2.2正己烷-稠油系統(tǒng)表面張力變化規(guī)律

研究表明，正己烷(n-C6H14)可以有效地改善SAGD的開發(fā)效果。本文實驗中選用的溶劑為正己烷，研究正己烷降低稠油表面張力的能力。

2.2.1正己烷降低表面張力能力分析

與CO2、N2和煙道氣相比，正己烷在稠油中的溶解、萃取作用很強。圖5對比了120℃時正己烷、CO2、N2和煙道氣與稠油的表面張力。用其他氣體-稠油表面張力與正己烷-稠油表面張力的比值得到的無因次倍數表征正己烷降低表面張力的能力，無因次倍數越大，表明在相同溫度和壓力條件下正己烷降低稠油表面張力能力越強，如表7所示。當壓力接近正己烷的飽和蒸氣壓時，煙道氣-稠油表面張力是正己烷-稠油表面張力的2倍，因為與煙道氣相比，正己烷在稠油中的溶解、萃取作用更強，對降低稠油表面張力作用更顯著。

2.2.2溫度和壓力對正己烷-稠油表面張力的影響

為了研究溫度和壓力對正己烷-稠油表面張力的影響，分別測定了100，120和140℃3種溫度下的表面張力，如圖6所示。當溫度一定時，由于正己烷在稠油中的溶解度隨著壓力的增加迅速增大，使得正己烷-稠油表面張力隨壓力增大呈線性關系迅速降低。正己烷在100，120和140℃接近飽和蒸氣壓時的表面張力分別為14.57，12.49和9.42mN/m，表明溫度越高，在接近飽和蒸氣壓時，正己烷-稠油表面張力越小。與煙道氣-稠油表明張力不同的是:當壓力一定時，溫度升高，正己烷-稠油表面張力有所升高，主要是因為溫度升高，正己烷在稠油中溶解度減小，從而使得降低表面張力的能力降低。

表7正己烷降低稠油的表面張力

圖6不同溫度下正己烷-稠油表面張力變化曲線

2.3煙道氣+正己烷-稠油系統(tǒng)表面張力變化規(guī)律

在進行煙道氣+正己烷-稠油表面張力測定實驗時，首先向高溫高壓容器內加入一定量的液態(tài)正己烷，然后升溫至實驗溫度，待容器內壓力和溫度都穩(wěn)定10 min后，然后向高溫高壓容器內注入一定量的煙道氣，從而得到煙道氣與正己烷的混合氣體。

圖7對比了120℃時煙道氣、正己烷和煙道氣+正己烷3種氣體與稠油的表面張力變化規(guī)律。由圖7可見:當溫度一定時，3種氣體-稠油表面張力均隨壓力的增大而減小，但是變化的幅度不同;在低壓下，煙道氣對降低稠油表面張力作用有限，當氣體中含有正己烷時，稠油的表面張力明顯降低;在120℃和0.3 MPa時，煙道氣-稠油表面張力為24.70mN/m，向煙道氣中加入50%(摩爾分數)的正己烷后表面張力為15.89mN/m，與純正己烷氣體表面張力相差不大，后者為 15.19 mN/m。前面的研究表明，煙道氣-稠油表面張力可以由 CO2-稠油表面張力和 N2-稠油表面張力線性疊加得到，但是對于煙道氣+正己烷混合氣體，正己烷對降低表面張力起主要作用，不能簡單的由煙道氣-稠油表面張力和正己烷-稠油表面張力進行簡單的線性插值進行計算。

前面在進行煙道氣+正己烷-稠油表面張力研究時固定2種氣體的摩爾分數比為1:1。圖8對比了混合氣體中煙道氣與正己烷的摩爾分數比分別為 1:3, 1:1和3:1時與稠油表面張力的變化規(guī)律。由圖8可知:當壓力一定時，混合氣體中正己烷含量越高，表面張力越低;當壓力由0.1MPa增大到0.39MPa，煙道氣與正己烷摩爾分數比為1:3時，表面張力由21.61 mN/m降低到12.24mN/m，降低了43.36%;當煙道氣與正己烷摩爾分數比為1:1時，表面張力由21.83 mN/m降低到13.48mN/m，降低了38.25%;當煙道氣與正己烷摩爾分數比為3:1時，表面張力由22.28 mN/m降低到15.58mN/m，降低了30.07%。由圖8可見:煙道氣與正己烷混合氣體中溶劑對降低表面張力起到主導作用。

圖8120℃時不同比例煙道氣+正己烷混合氣體與稠油表面張力變化曲線

3結論

1)氣體與稠油動態(tài)表面張力測定分為2個階段:第1個階段為氣體向稠油中溶解、擴散的波動階段，第2個階段為平衡階段。

2)當壓力一定時,溫度升高,煙道氣-稠油表面張力降低，正己烷-稠油表面張力則升高。在接近飽和蒸氣壓時，正己烷-稠油表面張力隨溫度的升高而越小。

3)在實驗壓力范圍(<6 MPa)內，不同組成的煙道氣-稠油表面張力可以由  N2-稠油表面張力和  CO2-稠油表面張力線性插值得到，相對誤差<3%。

4)與煙道氣相比，正己烷降低稠油表面張力能力明顯。向煙道氣中加入適量的正己烷，即可大幅度地降低表面張力。