基于核磁共振测定高温高压下微乳液油水界面张力的方法

本发明属于油气田开发工程领域，具体涉及一种基于核磁共振测定高温高压条件下微乳液油水界面张力的方法。

背景技术：

1、在微乳液驱油提高采收率的过程中，油水界面张力是一个重要的特性，超低油水界面张力的形成是微乳液能大幅提高采收率的机理之一，同时这也是衡量所用表面活性剂亲水亲油性的一个重要指标，界面张力越低，亲油性越好。因此，在筛选微乳液体系时，需要测定微乳液驱油过程中的油水界面张力。

2、目前，测试油水界面张力的方法主要有：旋转液滴法、悬滴法、杜努伊环法等。悬滴法可以测试高温高压条件下的油水界面张力，如发明专利“一种co2驱油过程中测定油水界面张力变化规律的装置及方法”(cn103048247b)，将原油压入悬滴室，在探针处形成油滴后保持一段时间，由放大摄像系统拍下油滴照片，再通过油滴形状参数经相应公式计算得到平衡界面张力。但悬滴法无法测定表面活性剂驱油过程中的超低油水界面张力。适用于测量超低界面张力的旋转液滴法，如实用新型专利“旋转液滴法液体界面张力测定仪”(cn2237848y)，通过转轴高速转动拉长液滴，测量其尺寸参数后经计算得到界面张力。但此方法只适用于常温常压条件。能够测试高温高压条件的旋转液滴界面张力测试装置，造价昂贵，操作复杂，如发明专利“一种旋转液滴法超低界面张力测量装置及测量方法”(cn102213668b)。

3、本发明提出一种在适应高温高压条件的同时，又能够测定超低油水界面张力，操作方便且成本低的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用核磁共振技术测定高温高压条件下微乳液油水界面张力的方法，该方法通过高温循环、加压饱和使微乳液处于高温高压条件，在线监测其t2谱，得到微乳液中的含油体积，再做出含油体积和注入量的特征识别曲线从而判断微乳液在地层条件下的类型，识别到中相后将参数代入chun huh公式(chun huh,interfacialtensions and solubilizing ability of a microemulsion phase that coexists withoil and brine[j].journal of colloid and interface science,1979,71(2):408-426)，计算得到油水界面张力。本发明测试结果准确可靠，能够为微乳液驱油提高采收率技术提供重要支持。

2、为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。

3、基于核磁共振测定高温高压下微乳液油水界面张力的方法，依次包括以下步骤：

4、(1)将容积为v0的中空陶瓷管放入夹持器，置于核磁共振仪中，夹持器入口端分别连接微乳液中间容器、地层油中间容器，出口端连接回压阀、量筒，核磁共振仪连接数据采集器，夹持器连接循环加热系统；

5、(2)用地层油和表面活性剂盐溶液配制微乳液，表面活性剂盐溶液中，溶剂为重水，nacl浓度、表面活性剂浓度已知，表面活性剂总体积为v1，将配置好的微乳液转到中间容器中，搅拌静置；

6、(3)通过循环加热系统将夹持器升温到所需温度；

7、(4)将地层油中间容器加热到所需温度后，通过驱替泵用地层油将陶瓷管加压饱和；

8、(5)测试陶瓷管中地层油的t2谱图，用信号峰总面积a0表示核磁信号强度；

9、(6)将微乳液中间容器加热到所需温度后，再升到所需压力，静置平衡24h后，用微乳液驱替陶瓷管中的地层油，每注入一定体积的微乳液测试一次陶瓷管中流体的t2谱图，其信号峰总面积为ai，陶瓷管含油体积可通过下式计算：

10、

11、式中：

12、a0——陶瓷管饱和地层油时的核磁信号强度；

13、ai——注入微乳液后陶瓷管中流体的核磁信号强度；

14、v0——陶瓷管容积，ml；

15、——陶瓷管含油体积，ml；

16、(7)以陶瓷管含油体积为纵坐标，以微乳液注入体积vx为横坐标，做出关系曲线，根据曲线识别所配制的微乳液在高温高压条件下的类型：

17、如果是winsoriii型，直接进入步骤(8)；

18、如果不是winsoriii型，重复步骤(2)～(7)，改变表面活性剂盐溶液中nacl的浓度，直至在关系曲线中识别到所配制的微乳液在高温高压条件下的类型为winsoriii型，再进入步骤(8)；

19、(8)计算winsoriii型微乳液的油水界面张力γow，过程如下：

20、1)当中相体积大于陶瓷管容积时：

21、通过曲线读出中相体积vm和陶瓷管被微乳液中相饱和时的含油体积根据chunhuh公式，通过下式计算winsoriii型微乳液的油水界面张力γow：

22、

23、式中：

24、γow——winsoriii型微乳液的油水界面张力，mn/m；

25、c——相界面特征值，大小为0.3；

26、spo——中相中油的增溶参数；

27、spo通过下式计算：

28、

29、式中：

30、vm——中相体积，ml；

31、——陶瓷管被微乳液中相饱和时的含油体积，ml；

32、v0——陶瓷管容积，ml；

33、v1——表面活性剂总体积，ml；

34、将(3)式带入(2)式，油水界面张力γow的计算式为：

35、

36、2)当中相体积小于陶瓷管容积时：

37、通过曲线读出陶瓷管被微乳液上相饱和时的含油体积中相全部进入陶瓷管时的含油体积以及中相体积vm，则上相体积vu为：

38、vu＝v0-vm    (5)

39、上相的油体积分数suo为：

40、

41、上相含油体积vuo为：

42、vuo＝vu×suo    (7)

43、中相含油体积vmo为：

44、

45、中相中油的增溶参数spo为：

46、

47、将式(5)～(8)代入式(9)，spo的计算式为：

48、

49、式中：

50、vn——中相体积，ml；

51、——微乳液中相全部进入陶瓷管时的含油体积，ml；

52、——陶瓷管被微乳液上相饱和时的含油体积，ml；

53、将(10)式代入(2)式，油水界面张力γow的计算式为：

54、

55、进一步地，所述步骤(1)中，陶瓷管的润湿性为水湿。

56、进一步地，所述步骤(6)中，忽略表面活性剂的核磁信号。

57、与现有方法相比，本发明具有以下有益效果：

58、(1)本发明能够在高温高压条件下测量微乳液中超低油水界面张力，使得微乳液油水界面张力的测定范围更广；

59、(2)本发明在已有的核磁设备基础上进行测定，流程简单，成本更低；

60、(3)测试结果准确可靠。