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Na2CO3溶液与模拟油反应不同时间后产物的界面张力、剪切黏度（二）
来源：东北石油大学学报 浏览 257 次 发布时间:2025-09-08
2.2油水界面剪切黏度
在Na2CO3溶液与模拟油反应1d和10d后，分离得到的水相与模拟油及油相与模拟水的界面剪切黏度随剪切速率变化关系见图2.由图2可以看出，Na2CO3溶液与模拟油反应1d及10d后，分离得到的水相与模拟油的界面剪切黏度，与未反应Na2CO3溶液与模拟油的界面剪切黏度相比变化不大；模拟油与Na2CO3溶液反应1d及10d后，分离得到的油相与模拟水的界面剪切黏度与模拟油与模拟水间的界面剪切黏度相比变化不大，表明Na2CO3溶液与模拟油反应后分离出的水相和油相对油水界面剪切黏度影响不大。原因是模拟油中的有机酸组分与Na2CO3溶液反应所生成的，无论是水溶性还是油溶性的界面活性物质均较少，在油水界面处的吸附不足以引起油水界面剪切黏度的变化。
图2 Na2CO3溶液与模拟油反应不同时间后产物的界面剪切黏度
2.3油滴表面Zeta电位
Zeta电位是胶体体系的重要参数，其数值（绝对值）越大，乳状液越稳定；反之，乳状液越不稳定。将Na2CO3溶液与模拟油反应不同时间分离出的油相及水相，分别与模拟水、模拟油所形成的乳状液的油珠表面Zeta电位见表2和表3.
表2反应后水相与模拟油形成乳状液的油珠Zeta电位
表3反应后油相与模拟水形成乳状液的油珠Zeta电位
由表2可以看出，Na2CO3溶液与模拟油反应后的水相与模拟油形成乳状液，与Na2CO3溶液和模拟油直接乳化形成的乳状液相比，油珠Zeta电位绝对值明显增大；反应10d的与1d的相比，变化很小。这是由于Na2CO3溶液与模拟油反应后生成一些界面活性物质溶于水相中，电离后带负电荷，与模拟油乳化时，带负电荷的界面活性物质吸附在油珠表面上，使油珠表面带更多负电荷，从而使油珠Zeta电位绝对值增大。随着反应时间的延长，生成的界面活性物质逐渐增多，油珠Zeta电位绝对值也继续增大，但增大的幅度很小。
由表3可以看出，模拟油与模拟水直接乳化后油珠Zeta电位绝对值很大；与Na2CO3溶液反应1d后分离出的油相与模拟水的油珠Zeta电位绝对值很小；反应10d后分离出的油相与模拟水所形成的乳状液的油珠Zeta电位绝对值增大。这是由于模拟油与模拟水直接乳化时，模拟油与模拟水中的少量弱碱性物质（Na2CO3、NaHCO3）反应生成界面活性物质，在水中电离时带负电荷吸附到油珠表面，使油珠表面带负电荷，Zeta电位绝对值较大。模拟油与Na2CO3溶液反应1d后，模拟油与Na2CO3溶液能够发生反应的物质多是一些小分子的活性较大物质，反应后溶解在水相中，使得油相中的界面活性物质减少，致使油珠Zeta电位有所降低，结合界面张力的实验结果，认为模拟油与Na2CO3溶液短时间反应生成的活性物质较多是水溶性的。随着反应时间的延长，反应10d后分离出的油相形成乳状液的油珠Zeta电位绝对值比反应1d的大，说明Na2CO3溶液与原油长时间反应后，一些长链的油溶性的界面活性物质在油水分离后留在油相中，导致形成乳状液的油珠Zeta电位增大。
2.4乳状液稳定性
将模拟油与Na2CO3溶液反应1d和10d后分离出的油相及水相，分别与模拟水、未反应的模拟油乳化所形成的乳状液的浊度与测定时间的关系见图3.由图3（a）可以看出，Na2CO3溶液与模拟油反应后的水相与模拟油乳化时所形成的乳状液，比未反应Na2CO3溶液与模拟油乳化所形成的乳状液的浊度大，且用稀释法鉴别均为O／W型乳状液。随模拟油与Na2CO3溶液反应时间增加，反应得到的水相与原油模拟油形成的乳状液的浊度亦增大。这表明Na2CO3溶液与模拟油反应后的水相与模拟油乳化时所形成的乳状液，比未反应Na2CO3溶液与模拟油乳化所形成的乳状液要稳定，并且模拟油与Na2CO3溶液长时间反应后的水相与模拟油形成的乳状液更稳定。原因是原油中的一些组分与弱碱发生反应生成水溶性的界面活性物质，且随反应时间的增加，反应活性较差的小分子的物质（如酯类等）与弱碱长时间反应也生成界面活性物质；界面活性物质溶于水相中，在水相与未反应的模拟油乳化形成乳状液时，吸附到油水界面上，使得油水界面张力降低，油滴分散更细小，导致乳状液上浮速率减小。同时，由于界面活性物质吸附到乳状液的油滴表面，使Zeta电位绝对值增加（见表2），油珠间的静电斥力增强，使油珠间聚集速率降低。因此，反应后的水相与模拟油形成的乳状液，比未反应Na2CO3溶液与模拟油乳化所形成的乳状液的浊度大，乳状液的稳定性增强。
图3 Na2CO3溶液与模拟油反应不同时间后产物的乳状液稳定性
由图3（b）可以看出，Na2CO3溶液与模拟油反应后的油相与模拟水乳化时所形成的乳状液，比未反应模拟油与模拟水乳化所形成的乳状液的浊度大，且用稀释法鉴别均为O／W型乳状液。这表明与Na2CO3溶液反应后的油相与模拟水乳化所形成的乳状液的稳定性，大于未反应模拟油与模拟水乳化所形成的乳状液的稳定性。原因是原油中的一些组分与弱碱长时间反应生成油溶性的界面活性物质；界面活性物质溶于油相中，在油相与模拟水乳化形成乳状液时，吸附到油水界面上，使得油水界面张力降低，油滴分散更细小，导致乳状液中油滴上浮速率减小。因此，反应后的油相与模拟水形成的乳状液，比模拟油与模拟水乳化所形成的乳状液的浊度大，乳状液的稳定性增强。
3结论
（1）在三元复合驱过程中，随着Na2CO3溶液与模拟油反应时间的增加，反应后溶于水相的界面活性物质增多，反应后的水相与原油模拟油间的界面张力逐渐降低，但界面剪切黏度变化不明显。
（2）随着Na2CO3溶液与模拟油反应时间的增加，反应后的水相与原油模拟油形成的乳状液油滴表面的Zeta电位绝对值逐渐增大，且形成的O／W型乳状液的稳定性增强。
（3）与Na2CO3溶液与模拟油乳化所形成的乳状液相比，Na2CO3溶液与模拟油反应后的水相与模拟油形成的乳状液的稳定性增强。与模拟油与模拟水乳化所形成的乳状液相比，Na2CO3溶液与模拟油反应后的油相与模拟水形成的乳状液的稳定性增强。