4 稠油在不同氣氛下的界面張力

鐘立國等選擇了對稱液滴形狀分析法在不同溫度和壓力下分別對不同稠油混合體系的界面張力進行測量，最終得到的結果如圖所示。結果表明：

1) 三種體系的界面張力均隨壓力的升高而不斷降低，按降低幅度排序為CO?、CH?和N?。隨著壓力逐步升高，CO?和CH?體系的界面張力會隨之不斷降低，這主要是由于二者的密度對壓力具有敏感性，而N?與稠油性質相差較多，難以溶解在稠油當中，無法對稠油起到溶脹作用，導致其界面張力隨壓力升高的變化幅度不大。此外，溫度越高，壓力變化對于混合體系的界面張力影響越小。

2) 在溫度不斷升高后，氣體和液體之間的界面張力通常會變小。其原理是由于隨著溫度升高，物質膨脹，分子之間的吸引力減弱。但是在CO?和稠油的混合體系中其界面張力卻出現了相反的現象，主要原因是當溫度升高后CO?氣體的溶解度下降，逐漸從稠油中剝離出去，促使原油自身密度變大。此時氣液相的密度差不斷升高，從而讓界面張力也變得更大。此外，150.00 ℃時稠油/CH?體系的界面張力也比常溫下更高，這是因為稠油中的輕組分在高溫下會被蒸餾出來，同樣會使得氣液相的密度差變大，最終造成界面張力變得更大。

3) 在相同的溫度和壓力下，三種體系界面張力按從小到大的順序依次為CO?、CH?和N?。

孫長宇等基于懸滴法原理，使用高壓界面張力儀研究了油藏流體/地層水和油藏流體/CO?體系的界面張力隨CO?注入量和壓力的變化。結果表明：

1) 當CO?注入量增大后混合體系的界面張力會隨之減小。在CO?摩爾分數不變的情況下，油藏流體/地層水間的界面張力隨壓力升高不斷增大；此外值得注意的是CO?摩爾分數達到0.650時，由于氣液相間的密度差較小，此時的界面張力隨壓力升高反而會維持一個穩定數值，這表明CO?摩爾分數達到0.650時油藏流體接近混相狀態。

2) 隨著系統壓力的升高，界面張力逐漸減小。這主要是因為隨著壓力升高，CO?的溶解度變大，促使氣油間的密度差逐漸減小。

這些是有關稠油/氣體系界面張力的實驗測定的幾個代表性研究，采用的方法也是主流研究方法。從中可以得出結論：1)稠油/氣體系界面張力隨壓力的增大和溫度的升高而減小，且減小的幅度與稠油和氣體之間的性質差距有關。2)在多種氣體的比較中，降低體系界面張力效果最好的是CO?，因此關于CO?的研究也最多。這些研究有力地證明了采用CO?混相驅的方式降低稠油界面張力的方法具備可行性。

5 結語與展望

本文介紹了CO?混相驅采收率提升的機理及研究現狀，得出界面張力是關鍵參數的結論，然后從理論和實驗兩方面梳理了界面張力的確定方法。其中，理論方法(包括等張比容法、密度泛函理論、密度梯度理論以及線性梯度理論)無需大量實驗數據便能夠得到較好的預測結果，省時省力，但是其理論較為復雜，且受到的限制較多，普適性較差。因此需要進行更為深入的研究和分析，在此基礎上構建更為完善和先進的模型，不斷提高原油的開采效率。尤其是隨著計算機技術的不斷發展和進步，未來可以使用更為復雜的計算方法來提高界面張力測定的精準度，同時節省大量的人力和物力。

實驗方法(包括最大氣泡壓法、滴體積法、Wilhelmy吊片法以及懸滴法)與理論方法相比具有更精確的結果，但是操作困難繁瑣，數據處理麻煩。因此，常常需要與理論方法相互配合以減少實驗組數。稠油/氣體系界面張力的相關研究中采用的大多是對稱液滴形狀分析法，該方法可在高溫高壓下進行，可以準確地測定不同溫度及壓力條件下的稠油/氣體系的平衡界面張力。隨著科技的不斷發展，一些新型的測量方法會不斷涌現出來。在計算機強大分析能力的幫助下，這一領域必將得到進一步的拓展，并取得更為可觀的研究成果。

最后，本文可為后續確定界面張力的相關研究提供指導，可為后續研究中確定界面張力方法的選擇提供參考。