本文围绕三次采油与页岩油开采中二氧化碳驱、表面活性剂二元（三元）驱技术，系统介绍真实液滴 ®（RealDrop®/TrueDrop®）高温高压界面化学分析系统。阐述其研发背景与功能特性，剖析各功能模块技术优势，探讨该系统在攻克测量难题、优化开采工艺参数等方面对相关技术发展的推动作用，展现其在石油开采界面化学研究领域的技术价值与应用前景。
真实液滴 ® 高温高压界面化学分析系统；三次采油；页岩油开采；二氧化碳驱；表面活性剂二元（三元）驱；界面化学测量；石油开采技术
在全球能源结构中，石油仍占据重要地位。随着经济发展与能源需求增长，常规石油资源面临储量下降、开采难度增加等问题。为保障能源供应，三次采油技术和页岩油开采技术成为石油行业焦点。
三次采油技术通过向油层注入化学物质、热力或气体，改变油、气、水及岩石的物理化学性质以提高采收率；页岩油开采则从非常规储层获取石油，突破传统开采对常规储层的依赖。在这两大技术中，二氧化碳驱和表面活性剂二元（三元）驱技术因优势成为提高采收率的关键手段。而这些技术的深入研究与应用，依赖于对高温高压条件下界面化学性质的精准测量与分析。真实液滴 ® 高温高压界面化学分析系统应运而生，以先进技术和多元功能，为石油开采界面化学研究提供支撑，推动相关技术发展。
三次采油技术经过长期研究与实践，形成了丰富的技术体系。其中化学驱作为核心，涵盖聚合物驱、聚合物 / 表面活性剂二元复合驱、表面活性剂 / 聚合物 / 碱三元复合驱、黏弹性颗粒 / 聚合物 / 表面活性剂非均相复合驱等类型。
我国在三次采油化学驱技术领域成果显著。以大庆油田为例，其通过注入表面活性剂、聚合物等化学药剂，改善油层流体流动性和界面性质，在二次采油基础上使采收率提高 14 至 20 个百分点，累计产量突破 3 亿吨，连续 21 年保持年产量超千万吨，展现了三次采油技术在老油田稳产中的潜力。河南油田针对不同油藏特点，攻关形成微乳液驱、降黏复合驱等技术，今年前 5 个月通过三采技术增油 5.6 万吨，延长了油藏开发周期。
页岩油作为非常规油气资源，开采技术近年取得突破。二氧化碳前置压裂、密切割均匀压裂、无水压裂、提高垂直缝高压裂等新工艺涌现，区块整体立体开采、页岩油尽早补能和二氧化碳吞吐 / 驱替提高采收率等技术展现应用潜力。
我国重视页岩油开发，成立新疆油田吉木萨尔、大庆油田古龙陆相、胜利济阳等页岩油示范区。2023 年，中国页岩油产量突破 400 万吨；2024 年，新疆吉木萨尔示范区累计产量突破 100 万吨，日产量突破 4000 吨，体现了我国在页岩油开采领域的技术实力。
二氧化碳驱油技术利用二氧化碳在油和水中溶解度高的特性，注入油层后使原油体积膨胀、黏度下降，减小油水界面张力，改善原油流动性。该技术与其他驱油技术相比，具有适用范围广、驱油成本较低、采油率提升明显等优点。
全球范围内，二氧化碳驱油项目应用广泛，正在实施的项目近 80 个。美国是开展项目较多的国家，每年注入油藏的二氧化碳量约 2000 万 - 3000 万吨。我国也在推进相关技术，如胜利油田与齐鲁石化的百万吨级 CCUS 示范工程，预计 15 年增油 300 万吨，年减排二氧化碳约 100 万吨。在页岩油开采中，液态二氧化碳干法加砂压裂技术以无水相、无残渣、返排快的特点减小储层伤害，二氧化碳吞吐作为早期补能手段，若实现多轮吞吐或驱替，可提高页岩油采收率。
表面活性剂二元（三元）驱技术是三次采油中重要的化学驱油方法，通过向注入水中添加表面活性剂、聚合物等化学剂，改变驱替流体性质及与原油、岩石的界面性质，以增加原油产量。
在高温高盐油藏开采中，中国石化经过数十年攻关，实现化学驱技术工业化应用，形成高温高盐油藏聚合物驱配套技术、聚合物 / 表面活性剂二元复合驱油技术、固 - 液非均相复合驱油技术等，为东部老油田增储稳油发挥了作用。表面活性剂的性能和配方是影响驱油效果的关键，需根据油藏地质条件、原油性质等筛选优化。
