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·1766·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 35 卷

                 Foundation item: National Major Research Plan Foundation of China (2016ZX05025-003)


                 低矿化度水驱相对于高矿化度水驱能够获得更                          MgCl 2 ·6H 2 O、NaHCO 3 、Na 2 CO 3 、盐酸、浓氨水、
            高的采收率，与传统的化学剂驱油相比具有经济、                             石油醚，均为 AR，煤油（实验级），来自于成都科
            环保、易操作等优势。低矿化度水驱一般是指向油                             龙化工试剂公司；200 目模拟岩石颗粒，直径 2.5 cm、
            藏中注入含有低浓度可溶性固体（TDS）的水，其                            厚度 1 cm 的饱和油水岩心切片，实验室自制                 [11] ；实
            矿化度低于 5000 mg/L。20 世纪 60 年代，学者开始                   验用水均为自制蒸馏水。
            提出低矿化度水驱这个概念，20 世纪 90 年代后，                             Zeta PALA 190 Plus Zeta 电位及粒度分析仪，美
            科研实验和油田现场的应用实例都证明低矿化度水                             国 Brookhavern 公司；KRUSS DSA100 型接触角测
                                              [1]
            能够在一定程度上提高原油的采收率 。Wyoming                          量仪、TU-1901 紫外分光光度计，北京普析通用仪
            大学 Morrow 等人通过室内岩心驱替实验、现场应                         器有限公司。
            用发现注入低矿化度水并优化其离子组成，能够有                             1.2   制备
            效降低残余油饱和度，延缓见水时间，达到提高采                             1.2.1   岩石悬浮液配制和岩心切片制备
            收率的效果       [2]  。该技术目前在阿拉 斯加北坡、                       岩石矿物纯化：分别取一定量的石英、高岭石、
            Wyoming 盆地、北海油田、叙利亚的阿拉伯油田、                         蒙脱石、伊利石、绿泥石，加入一定量的双氧水，
            Omar 油田、阿根廷 Cerro Fortunoso 油田进行了现场                浸泡，去除岩石矿物中可能存在的有机物。然后在
            应用  [3-6] ，且都达到了提高采收率的效果。近些年学                      60℃下加热，去除上层清液，用去离子水浸泡、清
            者们开始研究低矿化度水提高原油采收率的机理。                             洗、抽滤，干燥，研磨，过 200 目筛网，备用。
            他们提出的主要观点如下：微粒运移，pH 改变润湿                               岩石悬浮液的配制：将纯化处理后的岩石矿物
                                        [9]
              [7]
                          [8]
            性 ，盐析效应 ，水微分散体 和类似碱驱                    [10] 等观    按比例混合，压制成模拟岩石。称取 1 g 模拟岩石，
                                                                                        2+
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            点。然而，这些机理大多数是沿袭了化学驱提高采                             分别加入到 200 mL Na 、Ca 、Mg 质量浓度分别
            收率的思路进行推测，没有深入到离子角度去分析                             为 200、600、1000、3000  、5000 mg/L 的 NaCl、
            和认识其提高采收率的机理。因此，上述观点所得                             CaCl 2 、MgCl 2 溶液中，在 30 ¥下搅拌 10 h 后静置。
            出的结论对现场生产未能起到较好的指导作用。                              将 1 g 模拟岩石加入到 pH 分别为 3、4、5、6、7、
                 为了从离子交换角度分析低矿化度水驱提高采                          9 Na 、Ca 、Mg 质量浓度为 200 mg/L 的 NaCl、
                                                                        2+
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            收率的原因。本文以原油和岩石界面带电量为基础，                            CaCl 2 、MgCl 2 溶液中，在 30 ¥下搅拌 10 h 后静置。
            分析了不同离子类型、不同离子质量浓度和不同 pH                               饱和油水的岩心切片的制备：将岩心切片抽真
            的低矿化度水用于水驱提高采收率的作用机理，并                             空，饱和模拟地层水（组成见表 1）2 h，然后将其
            验证了其对接触角和油膜脱附量的影响。固、液表                             置于 60 ¥环境中加热 24 h。取出岩心薄片，加热
            面带电量的大小可以用 Zeta 电位值来表征。根据
                                                               10 h、冷却、备用。将冷却后的岩心切片浸泡于模
            Stern 双电层理论，将胶体外表面至溶液本相可分为
                                                               拟油抽真空饱和油中 2 h，置于 60 ¥下老化 24 h，
            三个面：胶体外表面、Stern 面、滑动面（剪切面）。
                                                               再将其置于室温冷却，备用。
            ζ电势表示胶体粒子在溶液中运动时，溶液本相与
                                                               1.2.2   模拟油乳液的配制
            滑动面之间的电位差，即 Zeta 电位。原油和岩石本
                                                                   不同质量浓度盐水的模拟油乳液配制：称取 0.5 g
            身带有负电，相同的电荷互相之间存在排斥作用。
                                                               由原油和柴油按照质量比 1 : 4 配制而成的模拟油，
            不同成分的注入水对原油和岩石表面 Zeta 电位的影
                                                               将其加入到 200 mL 离子质量浓度分别为 200、600、
            响会对原油和岩石界面相互作用力产生影响；进而
                                                               1000、3000、5000 mg/L 的 NaCl、CaCl 2 、MgCl 2 溶
            影响润湿接触角、油膜脱附量和洗油效率。通过研
                                                               液中，室温下、3600 r/min 剪切搅拌 15 min，静置 1 h，
            究注入水离子类型、离子质量浓度和溶液 pH 对 Zeta
                                                               备用。
            电位的影响规律以及其与润湿接触角和油膜脱附量                                                             [12]
                                                                   不同 pH 盐水的模拟油乳液配制               ：将 0.5 g 模
            的定性关系，可以为后续研究提供指导，也可以使
                                                               拟油加入到 pH 分别为 3、4、5、6、7、9，且离子
            现场应用更加精准和高效。
                                                               质量浓度为 200 mg/L 的 NaCl、CaCl 2 、MgCl 2 溶液
            1   实验部分                                           中；室温下、3600 r/min 剪切搅拌 15 min，静置 1 h，
                                                               备用。
            1.1   试剂与仪器                                        1.2.3   含油膜样品制备
                 原油，渤海油田 SZ36-1 油田；NaCl、CaCl 2 、                   称取 50 g 模拟岩石加入到装有 400 mL 模拟地
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