2.3预防液锁伤害能力评价

2.3.1岩心自发渗吸实验

不同表面活性剂体系（阳离子表面活性剂CH-1，CH-2与阳-非离子复合表面活性剂体系）对岩心含水饱和度、岩心含油饱和度的影响见图7。由图7a可看出，随时间的延长，岩心含水饱和度和含油饱和度均逐渐增加并最终达到平衡。未被表面活性剂体系处理的岩心在自发渗吸时间为1.5 h时达到饱和，此时岩心含水饱和度增至77.4%。

经3种体系处理后，岩心的含水饱和度均降低，经CH-1和CH-2处理过的岩心含水饱和度分别降至14.64%和25.79%，而经阳-非离子复合表面活性剂体系处理后，岩心含水饱和度由77.4%降至8.10%。由图7b可看出，未被表面活性剂处理的岩心在自发渗吸时间为0.5 h时，岩心自发渗吸达到饱和，此时岩心含油饱和度增至68.90%。岩心经3种体系处理后，岩心的含油饱和度均降低，经CH-1和CH-2处理过的岩心含油饱和度分别降至22.29%和25.53%，而经阳-非离子复合表面活性剂体系处理后，岩心含油饱和度降至11.25%。

与单一表面活性剂体系相比，经复合表面活性剂体系处理后岩心含油饱和度最低，说明复合表面活性剂体系有效减少了岩心的液侵量，进而起到了预防液侵的效果。由毛细管压力公式可知，毛细管力的大小与水/凝析油的表面张力、润湿性和岩石中多孔介质的孔喉半径有关。在复合表面活性剂体系对岩心表面润湿改性前，毛细管力是岩心自发渗吸的主要动力，复合表面活性剂体系降低水/凝析油的表面张力，削弱了毛细管力，从而减小了岩心的液侵量。当复合表面活性剂体系在岩心表面充分吸附，形成一层带有润滑和隔离作用的疏水疏油膜时，岩心表面由亲水亲油变为疏水疏油，毛细管力由岩心自发渗吸的主要动力转变为阻力，从而起到预防液侵的作用，进而减小岩心液侵量。

图7不同表面活性剂体系对岩心含水饱和度（a）、岩心含油饱和度（b）的影响

2.3.2 NMR表征

通过核磁共振仪可测量岩心自发渗吸实验中流体赋存状态。图8为经不同方法处理的岩心的NMR T2谱曲线。由图8可知，每条T2谱曲线都出现两个峰，左峰的信号强度均强于右峰，表明水/油主要赋存在小孔喉中。这是因为毛细管半径越小，对应的自吸毛细管力越强，流体通过自吸进入岩心孔隙后，在毛细管力的作用下，大孔隙内的流体会进一步自吸进入较小孔隙，因此，岩心的流体优先赋存在较小孔隙。经复合表面活性剂体系处理后的T2谱曲线低于未经处理的T2谱曲线，表明经复合表面活性剂体系处理后的岩心含水/油饱和度低于未经处理的岩心含水/油饱和度。表征结果再次证明自发渗吸实验中的复合表面活性剂体系通过表面张力降低和疏水疏油改性可预防液侵伤害。

图8岩心的NMR T2谱曲线

NMR通过快速傅里叶变换和图像重建生成岩样的二维图像，可直观展示流体在岩心内部的分布。图9为自发渗吸实验NMR二维成像结果，纵坐标表示氢信号的强度（即水或油的含量高低），数字越大表示氢信号强度越强。图中由红色到绿色、浅蓝再到深蓝，表示信号由强变弱，也代表了含水（氢）量从高到低的变化过程。由图9可看出，原始岩心烘干后呈深蓝色，自发渗吸后呈红绿色，经复合表面活性剂体系处理后的岩心自发渗吸后呈浅蓝色和绿色；经过复合表面活性剂体系处理后，岩心含水/油饱和度大幅降低，复合表面活性剂体系降低了液体的表面张力，削弱了毛细管力；岩心孔隙的润湿性由亲水亲油反转为疏水疏油，水相在毛细管内的状态由驱替相转变为非驱替相，地层水/凝析油不易吸附于岩心孔隙内，表面张力的降低和岩石孔隙表面的润湿性改变可明显改善流体在多孔介质内的流动状况，进而达到预防液侵的目的，这与岩心自发渗吸实验和NMR T2谱曲线分析结果相符。

图9自发渗吸实验NMR二维成像结果

2.4解除液侵伤害能力评价

为研究复合表面活性剂体系解除水侵、油侵以及混合侵伤害的能力，分别采用气相渗透率约59.20×١٠3μm2的岩心进行模拟实验。岩心中多孔介质经复合表面活性剂体系处理后的气相渗透率由水侵污染后的23.09×103μm2恢复到53.59×103μm2，由油侵污染后的26.06×103μm2恢复到52.21×103μm2，由液侵污染后的30.20×103μm2恢复到54.98×103μm2。由于复合表面活性剂具有强表面活性的特点，当与岩心中残留的液体接触后，复合表面活性剂体系可降低表面张力，极大削弱毛管阻力效应，降低水排出毛细孔喉的阻力；同时复合表面活性剂体系具有疏水改性以及疏油改性的能力，使岩石由亲水亲油改变为疏水疏油，使毛细管力变为水和凝析油侵入岩石的阻力，抑制液侵的同时也降低了水和凝析油排出毛细孔喉的阻力，进而解除液锁伤害。

3结论

1）5种表面活性剂中，阳离子含氟表面活性剂CH-1和非离子含氟表面活性剂CH-2的表面活性和润湿改性能力较好。

2）由阳离子含氟表面活性剂CH-1和非离子含氟表面活性剂CH-2复配的阳-非离子复合表面活性剂的cmc明显低于CH-1和CH-2。

3）加入复合表面活性剂体系后，地层水表面张力由72 mN/m降为18.7 mN/m，凝析油表面张力由40 mN/m降为23 mN/m。这是由于CH-1分子头基间的静电斥力降低，与单一阳离子、非离子表面活性剂相比复合表面活性剂的表面活性最强。

4）经过复合表面活性剂体系处理后，模拟地层水在岩心表面的接触角为108.0°；凝析油在岩心表面的接触角为102°。CH-1分子与CH-2分子构成的混合聚集体与砂岩表面羧酸类物质形成离子对的驱动力为静电引力、氢键及范德华力的共同作用力，这些共同作用力使复合表面活性剂在界面上的吸附能力比单一表面活性剂更强。

5）经复合表面活性剂体系处理后，岩心含水饱和度由77.4%降至8.10%，岩心含油饱和度由66.7%降至11.25%；岩心中多孔介质经复合体系处理后，气相渗透率由水侵污染后的23.09×103μm2恢复到53.59×103μm2，由油侵污染后的26.06×103μm2恢复到52.21×103μm2，由液侵污染后的30.20×103μm2恢复到54.98×103μm2。通过岩心自发渗吸实验、NMR实验以及岩心流动实验得出复合体系能够有效预防岩心液侵和有效解除岩心液侵伤害。