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甜菜碱表面活性剂分子中同时含有阳离子基团和阴离子基团,随水溶液盐含量、p H等变化,表面活性剂在水相中的胶束形状以及在油水界面和固液界面的吸附行为都会发生变化,从而使表面活性剂表现出较为特殊的水相稠化能力、降低油水界面张力能力和润湿反转能力,因而可用作压裂液稠化剂、酸液转向剂、驱油剂等。为探索甜菜碱表面活性剂稠化乏酸的能力,揭示甜菜碱表面活性剂润湿反转、自转向等规律,合成了十八烷基甜菜碱CBET-18、月桂酸酰胺羧基甜菜碱CBETXN-12、油酸酰胺羧基甜菜碱CBETXN-18、芥酸酰胺羧基甜菜碱CBETXN-22J、山嵛酸酰胺羧基甜菜碱CBETXN-22S五种甜菜碱表面活性剂。研究结果表明,相同浓度下十八烷基甜菜碱对乏酸的稠化能力最好,油酸酰胺甜菜碱对乏酸的稠化能力最弱,但CBETXN-18在鲜酸中的溶解性能远好于CBET-18,以此推荐以CBETXN-18为主剂、CBET-18为助剂构建酸液转向剂。乏酸中高浓度的甜菜碱表面活性剂在碳酸盐岩表面的吸附易导致碳酸盐岩表面润湿性发生反转,但由于甜菜碱表面活性剂和碳酸盐岩固体表面均带正电,使得甜菜碱表面活性剂在岩石表面的吸附作用较弱,盐水浸泡即可使其解吸从而恢复岩石表面的润湿性,因此不会对酸化后的生产造成影响。用并联岩心评价转向酸发现,对于渗透率级差低于5的并联岩心,转向酸可进入低渗透岩心使其得到有效酸化;而对于渗透率级差为10的岩心,酸液不会进入低渗透岩心,表现不出转向性能。上述研究对甜菜碱表面活性剂在转向酸中的应用具有指导意义。测定了烷基酰胺甜菜碱CBETXN-18与四种不同性质普通稠油的油水界面张力,发现CBETXN-18在0.01%~0.1%浓度范围内都能使油水界面张力超低(10-3 m N·m-1),表现出较强的降低油水界面张力的能力。但填砂管和微观驱油物理模拟实验表明,由单纯甜菜碱表面活性剂构成的超低界面张力体系驱替稠油时存在严重的指进现象,且甜菜碱表面活性剂在石英砂吸附严重,导致驱油效果较差。进一步研究表明,通过加入聚合物来改善水油流度比,同时引入木质素做增效剂,可以形成高效的普通稠油驱油体系。木质素的作用一方面是降低CBETXN-18在石英砂上的吸附量,另一方面是强化甜菜碱表面活性剂的乳化性能。基于改变固体表面润湿性可以调控边界层的理论,论文还研究了甜菜碱表面活性剂在低渗透油田中的降压增注作用。甜菜碱活性剂CBETXN-18在低浓度下即可使亲水的砂岩表面润湿性反转为油湿,表现出较强的润湿反转能力,但CBETXN-18对低酸值原油只能使油水界面张力降至0.1 m N·m-1数量级。流动实验评价表明,在特低渗透不含油岩心中注入CBETXN-18,降压率仅为10%左右;在含油岩心中注入10 PV以上的CBETXN-18,降压率可达20%~30%。论文还由CBETXN-18和少量烷醇酰胺复配构建界面超低的复合体系,发现其在特低渗透率岩心中的降压行为类似于CBETXN-18。综合上述结果说明,甜菜碱表面活性剂对特低渗透率岩心具有一定的降压增注作用。