利用界面扩张流变方法研究星型(PES)、梳型(PEC)和支链型(PEB)非离子聚醚类破乳剂以及阳离子反相破乳剂(HY01)对预交联颗粒凝胶(PPG)界面膜性质的影响。结果表明:聚醚类非离子破乳剂通过竞争吸附，顶替界面上的PPG分子，能够降低界面扩张模量，破坏界面膜强度;星型的分子结构对界面层结构的影响效果最强;反相破乳剂通过静电相互作用影响PPG界面膜的性质，在适宜浓度形成界面复合物，界面膜强度较大，而高浓度的反相破乳剂仍然对界面膜产生破坏作用。

超高相对分子质量的部分水解聚丙烯酰胺在三次采油中作为水溶液增黏剂，但在高温高盐等苛刻的油藏环境下易发生高分子链断裂，失去增黏效果。对聚丙烯酰胺进行改性成为驱油聚合物研究的热点。预交联颗粒凝胶(PPG)是一种新型结构的聚丙烯酰胺类衍生物，它是部分支化、部分交联的聚丙烯酰胺，具有星形或网络结构。PPG独特的结构使其溶于水中能够吸水溶胀，且溶胀后能够提供较高的黏度、较好的耐温耐盐性能和优越的耐剪切性能，因此PPG体系驱油性能研究越来越引起关注。在三次采油过程中，驱油体系的理化性质，如界面张力、体相黏度、界面黏弹性能等对驱油效率均有影响，高黏弹性的驱替液有较好地驱扫盲端残余油的能力。在驱油过程中起到决定性作用的是驱替液水溶液与原油形成的流体界面的性质，因此驱油体系界面流变性能与驱油效率密切相关。同时原油是以复杂乳状液的形式从地下被开采出来的，PPG优良的驱油性能也可能形成机械强度较高的油水界面膜，导致原油乳状液过于稳定，增加了处理的难度。笔者通过界面扩张流变研究手段，研究不同结构破乳剂对PPG-原油界面膜性质的影响。

1实验

1.1实验样品及试剂

实验用破乳剂HY01是季铵盐类阳离子破乳剂，相对分子质量约6 000，固含量约35%;其他破乳剂为聚醚类非离子表面活性剂，平均相对分子质量均在5 000左右，EO(乙氧基)∶PO(丙氧基)=1∶2.3。3种聚醚类非离子破乳剂的结构式见图1，其中PEB是支状聚醚类非离子破乳剂，属于多乙烯多胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚型破乳剂，PEC是梳型聚醚类非离子破乳剂，属于酚醛树脂聚氧乙烯聚氧丙烯醚型破乳剂，PES是星型聚醚类非离子破乳剂，属于酚胺醛树脂聚氧乙烯聚氧丙烯醚型破乳剂。

图1聚醚类非离子破乳剂的结构式

PPG颗粒粒径为50～150μm，其结构见文献。使用时取适量溶于蒸馏水中，搅拌静置，充分溶胀后制得母液，稀释后配得所需浓度溶液。原油为胜利油田孤岛原油，酸值1.38，航空煤油经注硅胶层析处理后用作稀释原油，30℃时与去离子水的界面张力约为43.5 mN·m-1。

1.2界面张力及界面扩张流变性质

采用IT-CONCEPT公司TRACKER扩张流变仪，通过对悬挂液滴的振荡，利用滴外形分析方法测定界面张力、界面扩张模量和相角。界面通过毛细管末端的液滴与容器中的另一种液体接触得到。通过与毛细管相连的马达控制的活塞运动，使液滴发生变化，改变界面的面积。为确保实验的精确度，每次实验时都是新形成1个液滴，在液滴形成20 s后，开始对液滴的面积施加频率为0.1 Hz的正弦扰动，摄像机能摄取到液滴面积的瞬间变化。通过相应软件处理，可以得到整个吸附过程的界面张力和扩张模量的变化，直到界面张力和扩张模量达到完全平衡为止。然后，改变振荡频率，继续测得不同频率条件下的扩张模量和相角。

实验温度均控制在(30.0±0.1)℃，扩张形变为10%。水相为重蒸后的去离子水，油相为航空煤油配制的稀释胜利原油。

2结果分析

2.1破乳剂对PPG-稀释原油界面张力的影响

化学破乳剂通过在界面上的吸附，破坏原有的牢固的油水界面膜，从而达到破坏乳状液稳定性的目的。图2为3种聚醚类非离子破乳剂和阳离子反相破乳剂与煤油的界面张力随质量浓度的变化。可以看出，3种聚醚类破乳剂具有较强的吸附、降低油水界面张力的能力，其中星型破乳剂降低界面张力能力最强，这是因为星型破乳剂分子尺寸较为规整，在界面上排列较为紧密造成的。阳离子破乳剂主要通过电荷中和作用发挥破乳功能，其自身的界面活性稍弱。

图2破乳剂对煤油平衡界面张力的影响

PPG是分子结构中含有疏水基团、且带部分负电荷的两亲分子，能够在油水界面上吸附，从而降低界面张力。实验测得煤油的界面张力为43.5 mN·m-1，1 000 mg·L-1PPG能将其界面张力降低至26.7 mN·m-1。不同结构破乳剂对PPG-稀释原油间界面张力的影响见图3。可以看出，1 000 mg·L-1PPG能将5%稀释原油的界面张力降低至17.8 mN·m-1，说明原油中的活性物质与PPG在界面上混合吸附，进一步降低了界面张力。3种聚醚类非离子破乳剂与PPG分子和原油活性组分分子发生竞争吸附，油水界面张力随破乳剂质量浓度增大而逐渐降低，在50 mg·L-1时达到3 mN·m-1的平台值。从图3还可以看出，非离子破乳剂的结构对稀释原油的界面张力影响不大。

图3破乳剂对PPG-稀释原油平衡界面张力的影响

阳离子破乳剂对原油界面张力的影响呈现独特的规律，但其质量浓度低于50 mg·L-1时，界面张力始终处于一个略低于单独1 000 mg·L-1PPG界面张力的平台值，说明此时HY01分子主要与溶液中的PPG分子发生作用，只有少量的HY01与界面上的PPG分子发生作用;但质量浓度达到100 mg·L-1时，HY01分子在界面上与带负电荷的PPG分子混合吸附，造成界面张力明显降低。在较宽的中间质量浓度范围内，界面张力保持不变，意味着此时界面层上HY01分子已经饱和，这与反电荷的聚电解质与表面活性剂相互作用的普遍结果是一致的。