摘要：提高石油采收率的生产实践涉及诸多界面现象，其中油水乳状液的形成与驱替原油的效率密切相关，而采出乳状液的破乳则一直是油田生产中的难题。原油中的沥青质、胶质及环烷酸等极性物质是天然的界面活性物质，它们能够吸附在乳状液的油水界面上，形成牢固的界面膜，这些界面膜给乳状液液滴聚并造成了不同程度的障碍］。原油乳状液的稳定和破乳与诸多因素有关，如两相组成与比例、粒径大小及分布、温度、界面张力以及界面膜的性质等，其中界面张力与界面膜强度对于乳状液的形成、稳定及破乳起着至关重要的作用。界面扩张流变参数是界面动力学性质的重要参数，通过扩张流变的研究，可以获得界面上分子排布、分子间相互作用和超分子聚集体的信息，表征界面膜的强度。文献中针对原油活性组分已经进行过扩张流变的研究，但考察其与地层水间的相互作用的研究还比较缺乏。

本文采取四组分分离方法（SARS）得到饱和分、芳香分、胶质和沥青质，利用醇碱萃取法得到酸性活性组分，系统研究了这五类原油活性组分与东辛地层水间的界面张力及界面扩张流变性质，有助于深入理解原油乳状液的界面膜稳定机理。

1实验部分

1.1实验原料

实验原料为胜利油田东辛采出原油。航空煤油为北京化学试剂公司，室温下与重蒸后的去离子水的界面张力约为40 mN／m；实验用水为经重蒸后的去离子水配制的东辛地层模拟水，其主要成分见表1。

1.2原油活性组分分离

1.2.1原油组分分离采用SARA四组分分离方法得到饱和分、芳香分、胶质和沥青质。采用醇碱萃取法分离得到酸性组分。

表1东辛地层模拟水成分

1.2.2原油组分元素分析用ElementarVario EL（Germany）元素分析仪器测定原油中各组分元素的质量分数，结果见表2。

表2原油中各组分元素的质量分数

从表2可以看出，东辛原油的饱和分、芳香分、胶质、沥青质组分的nH／nC依次降低，说明各组分环状结构、芳环结构、不饱和度依次增加，尤其从饱和分到芳香分不饱和度增加最快。从表2还可以看出，饱和分中不含杂原子N，这也正是饱和分极性较小的原因；芳香分中N元素的质量分数为1.21%，低于胶质和沥青质中N元素的含量。酸性组分的nH／nC较为接近饱和分，说明其中以脂肪酸为主。

东辛原油中饱和分的nH／nC为1.97，质量分数为81.57%；而文献报道的胜利胜采原油饱和分的nH／nC为1.89，质量分数为40.4%。这说明东辛原油中以长碳链的烷烃为主。

1.3界面扩张流变性质测量

采用法国IT－CONCEPT公司生产的TRACKER扩张流变仪，利用滴外形分析方法测定动态界面张力；同时，通过对悬挂液滴的振荡，测定界面扩张流变性质。

本文中所有实验温度均控制在（30.0±0.1）℃，扩张形变为10%（ΔA／A，ΔA为形变面积，A为界面面积）；水相为重蒸后的去离子水配制的东辛地层模拟水，油相为航空煤油配制的不同浓度沥青质和酸性组分溶液。

2结果与讨论

2.1原油组分的油水界面张力

原油活性组分具有一定的界面活性，可以在油水界面上吸附，从而降低界面张力。本文中的原油活性组分与东辛模拟水的油水界面张力都表现出类似的动态行为，因此，实验以胶质组分作为代表。图1为不同质量分数胶质模拟油与东辛模拟水的动态界面张力。

图1不同质量分数胶质模拟油的油水动态界面张力

由图1可以看出，不同质量分数的胶质模拟油的界面张力均随时间变化不断降低，直到达到平衡；且浓度越大，界面张力平衡值越低。一般来说，随着时间的延长，活性分子会不断吸附到油水界面上，导致界面张力值逐渐降低，最终达到吸附与脱附的动态平衡，界面张力值基本不变。同时，从图1中还可以发现，油水界面张力达到稳态平台值的时间随浓度增大逐渐缩短。这可以解释随浓度增大，界面与体相间的扩散交换加快，界面吸附层达到平衡的时间缩短。

不同质量分数芳香分、饱和分、胶质、沥青质和酸性组分与东辛模拟水的界面张力稳态值随质量分数的变化见图2。

图2原油组分的油－水界面张力稳态值随其质量分数对数的变化

从图2可以看出，对于不同原油活性组分，油－水界面张力均随组分质量分数的增大而降低；酸性组分是界面活性最强的组分，油－水界面张力降低最多，平衡时界面张力值只有5 mN／m左右；由于胶质中富含酸性组分，其界面张力明显低于饱和分、芳香分和沥青质；尽管沥青质是重要的成膜物质，但其降低界面张力能力较弱，平衡时界面张力还高达23mN／m左右。

模拟油中饱和分浓度较高时，其与模拟水间的界面张力显著降低，甚至接近胶质模拟油的界面张力。从元素分析的结果就可以看出，东辛原油饱和分含量较高，且nH／nC高达1.97，说明其中可能富含蜡组分，而蜡组分中存在高级脂肪酸和长链脂肪醇形成的酯。东辛地层水中含有较多的HCO－3，溶液呈弱碱性，酯类水解后会生成长链酸，大大降低界面张力。