2.3預(yù)防液鎖傷害能力評(píng)價(jià)

2.3.1巖心自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)

不同表面活性劑體系（陽離子表面活性劑CH-1，CH-2與陽-非離子復(fù)合表面活性劑體系）對(duì)巖心含水飽和度、巖心含油飽和度的影響見圖7。由圖7a可看出，隨時(shí)間的延長，巖心含水飽和度和含油飽和度均逐漸增加并最終達(dá)到平衡。未被表面活性劑體系處理的巖心在自發(fā)滲吸時(shí)間為1.5 h時(shí)達(dá)到飽和，此時(shí)巖心含水飽和度增至77.4%。

經(jīng)3種體系處理后，巖心的含水飽和度均降低，經(jīng)CH-1和CH-2處理過的巖心含水飽和度分別降至14.64%和25.79%，而經(jīng)陽-非離子復(fù)合表面活性劑體系處理后，巖心含水飽和度由77.4%降至8.10%。由圖7b可看出，未被表面活性劑處理的巖心在自發(fā)滲吸時(shí)間為0.5 h時(shí)，巖心自發(fā)滲吸達(dá)到飽和，此時(shí)巖心含油飽和度增至68.90%。巖心經(jīng)3種體系處理后，巖心的含油飽和度均降低，經(jīng)CH-1和CH-2處理過的巖心含油飽和度分別降至22.29%和25.53%，而經(jīng)陽-非離子復(fù)合表面活性劑體系處理后，巖心含油飽和度降至11.25%。

與單一表面活性劑體系相比，經(jīng)復(fù)合表面活性劑體系處理后巖心含油飽和度最低，說明復(fù)合表面活性劑體系有效減少了巖心的液侵量，進(jìn)而起到了預(yù)防液侵的效果。由毛細(xì)管壓力公式可知，毛細(xì)管力的大小與水/凝析油的表面張力、潤濕性和巖石中多孔介質(zhì)的孔喉半徑有關(guān)。在復(fù)合表面活性劑體系對(duì)巖心表面潤濕改性前，毛細(xì)管力是巖心自發(fā)滲吸的主要?jiǎng)恿?，?fù)合表面活性劑體系降低水/凝析油的表面張力，削弱了毛細(xì)管力，從而減小了巖心的液侵量。當(dāng)復(fù)合表面活性劑體系在巖心表面充分吸附，形成一層帶有潤滑和隔離作用的疏水疏油膜時(shí)，巖心表面由親水親油變?yōu)槭杷栌?，毛?xì)管力由巖心自發(fā)滲吸的主要?jiǎng)恿D(zhuǎn)變?yōu)樽枇?，從而起到預(yù)防液侵的作用，進(jìn)而減小巖心液侵量。

圖7不同表面活性劑體系對(duì)巖心含水飽和度（a）、巖心含油飽和度（b）的影響

2.3.2 NMR表征

通過核磁共振儀可測量巖心自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)中流體賦存狀態(tài)。圖8為經(jīng)不同方法處理的巖心的NMR T2譜曲線。由圖8可知，每條T2譜曲線都出現(xiàn)兩個(gè)峰，左峰的信號(hào)強(qiáng)度均強(qiáng)于右峰，表明水/油主要賦存在小孔喉中。這是因?yàn)槊?xì)管半徑越小，對(duì)應(yīng)的自吸毛細(xì)管力越強(qiáng)，流體通過自吸進(jìn)入巖心孔隙后，在毛細(xì)管力的作用下，大孔隙內(nèi)的流體會(huì)進(jìn)一步自吸進(jìn)入較小孔隙，因此，巖心的流體優(yōu)先賦存在較小孔隙。經(jīng)復(fù)合表面活性劑體系處理后的T2譜曲線低于未經(jīng)處理的T2譜曲線，表明經(jīng)復(fù)合表面活性劑體系處理后的巖心含水/油飽和度低于未經(jīng)處理的巖心含水/油飽和度。表征結(jié)果再次證明自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)中的復(fù)合表面活性劑體系通過表面張力降低和疏水疏油改性可預(yù)防液侵傷害。

