面擴張彈性主要由B-PPG分子間的相互作用決定,加入0.1%NaCl后,分子間的靜電相互作用明顯減弱，彈性急劇降低;隨著NaCl濃度進一步增大，彈性略有升高，這是由于電解質同時也能夠促進界面膜的緊密排列造成的。不過,在上述2種趨勢相反的影響因素中，電解質壓縮雙電層的機制居于主導地位。
界面擴張黏性由界面上及界面附近各種弛豫過程的特性決定，對于B-PPG界面膜，NaCl的加入減弱了分子中帶電基團之間的斥力，導致分子流體動力學半徑減小，擴散交換過程變快，弛豫過程對界面膜強度的貢獻變弱，因此界面黏性降低。
2.3二價離子對B-PPG界面流變性質的影響
油藏地層水中含有Ca2+，Mg2+等二價陽離子，作為反離子可與B-PPG吸附膜發生作用，可能有其獨特的行為。固定水相總礦化度為0.5%，改變其中二價陽離子的含量，考察了Ca2+和Mg2+對B-PPG界面膜性質的影響。Fig.5所示為二價陽離子濃度對1000mg/LB-PPG溶液界面張力的影響。從圖中可以看出，隨著電解質中二價陽離子濃度增大，界面張力均略有升高，其中Ca2+的影響程度略高于Mg2+。從陽離子半徑考慮，Ca2+>Mg2+>Na+，因此，用二價陽離子部分頂替一價陽離子，可能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。Ca2+的半徑更大，界面張力的升高趨勢更明顯。
Mg g^{2+}濃度對1000 mg/L B-PPG溶液界面擴張參數的影響見Fig.6。從圖中可以看出，電解質中Mg{}^{2+}含量增大對界面擴張彈性和黏性的影響都較小，彈性從12mN/m增大到14mN/m。這說明盡管Mg2+可能會造成界面膜排列的變化，但對B-PPG形成的聚集體結構影響不大。
Ca2+濃度對1000mg/LB-PPG溶液界面擴張參數的影響見Fig.7。從圖中可以看出，電解質中Ca2+含量增大對界面擴張黏性的影響較小;而擴張彈性則在低Ca2+濃度條件下略有變化，從12mN/m增大到17mN/m。二價陽離子能夠與2個負電荷發生靜電吸引作用，因此，可作為“橋梁”，與不同B-PPG分子中的負電荷發生作用，增加聚集體結構的強度。Ca2+比Mg2+半徑大，與不同B-PPG分子發生作用的幾率也大，增大擴張彈性的幅度較大。
2.4溫度對B-PPG界面流變性質的影響
在油田開采過程中，油藏溫度是必須考慮的要素之一。對于分子結構中含聚氧乙烯基團(EO)的表面活性劑，溫度升高會破壞EO與水分子形成的氫鍵，增大表面活性劑的油溶性，對界面張力的影響較大。而對于離子型表面活性劑，溫度對界面張力的影響較小。Fig.8示出了1000mg/L B-PPG溶液在30℃和50℃時的動態界面張力。由圖可見,在50℃時，體系的界面張力比30℃時降低了5mN/m左右。B-PPG的水溶性很大程度來源于酰胺基團與水分子形成的氫鍵，因此，溫度升高，B-PPG的油溶性增大，界面吸附量有所增加，界面張力明顯降低。
溫度對1000 mg/L B-PPG溶液界面擴張彈性和黏性的影響見Fig.9。實驗結果表明，當溫度從30℃升高到50℃時，界面擴張彈性和黏性均明顯降低。隨著溫度升高，界面膜變得疏松，同時，B-PPG分子的熱運動加劇，擴散交換過程變快，上述變化均會造成界面膜強度的降低，50℃時B-PPG界面膜的彈性和黏性不到30℃的1/2。
3結論
本文通過界面流變方法研究了黏彈性顆粒驅油劑(B-PPG)形成的油水界面吸附膜的性質，發現濃度高于CAC時，B-PPG在界面上通過烷基鏈的疏水作用可形成二維網絡狀結構，從而增大了界面膜的強度。NaCl壓縮B-PPG界面膜的雙電層，減弱了靜電斥力，明顯降低了B-PPG體系的界面張力。同時，分子間靜電相互作用的減弱導致B-PPG體系的擴張彈性明顯下降;而擴散交換過程變快造成擴張黏性降低。二價陽離子作為“橋梁”與不同B-PPG分子中的負電荷發生作用，增加了聚集體結構的強度，造成擴張彈性略有增大。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。本文深化了對油藏條件下B-PPG分子界面行為的認識，有助于非均相驅油體系的設計和優化。