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第 10 期 叶仲斌，等: 注入水成分对油藏中液固界面 Zeta 电位的影响 ·1769·

反转，Zeta 电位为正。主要原因是：在盐水溶液中
+
原油乳液表面带负电，随着 NaCl 溶液中 Na 质量浓
度的增加，会使乳液表面的扩散层压缩作用增强，
+
使得其表面的扩散层变薄。Na 经扩散层进入到紧密
层，吸附在乳液表面的附近，导致乳液附近的净负
电荷量减少，促使乳液表面的 Zeta 电位绝对值减小，
使其在岩石表面脱附的可能性减小。

图 6 原油乳液/NaCl(CaCl 2 、MgCl 2 )盐水界面 Zeta 电位
与 pH 关系
Fig. 6 Relationship between Zeta potential of crude oil
emulsion/NaCl (CaCl 2 , MgCl 2 ) brine interface and
pH of solution

在 CaCl 2 、MgCl 2 溶液中，随着溶液 pH 的增加，
乳液表面 Zeta 电位绝对值呈现先增大后减小的趋
势。pH 在 3~9 时，CaCl 2 溶液中原油乳液表面 Zeta

图 5 原油乳液/NaCl(CaCl 2 、MgCl 2 )盐水界面 Zeta 电位 电位为4.8~ 3.5 mV，MgCl 2 溶液中的 Zeta 电位为
与离子质量浓度关系 7.2~1.5 mV，均出现最小值的情况。在 pH 为 3~7
Fig. 5 Relationship between Zeta potential of crude oil 时，其乳液 Zeta 电位绝对值增加，主要是由于此时
emulsion/NaCl (CaCl 2 , MgCl 2 ) brine interface and 溶液中的 H 浓度减小，导致对原油乳液表面附近的
+
ion mass concentration
负电荷中和能力减弱，乳液表面的净剩负电荷量增
将 NaCl 与 CaCl 2 溶液中的 Zeta 电位进行对比， 加，促使 Zeta 电位绝对值增大，使其在岩石表面脱
+
2+
在 Na 、Ca 质量浓度分别为 200、600、1000、3000、 附的可能性增大。pH 值为 7~9 时，Zeta 电位绝对值
5000 mg/L 时，随着离子质量浓度增加，二者 Zeta 出现明显的减小趋势。主要是由于，Ca 、Mg 开
2+
2+
电位绝对值均减小。当溶液中的离子质量浓度相同 始水解，生成 Ca(OH) 、Mg(OH) 络合物，而产生
+
+
+

2+
时，二价 Ca 溶液中的 Zeta 电位绝对值均比 Na 溶 的一羟络合物与原油中极性基团（如 RCOO ）的作
2+
2+
液中的 Zeta 电位绝对值小。由于溶液中的阳离子在 用能力比 Ca 、Mg 更强，导致乳液表面的净剩负
2+
原油表面发生吸附过程中，二价 Ca 对净负电荷中 电荷量进一步减少，Zeta 电位绝对值减小，使得原
+
和的能力比一价 Na 强，最终导致原油乳液表面 Zeta 油在岩石表面脱附的可能性减小。
电位绝对值较小。CaCl 2 溶液中，原油在其表面发生 2.2 注入水对岩石表面润湿性的影响
2+
+
2+
脱附的可能性比 NaCl 溶液中小。 岩心切片在 Na 、Ca 、Mg 质量浓度分别为
在 NaCl 溶液中，pH 的变化对原油乳液表面的 200、600、1000、3000、5000 mg/L 的 NaCl、CaCl 2 、
Zeta 电位影响较大，原油乳液/NaCl(CaCl 2 、MgCl 2 ) MgCl 2 溶液中进行浸泡，测定其接触角，结果见图 7。
盐水界面 Zeta 电位与 pH 关系见图 6。 从图 7 可以看出，随着离子质量浓度的增加，对应
+
如图 6 所示，在 Na 溶液中，当 pH 增加时，乳 的接触角均增大。主要原因是，随着离子质量浓度
液表面 Zeta 电位绝对值逐渐增加。pH 在 3~9 时， 的增加，原油表面和岩心切片表面的 Zeta 电位绝对
Zeta 电位由18.2 mV 减至55.3 mV。主要原因为， 值减小，负电性减弱，然而，原油与岩心切片之间
+
在酸性条件下，当 pH 增加时，H 浓度减小，原油 的静电排斥力减小，引起原油在岩心切片表面的脱
乳液表面的扩散层压缩程度减小，扩散层厚度增加， 附能力减弱，其脱附量减少，最终导致水润湿性减
2+
2+
+
H 在乳液表面的吸附量减少，中和原油表面附近的 弱，接触角增加。Ca 、Mg 对应溶液的润湿角变
+
2+
负电荷能力变弱，使得净负电荷量增加，从而导致 化规律与 Na 溶液相同。二价 Ca 相对于一价 Na +
Zeta 电位变得更负。随着 pH 继续增大，增至 6 或 在相同的离子质量浓度下接触角更大，表现出疏水
体系呈碱性时，RCOOH、RNH 开始解离，乳液表 性，不利于油从岩石表面脱附。这是由于二价 Ca 2+
+
面的负电荷量增加，导致原油乳液的 Zeta 电位绝对 相对于一价 Na 对表面双电层压缩程度更大所致。
+
2+
值进一步增大，使其在岩石表面发生脱附的可能性 用上述相同的方法测定岩心切片在 Na 、Ca 、
2+
增大。 Mg 质量浓度为 200 mg/L 时，不同离子类型和 pH