圖8巖心的NMR T2譜曲線

NMR通過快速傅里葉變換和圖像重建生成巖樣的二維圖像，可直觀展示流體在巖心內(nèi)部的分布。圖9為自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)NMR二維成像結(jié)果，縱坐標(biāo)表示氫信號(hào)的強(qiáng)度（即水或油的含量高低），數(shù)字越大表示氫信號(hào)強(qiáng)度越強(qiáng)。圖中由紅色到綠色、淺藍(lán)再到深藍(lán)，表示信號(hào)由強(qiáng)變?nèi)?，也代表了含水（氫）量從高到低的變化過程。由圖9可看出，原始巖心烘干后呈深藍(lán)色，自發(fā)滲吸后呈紅綠色，經(jīng)復(fù)合表面活性劑體系處理后的巖心自發(fā)滲吸后呈淺藍(lán)色和綠色；經(jīng)過復(fù)合表面活性劑體系處理后，巖心含水/油飽和度大幅降低，復(fù)合表面活性劑體系降低了液體的表面張力，削弱了毛細(xì)管力；巖心孔隙的潤濕性由親水親油反轉(zhuǎn)為疏水疏油，水相在毛細(xì)管內(nèi)的狀態(tài)由驅(qū)替相轉(zhuǎn)變?yōu)榉球?qū)替相，地層水/凝析油不易吸附于巖心孔隙內(nèi)，表面張力的降低和巖石孔隙表面的潤濕性改變可明顯改善流體在多孔介質(zhì)內(nèi)的流動(dòng)狀況，進(jìn)而達(dá)到預(yù)防液侵的目的，這與巖心自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)和NMR T2譜曲線分析結(jié)果相符。

圖9自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)NMR二維成像結(jié)果

2.4解除液侵傷害能力評(píng)價(jià)

為研究復(fù)合表面活性劑體系解除水侵、油侵以及混合侵傷害的能力，分別采用氣相滲透率約59.20×??3μm2的巖心進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。巖心中多孔介質(zhì)經(jīng)復(fù)合表面活性劑體系處理后的氣相滲透率由水侵污染后的23.09×103μm2恢復(fù)到53.59×103μm2，由油侵污染后的26.06×103μm2恢復(fù)到52.21×103μm2，由液侵污染后的30.20×103μm2恢復(fù)到54.98×103μm2。由于復(fù)合表面活性劑具有強(qiáng)表面活性的特點(diǎn)，當(dāng)與巖心中殘留的液體接觸后，復(fù)合表面活性劑體系可降低表面張力，極大削弱毛管阻力效應(yīng)，降低水排出毛細(xì)孔喉的阻力；同時(shí)復(fù)合表面活性劑體系具有疏水改性以及疏油改性的能力，使巖石由親水親油改變?yōu)槭杷栌?，使毛?xì)管力變?yōu)樗湍鲇颓秩霂r石的阻力，抑制液侵的同時(shí)也降低了水和凝析油排出毛細(xì)孔喉的阻力，進(jìn)而解除液鎖傷害。

3結(jié)論

1）5種表面活性劑中，陽離子含氟表面活性劑CH-1和非離子含氟表面活性劑CH-2的表面活性和潤濕改性能力較好。

2）由陽離子含氟表面活性劑CH-1和非離子含氟表面活性劑CH-2復(fù)配的陽-非離子復(fù)合表面活性劑的cmc明顯低于CH-1和CH-2。

3）加入復(fù)合表面活性劑體系后，地層水表面張力由72 mN/m降為18.7 mN/m，凝析油表面張力由40 mN/m降為23 mN/m。這是由于CH-1分子頭基間的靜電斥力降低，與單一陽離子、非離子表面活性劑相比復(fù)合表面活性劑的表面活性最強(qiáng)。

4）經(jīng)過復(fù)合表面活性劑體系處理后，模擬地層水在巖心表面的接觸角為108.0°；凝析油在巖心表面的接觸角為102°。CH-1分子與CH-2分子構(gòu)成的混合聚集體與砂巖表面羧酸類物質(zhì)形成離子對(duì)的驅(qū)動(dòng)力為靜電引力、氫鍵及范德華力的共同作用力，這些共同作用力使復(fù)合表面活性劑在界面上的吸附能力比單一表面活性劑更強(qiáng)。

5）經(jīng)復(fù)合表面活性劑體系處理后，巖心含水飽和度由77.4%降至8.10%，巖心含油飽和度由66.7%降至11.25%；巖心中多孔介質(zhì)經(jīng)復(fù)合體系處理后，氣相滲透率由水侵污染后的23.09×103μm2恢復(fù)到53.59×103μm2，由油侵污染后的26.06×103μm2恢復(fù)到52.21×103μm2，由液侵污染后的30.20×103μm2恢復(fù)到54.98×103μm2。通過巖心自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)、NMR實(shí)驗(yàn)以及巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)得出復(fù)合體系能夠有效預(yù)防巖心液侵和有效解除巖心液侵傷害。