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为解决碳酸盐岩中传统单一表面活性剂应用受限问题，研究人员开展二元表面活性剂对碳酸盐岩流体 - 岩石相互作用的研究。通过多种实验，发现二元表面活性剂可降低吸附、维持润湿性、提高采收率，对优化碳酸盐岩油藏过滤机制意义重大。
在石油开采领域，碳酸盐岩油藏是全球油气资源的重要组成部分。然而，传统的石油开采方法在碳酸盐岩油藏中面临诸多挑战，大量的石油被困在岩石孔隙中无法有效开采。这主要是因为碳酸盐岩表面电荷复杂，其整体表面电荷可正可负，取决于所含粘土杂质的量，这使得传统单一表面活性剂难以发挥理想作用。比如，阴离子表面活性剂在砂岩中能有效降低界面张力、改善润湿性进而提高采收率，但在碳酸盐岩中，由于二价阳离子的存在和表面电荷的波动，其效果并不稳定；阳离子表面活性剂虽能与碳酸盐矿物发生静电作用，吸附在岩石表面改变润湿性，但大量二价离子的存在又会导致其吸附过多，形成钙镁盐沉淀或进入油相，影响开采效果 。因此，寻找一种更有效的方法来提高碳酸盐岩油藏的采收率迫在眉睫。
俄罗斯斯科尔科沃科技学院（Skolkovo Institute of Science and Technology）的研究人员针对这一问题，开展了关于二元表面活性剂在碳酸盐岩油藏中流体 - 岩石行为的研究。该研究成果发表在《Heliyon》杂志上。研究表明，二元表面活性剂体系展现出巨大的潜力，能够有效降低表面活性剂在碳酸盐岩上的吸附，维持岩石润湿性，显著降低界面张力，从而提高石油采收率。这一研究成果为优化碳酸盐岩油藏的开采提供了新的方向和理论依据。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是静态吸附实验，通过将粉碎的碳酸盐岩样品与表面活性剂溶液混合，利用界面张力（IFT）数据测定吸附后表面活性剂在溶液中的浓度，进而计算吸附值；二是润湿性测试，采用 sessile drop 方法在 Kruss drop shape analyzer 30S 上测量接触角，评估岩石表面的润湿性变化；三是自吸实验，利用 Amott 细胞装置，观察油饱和的岩心样品在表面活性剂溶液中的自吸行为，记录出油量 。
研究结果如下：
- 二元表面活性剂静态吸附的协同作用：通过静态吸附实验对比八种表面活性剂组成（包括单一和二元混合物），发现离子型和两性离子型表面活性剂在岩石表面的吸附情况相似。二元表面活性剂混合物的吸附值普遍低于相应的单一表面活性剂，非离子表面活性剂对二元混合物的吸附行为影响显著，在阴离子 - 非离子和阳离子 - 非离子二元体系中，吸附值分别降低约 53% 和 28%。这表明二元表面活性剂体系存在协同效应，非离子表面活性剂可作为助表面活性剂，增加离子型表面活性剂在水相中的溶解度，减少其在岩石表面的吸附，同时二者还存在竞争吸附。
- 物化性质评估：测量吸附后上清液的 zeta 电位、pH 和电导率。zeta 电位反映了带电粒子间的静电作用，在无表面活性剂时，盐水的 zeta 电位为 - 4.69 mV，呈弱负电；阳离子表面活性剂 CTAB 吸附后，zeta 电位升至 19.53 mV，显示其有效吸附；非离子表面活性剂 FARUS 的 zeta 电位为 - 3.66 mV，吸附能力有限。二元表面活性剂的 zeta 电位与单一表面活性剂相比有显著偏差，阳离子 - 非离子二元混合物的 zeta 电位仅为 0.13 mV，表明二元体系在减少表面活性剂吸附方面具有协同作用。同时，温度升高会使 zeta 电位增加，pH 值则因表面活性剂与碳酸盐的离子交换反应而降低 。
- 润湿性评估：接触角测量结果显示，岩石初始为水湿，老化后变为油湿。阴离子表面活性剂 AOS 能显著降低接触角至 35.38°，使岩石更趋向水湿；阳离子表面活性剂 CTAB 虽吸附量高，但接触角为 95.47°，润湿性改变不明显。二元表面活性剂溶液对岩心样品润湿性改变不显著，这意味着表面活性剂分子在多孔介质中能得到更充分利用，降低成本。
- 不同表面活性剂体系中碳酸盐岩样品的自吸：自吸实验表明，单独使用盐水采油效果不佳，采收率仅为 17.18%。二元表面活性剂辅助自吸的采收率明显高于单一表面活性剂，其中非离子 - 两性离子二元体系采收率最高，达 58%；阴离子 - 非离子体系最低，为 22%。阳离子 - 非离子体系（如 CTAB 与 FARUS 组合）的采收率为 43.5%，表现出较好的协同作用。通过对岩心样品 CT 扫描图像的分析，也证实了二元表面活性剂在采油过程中的高效性 。
研究结论和讨论部分强调，二元表面活性剂在碳酸盐岩油藏开采中具有重要意义。它能够有效减少表面活性剂吸附，维持岩石润湿性，降低界面张力，从而提高石油采收率。不过，该研究也存在一定局限性，实验是在特定温度下进行的，未来还需评估其在更高温度（碳酸盐岩油藏典型温度）下的性能；自吸实验使用的不同岩心样品虽物性相似，但仍难以直接对比，后续研究应采用更有效的方法进行明确比较 。尽管如此，该研究为碳酸盐岩油藏开采提供了新的思路和方法，为进一步优化二元表面活性剂在石油开采中的应用奠定了基础。
