4 稠油在不同气氛下的界面张力

钟立国等选择了对称液滴形状分析法在不同温度和压力下分别对不同稠油混合体系的界面张力进行测量，最终得到的结果如图所示。结果表明：

1) 三种体系的界面张力均随压力的升高而不断降低，按降低幅度排序为CO₂、CH₄和N₂。随着压力逐步升高，CO₂和CH₄体系的界面张力会随之不断降低，这主要是由于二者的密度对压力具有敏感性，而N₂与稠油性质相差较多，难以溶解在稠油当中，无法对稠油起到溶胀作用，导致其界面张力随压力升高的变化幅度不大。此外，温度越高，压力变化对于混合体系的界面张力影响越小。

2) 在温度不断升高后，气体和液体之间的界面张力通常会变小。其原理是由于随着温度升高，物质膨胀，分子之间的吸引力减弱。但是在CO₂和稠油的混合体系中其界面张力却出现了相反的现象，主要原因是当温度升高后CO₂气体的溶解度下降，逐渐从稠油中剥离出去，促使原油自身密度变大。此时气液相的密度差不断升高，从而让界面张力也变得更大。此外，150.00 ℃时稠油/CH₄体系的界面张力也比常温下更高，这是因为稠油中的轻组分在高温下会被蒸馏出来，同样会使得气液相的密度差变大，最终造成界面张力变得更大。

3) 在相同的温度和压力下，三种体系界面张力按从小到大的顺序依次为CO₂、CH₄和N₂。

孙长宇等基于悬滴法原理，使用高压界面张力仪研究了油藏流体/地层水和油藏流体/CO₂体系的界面张力随CO₂注入量和压力的变化。结果表明：

1) 当CO₂注入量增大后混合体系的界面张力会随之减小。在CO₂摩尔分数不变的情况下，油藏流体/地层水间的界面张力随压力升高不断增大；此外值得注意的是CO₂摩尔分数达到0.650时，由于气液相间的密度差较小，此时的界面张力随压力升高反而会维持一个稳定数值，这表明CO₂摩尔分数达到0.650时油藏流体接近混相状态。

2) 随着系统压力的升高，界面张力逐渐减小。这主要是因为随着压力升高，CO₂的溶解度变大，促使气油间的密度差逐渐减小。

这些是有关稠油/气体系界面张力的实验测定的几个代表性研究，采用的方法也是主流研究方法。从中可以得出结论：1)稠油/气体系界面张力随压力的增大和温度的升高而减小，且减小的幅度与稠油和气体之间的性质差距有关。2)在多种气体的比较中，降低体系界面张力效果最好的是CO₂，因此关于CO₂的研究也最多。这些研究有力地证明了采用CO₂混相驱的方式降低稠油界面张力的方法具备可行性。

5 结语与展望

本文介绍了CO₂混相驱采收率提升的机理及研究现状，得出界面张力是关键参数的结论，然后从理论和实验两方面梳理了界面张力的确定方法。其中，理论方法(包括等张比容法、密度泛函理论、密度梯度理论以及线性梯度理论)无需大量实验数据便能够得到较好的预测结果，省时省力，但是其理论较为复杂，且受到的限制较多，普适性较差。因此需要进行更为深入的研究和分析，在此基础上构建更为完善和先进的模型，不断提高原油的开采效率。尤其是随着计算机技术的不断发展和进步，未来可以使用更为复杂的计算方法来提高界面张力测定的精准度，同时节省大量的人力和物力。

实验方法(包括最大气泡压法、滴体积法、Wilhelmy吊片法以及悬滴法)与理论方法相比具有更精确的结果，但是操作困难繁琐，数据处理麻烦。因此，常常需要与理论方法相互配合以减少实验组数。稠油/气体系界面张力的相关研究中采用的大多是对称液滴形状分析法，该方法可在高温高压下进行，可以准确地测定不同温度及压力条件下的稠油/气体系的平衡界面张力。随着科技的不断发展，一些新型的测量方法会不断涌现出来。在计算机强大分析能力的帮助下，这一领域必将得到进一步的拓展，并取得更为可观的研究成果。

最后，本文可为后续确定界面张力的相关研究提供指导，可为后续研究中确定界面张力方法的选择提供参考。