CTAB改变固体表面润湿性的机理探讨.pdfVIP

维普资讯 - 52- 第25卷 第2期 大庆石油地质与开发 P．G．O．D．D． 2006年4月 文章编号 ：1000—3754 (2006)02-0052-02 CTAB改变固体表面润湿性的机理探讨 曲岩涛 ，李继山。，王r不2-礼 (1．中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029；2．胜利油田有限责任公司地质科学研究院，山东东营 257015；3．中国科学院渗流流 体力学研究所，河北廊坊 065007；4．中国石油勘探开发研究院廊坊分院。河北 廊坊 065007) 摘要；为了解阳离子表面活性剂改变固体表面润湿性的机理，首先用washbum法和微观实验研究了十 六烷基三甲基溴化铵 (CTAB)对润湿性的影响，然后从吸附状态及化学反应的角度分析了CTAB与 砂岩表面的作用机理。研究结果表明，砂岩表面的初始润湿性对它们之间的相互作用有一定的影响， CTAB可以改变砂岩表面的润湿性，使亲水表面变为中性 ，亲油表面变为亲水表面；在原子力显微镜 下，亲水表面的吸附层为双层吸附，各层为 “城墙”状，亲油表面的吸附层分层不明显；CTAB与带 负电的砂岩表面可以发生化学作用而改变润湿性，还可以通过剥离砂岩表面的油膜而改变润湿性。 关 键 词：润湿性；CTAB；吸附状态；油膜剥离 中图分类号：TE31l 文献标识码：A 阳离子表面活性剂在油田中的应用越来越普遍， 从表 1可以看出，对亲水表面，随着 CTAB溶液 其对液液界面、液固界面之间的影响也需要更加深入 的质量浓度增加，溶液对表面的接触角也随之增加。 地了解。毕只初等…认为，十六烷基三甲基溴化铵 但在质量浓度达到cmc时，表面接近中性 ，浓度持 (CTAB)在亲水二氧化硅表面的吸附呈现出两阶段 续增加达到600mg／L，即近似 2倍 cmc后，接触角 的特点，在第一阶段对应单分子层吸附，而在第二阶 降低，表面变为亲水。这些变化规律说明，CTAB可 段对应双分子层吸附，因吸附引起的二氧化硅表面润 使玻璃表面 (也即砂岩表面) 由强水湿转变为中性 湿性 的变化，与吸附的两阶段模型吻合。Willian 润湿 (此时与单层吸附对应)，浓度继续增加后，表 等u2认为，CTAB在云母片表面的吸附为双层吸附， 面又恢复为亲水 (与双层吸附对应)。对亲油表面， 在原子力显微镜下的吸附形貌很有规律。但他们的研 随着CTAB溶液的质量浓度增加，溶液对表面的接触 究没有考虑固体表面的原始润湿性。因此，本研究将 角随之减小，质量浓度达到 1200mg／L以后，接触 亲水表面和亲油表面的不同性质进行了对比，对前人 角为0，即CTAB可将亲油表面 (接触角l14．1。)转 的研究进行了补充。本文从润湿性 、吸附层的形貌、 变为水湿，甚至强水湿的表面，这说明亲油表面的吸 化学作用方面研究了CTAB (cmc为327．6mg／L)与 附为单层吸附。 砂岩表面的作用。 2 CTAB对润湿性影响的微观研究 1 CTAB对表面润湿性的影响 首先将微观模型抽真空，然后饱和注入水，接着 用washburn 法，测定了石英砂表面经 CTAB处 用原油驱替水，建立束缚水；用注入水驱替孔隙介质 理后的接触角 (表 1)。 中的原油，直到模型出口含水率大于98％；注入600 表 1 砂岩表面的接触角随CTAB溶液 mg／LCTAB溶液，驱替到 出口流体 中含水率接近 质量浓度的变化 100％时结束实验 。 图1(a)和图1(b)是亲水模型的效果对 比，