使用芬兰Kibron公司全自动液滴界面张力仪，研究了聚合物种类和水质对聚合物溶液与十二烷的界面扩展黏弹模量的影响。结果表明，目前广泛使用的聚合物与正十二烷动态界面张力为32～34 mN/m,聚合物溶液与正十二烷形成的界面黏弹膜以弹性为主，相应的弹性模量比黏性模量高3倍以上,配制聚合物溶液水中活性组分和含盐量使聚合物的界面扩展弹性模量降低，对聚合物的界面黏性模量影响更复杂。

聚合物驱技术适应的油藏范围广，在中国一些油田获得工业化推广应用。其驱油机理是通过增加驱替相黏度，降低驱替液与被驱替液的流度比，使后续的驱替相在油藏中能够平稳运移，从而进一步扩大波及体积，提高原油采收率。随着测试技术的提高和对聚合物结构更深入的研究，明确了驱油用聚合物溶液是一种黏弹性流体。在聚合物溶液流动方向产生法向应力，对流动通道盲端中残余油驱替实验表明，在油水界面上除产生法向应力外，还有平行于界面的拖动力,以及拖动油滴旋转产生的离心力，从而使聚合物驱后盲端中残余油降低。这些作用都是在油/水界面发生的，因此研究聚合物溶液油/水界面流变性对进一步认识聚合物驱油机理具有重要意义。

1实验仪器和试剂

实验仪器为芬兰Kibron公司生产的全自动液滴界面张力仪，以及相关界面张力转化为界面扩展黏弹模量的处理系统。

三种驱油用聚合物:功能型聚合物(HB-3)相对分子质量为1 700×104，与常规聚丙烯酰胺分子相比，它的支链上带有一定活性和高位阻的基团，用油田注入水配制聚合物溶液扫描的电镜图片表明，分子在高矿化度下不易卷曲，以更为舒展的形态存在，因此该聚合物表现出良好的耐温抗盐性，由上海海博化学有限公司生产。KY-2是相对分子质量为2 500×104的耐温抗盐型聚合物；直链型聚合物(63026)的相对分子质量是2 200×104，两者是由恒聚化学有限公司生产。用蒸馏水、模拟注入水及矿化度为2×104mg/L的油田注入水配制聚合物溶液。

上海试剂厂生产的正十二烷，质量分数99.5%，密度0.748 g/cm3，折光率1.421 5，测试温度为30℃。

2结果与讨论

2.1聚合物溶液与正十二烷的动态界面张力

界面流变性质研究主要包括界面剪切黏弹性和界面扩展黏弹性。由于界面扩展黏弹性的测量比界面剪切黏度的测量困难，因此在界面流变性研究中，人们研究较多的是界面剪切黏弹性。本文研究了三种典型驱油聚合物在不同条件下的油/水界面扩展黏弹性参数。

界面扩展黏弹模量是通过液滴体积的扩大或缩小引起的界面面积变化以及界面张力的变化推出，而乳状液和泡沫的稳定性与液膜的界面张力、液膜的变形性以及液膜的强度有关，它们的稳定性受界面扩展黏弹性控制。因此用界面扩展黏弹性参数表征乳状液和泡沫稳定性比剪切黏弹性表征更有意义。

界面扩展黏弹模量与界面张力变化及界面面积相对变化的比值有关。因此，研究聚合物溶液与油相动态界面张力变化是测量界面扩展黏弹模量的基础。

由图1可以看出，KY-2和HB-3在测试时间0～1 000秒阶段，界面张力的变化较大，随后变化较小，趋于平衡值,平衡界面张力分别为34 m N/m和10 mN/m；而聚合物(63026)在测试时间的0～2 500秒阶段，界面张力的变化较大，平衡界面张力为32 mN/m。从平衡界面张力数值可见，HB-3界面张力最低，其乳化原油能力大，剥离岩石上油膜能力强。

图1三种聚合物溶液与正十二烷的动态界面张力

2.2聚合物溶液与正十二烷界面扩展黏弹性

一些学者在多年前已经得出结论[5]，在原油/水界面之间可以形成不可逆刚性膜，刚性膜的界面流变性对孔隙介质中的自然吸附和驱替过程有着十分重要的影响。从化学驱提高微观驱油角度讲，油藏条件下驱油效果较差的原因是乳化作用的不足以及形成乳化液具有较高的稳定性。只有在低界面张力和低界面黏度时，才有可能出现乳状液的自然破乳。反过来讲，界面张力和界面黏度低，也表明界面层分子作用力小，不利于驱替相分子与原油中分子相互缠绕，使原油分子脱离油相变成可动油。

图2、图3分别是用蒸馏水配制浓度为1 500 mg/L的3种聚合物溶液测量的扩展弹性模量、扩展界面黏性模量。界面活性较高的聚合物(HB-3)的界面弹性模量在20～27 mN/m之间变化，其它两种聚合物的界面扩展弹性模量为60～70 mN/m。其相应的界面黏性模量比界面弹性模量低，说明三种聚合物溶液的界面扩展弹性占主导。综上所述，聚合物(KY-2)界面扩展黏弹性最好，说明界面层中聚合物分子之间以及聚合物与油分子之间作用比另外两种聚合物界面层的分子间作用大。

2.3水质对聚合物溶液与正十二烷界面扩展黏弹性影响

聚合物溶液中水的性质直接影响聚合物体相和拉伸流变性能，因为水中活性成份能加速聚合物氧化降解速度，使聚合物分子链断裂成更小的分子，同时水中含盐量可改变聚合物分子在水中的构象，一般使聚合物分子内摩擦力降低。通常用含有活性组分和含盐水配制聚合物溶液，其体相黏弹性和拉伸流变性能都有所降低。

图2聚合物溶液界面扩展弹性模量与时间的关系

图3聚合物溶液界面扩展黏性模量与时间的关系

由图4可知，用蒸馏水配制的聚合物溶液界面扩展弹性模量最高，而用模拟水配制的聚合物溶液的界面弹性模量最低，界面弹性模量居中的是用含盐量和模拟水相同、还含有其他有机活性物质的油田注入水的聚合物溶液。水中活性物影响界面张力，而界面张力变化影响界面弹性模量。

图4聚合物溶液(HB-3)在不同水质中界面扩展弹性模量

由图5可知，水中含盐量及活性组分对聚合物溶液的界面扩展黏度有一定的影响。用蒸馏水配制聚合物溶液扩展界面弹性模量最低，而用模拟水配制的聚合物溶液的界面黏性模量最高，界面黏性模量居中是用油田注入水配制的聚合物溶液。因此可以看出水中活性物质对界面黏性的影响更复杂一些。

图5聚合物溶液(HB-3)在不同水质中界面扩展黏性模量

3结论

(1)广泛使用的聚合物溶液与正十二烷的界面张力为32～34 mN/m,而带有一定活性基团的聚合物界面张力为10 mN/m左右。

(2)影响聚合物溶液界面扩展黏弹模量主要因素是聚合物溶液与油间的动态界面张力变化，以及聚合物本身结构性能。三种聚合物界面弹性模量大于界面黏性模量。

(3)配制聚合物溶液水的性质对聚合物溶液界面扩展黏弹性影响较大，水中活性组分和含盐量使聚合物的界面扩展弹性模量降低，对聚合物界面黏性模量的影响更加复杂。