无机盐离子对石英表面油-水润湿性的影响

作者：孙成珍^*; 刘美; 白博峰; 伍家忠; 史永兵

来源：科学通报, 2020, 65(25): 2775-2782.

• 润湿性
• 接触角
• 极性分子
• 离子
• 多相流动

油藏岩石表面油-水润湿性对原油的开采具有重要影响,润湿性向亲水转变被认为是低矿化度水驱技术的主要机制,但是低矿化度水注入后岩石表面发生润湿性转变的微观机理目前依然存在很多争议.本研究针对极性分子在岩石表面的极性吸附,研究水中无机盐离子对石英表面润湿性的影响及其作用机理.研究发现,相同浓度下,NaCl溶液和KCl溶液的接触角基本相同;在浓度较低时, CaCl2溶液使三相接触角降低的幅度比NaCl溶液更大,Na2SO4溶液比NaCl溶液效果更明显;在较高浓度下, Na2SO4溶液的接触角与NaCl溶液相似.当离子浓度大到一定程度时,不同溶液的接触角都趋于15°左右,离子使吸附的极性分子基本都脱附,导致石英表面润湿性向亲水转变.基于石英粉末的Zeta电位测量和石英片表面的原子力显微镜(atomic force microscopy, AFM)粗糙度分析,提出了两种机理解释:(1)癸烷中的十八胺在油水界面质子化带正电,与水中阴离子相互吸引,降低了油水界面张力;(2)水中的阳离子在带负电的石英表面吸附,使石英片表面负电性减弱,并置换了部分石英表面吸附的十八胺分子,使石英表面亲油性减弱.

• 单位
  西安长庆化工集团有限公司; 中国石油勘探开发研究院; 动力工程多相流国家重点实验室; 西安交通大学