摘要：提高石油采收率的生產實踐涉及諸多界麵現象，其中油水乳狀液的形成與驅替原油的效率密切相關，而采出乳狀液的破乳則一直是油田生產中的難題。原油中的瀝青質、膠質及環烷酸等極性物質是天然的界麵活性物質，它們能夠吸附在乳狀液的油水界麵上，形成牢固的界麵膜，這些界麵膜給乳狀液液滴聚並造成了不同程度的障礙］。原油乳狀液的穩定和破乳與諸多因素有關，如兩相組成與比例、粒徑大小及分布、溫度、界麵張力以及界麵膜的性質等，其中界麵張力與界麵膜強度對於乳狀液的形成、穩定及破乳起著至關重要的作用。界麵擴張流變參數是界麵動力學性質的重要參數，通過擴張流變的研究，可以獲得界麵上分子排布、分子間相互作用和超分子聚集體的信息，表征界麵膜的強度。文獻中針對原油活性組分已經進行過擴張流變的研究，但考察其與地層水間的相互作用的研究還比較缺乏。

本文采取四組分分離方法（SARS）得到飽和分、芳香分、膠質和瀝青質，利用醇堿萃取法得到酸性活性組分，係統研究了這五類原油活性組分與東辛地層水間的界麵張力及界麵擴張流變性質，有助於深入理解原油乳狀液的界麵膜穩定機理。

1實驗部分

1.1實驗原料

實驗原料為勝利油田東辛采出原油。航空煤油為北京化學試劑公司，室溫下與重蒸後的去離子水的界麵張力約為40 mN／m；實驗用水為經重蒸後的去離子水配製的東辛地層模擬水，其主要成分見表1。

1.2原油活性組分分離

1.2.1原油組分分離采用SARA四組分分離方法得到飽和分、芳香分、膠質和瀝青質。采用醇堿萃取法分離得到酸性組分。

表1東辛地層模擬水成分

1.2.2原油組分元素分析用ElementarVario EL（Germany）元素分析儀器測定原油中各組分元素的質量分數，結果見表2。

表2原油中各組分元素的質量分數

從表2可以看出，東辛原油的飽和分、芳香分、膠質、瀝青質組分的nH／nC依次降低，說明各組分環狀結構、芳環結構、不飽和度依次增加，尤其從飽和分到芳香分不飽和度增加最快。從表2還可以看出，飽和分中不含雜原子N，這也正是飽和分極性較小的原因；芳香分中N元素的質量分數為1.21%，低於膠質和瀝青質中N元素的含量。酸性組分的nH／nC較為接近飽和分，說明其中以脂肪酸為主。

東辛原油中飽和分的nH／nC為1.97，質量分數為81.57%；而文獻報道的勝利勝采原油飽和分的nH／nC為1.89，質量分數為40.4%。這說明東辛原油中以長碳鏈的烷烴為主。

1.3界麵擴張流變性質測量

采用法國IT－CONCEPT公司生產的TRACKER擴張流變儀，利用滴外形分析方法測定動態界麵張力；同時，通過對懸掛液滴的振蕩，測定界麵擴張流變性質。

本文中所有實驗溫度均控製在（30.0±0.1）℃，擴張形變為10%（ΔA／A，ΔA為形變麵積，A為界麵麵積）；水相為重蒸後的去離子水配製的東辛地層模擬水，油相為航空煤油配製的不同濃度瀝青質和酸性組分溶液。

2結果與討論

2.1原油組分的油水界麵張力

原油活性組分具有一定的界麵活性，可以在油水界麵上吸附，從而降低界麵張力。本文中的原油活性組分與東辛模擬水的油水界麵張力都表現出類似的動態行為，因此，實驗以膠質組分作為代表。圖1為不同質量分數膠質模擬油與東辛模擬水的動態界麵張力。

圖1不同質量分數膠質模擬油的油水動態界麵張力

由圖1可以看出，不同質量分數的膠質模擬油的界麵張力均隨時間變化不斷降低，直到達到平衡；且濃度越大，界麵張力平衡值越低。一般來說，隨著時間的延長，活性分子會不斷吸附到油水界麵上，導致界麵張力值逐漸降低，最終達到吸附與脫附的動態平衡，界麵張力值基本不變。同時，從圖1中還可以發現，油水界麵張力達到穩態平台值的時間隨濃度增大逐漸縮短。這可以解釋隨濃度增大，界麵與體相間的擴散交換加快，界麵吸附層達到平衡的時間縮短。

不同質量分數芳香分、飽和分、膠質、瀝青質和酸性組分與東辛模擬水的界麵張力穩態值隨質量分數的變化見圖2。

圖2原油組分的油－水界麵張力穩態值隨其質量分數對數的變化

從圖2可以看出，對於不同原油活性組分，油－水界麵張力均隨組分質量分數的增大而降低；酸性組分是界麵活性最強的組分，油－水界麵張力降低最多，平衡時界麵張力值隻有5 mN／m左右；由於膠質中富含酸性組分，其界麵張力明顯低於飽和分、芳香分和瀝青質；盡管瀝青質是重要的成膜物質，但其降低界麵張力能力較弱，平衡時界麵張力還高達23mN／m左右。

模擬油中飽和分濃度較高時，其與模擬水間的界麵張力顯著降低，甚至接近膠質模擬油的界麵張力。從元素分析的結果就可以看出，東辛原油飽和分含量較高，且nH／nC高達1.97，說明其中可能富含蠟組分，而蠟組分中存在高級脂肪酸和長鏈脂肪醇形成的酯。東辛地層水中含有較多的HCO－3，溶液呈弱堿性，酯類水解後會生成長鏈酸，大大降低界麵張力。