随着三次采油和页岩油开采技术发展，对高温高压条件下界面化学性质测量的要求提高。传统仪器在功能、精度和适用范围上存在局限，如高温高压下测量准确性下降，对低或超低界面张力测量误差大，无法满足复杂油藏工况需求。
为解决这些难题，真实液滴 ® 高温高压界面化学分析系统研发问世。该系统旨在为科研人员和工程师提供先进、精准、多功能的测量工具，推动石油开采界面化学研究，助力开采技术优化创新，提高采收率，保障能源安全，具有科学意义和实际应用价值。
真实液滴 ® 系统具备在 70MPa 压力、210 摄氏度高温条件下精确测量多种界面化学参数的能力。它集成了高温高压接触角测量仪、界面张力仪、旋转滴界面张力仪、界面流变仪等功能，同时支持力学铂金板法和铂金环法测试表面活性剂动静态表面张力，一台仪器可完成界面化学常见测试，提高实验效率，增强数据关联性和可靠性。
系统采用先进设计理念，如高精度温度和压力控制技术，可稳定维持实验环境；先进的传感器和数据处理算法，确保测量数据准确实时。这些特点使系统适用于不同类型油藏研究和开采技术开发场景。
真实液滴 ® 接触角测量仪的腔体中，样品台具备升降和 X 轴移动功能。样品台升降可在高温高压环境下精准完成移液操作，避免液体飞溅和位置偏差；X 轴移动则考虑到岩石表面性质的不均匀性，可对岩石表面不同位置进行接触角测量，为研究油藏微观界面相互作用规律提供详细数据。
高压注射泵系统具备振荡滴操作和独立温度控制功能。振荡滴操作可模拟油藏开采中流体的动态变化，获取界面流变系数数据。注射泵系统的独立温度控制范围为室温 - 220 摄氏度，100 度以下精度 0.02 度，100 度以上精度 0.1 度，可精准调节注射液体温度，模拟复杂油藏温度工况。
该仪器采用阿莎 ® 技术的 Young-Laplace 方程拟合法，与传统方法相比优势显著。传统方法因无量纲处理中的线性标定技术，仅能测试 Bond number 0.4-0.8 范围的液滴，超出范围易导致接触角计算偏差。而阿莎 ® 技术基于第一性原理，突破液滴测量范围限制，可实现全范围液滴轮廓测量，为研究复杂油藏界面相互作用提供精确数据。
真实液滴 ® 旋转滴界面张力仪可在 70MPa 压力、210 摄氏度高温下实现超低界面张力测试，模拟油藏实际工况。在表面活性剂驱油中，科研人员可通过该仪器研究不同表面活性剂在高温高压条件下对油水界面张力的降低效果，对比不同配方的界面张力降低幅度、速度等参数，筛选适合特定油藏的表面活性剂配方。此外，仪器具备动态增压和动态注入功能，可模拟实际开采中油藏压力和流体性质的变化，通过预设注入程序实现自动配置表面活性剂配方。
在二氧化碳驱油技术中，真实液滴 ® 界面流变仪采用悬滴法、约束停滴法及 VoidLock 技术，解决了传统仪器中液滴在针头上爬升的难题。仪器通过捕捉液滴形态变化计算界面张力值，适应二氧化碳驱中低或超低界面张力的测量需求。科研人员可通过分析不同条件下的界面张力变化，研究二氧化碳在原油中的溶解特性及对原油性质的影响，优化二氧化碳驱油工艺参数。
真实液滴 ® 系统配备的铂金板法动态表面 / 界面张力功能和铂金环法静态表面张力测试功能，为表面活性剂研究提供多维度测量手段。动态表面张力功能采用阿莎 ® 技术的铂金板法，响应时间 2-5ms，可测试平衡表面张力值，捕捉表面活性剂分子的吸附动力学过程。仪器可选配气泡压力法模块对比数据，提高测量准确性。铂金环法静态表面张力测试功能为评估表面活性剂平衡状态下的表面性质提供稳定数据，用于表面活性剂配方筛选。
在二氧化碳驱油中，真实液滴 ® 系统通过悬滴法、约束停滴法等方法，解决了传统旋转滴界面张力仪因原油与二氧化碳密度差异大而难以成滴的问题。对于低或超低界面张力下普通针头难以成滴的问题，系统的 VoidLock 技术通过表面处理和流体控制技术，增强液滴稳定性。系统采用的阿莎 ® 技术可全面测量各类液滴的接触角和界面张力，帮助科研人员优化二氧化碳注入浓度、速度等工艺参数。
在高温高盐油藏中，真实液滴 ® 系统可模拟环境并测量表面活性剂溶液的动静态表面张力、界面张力及接触角等参数，帮助科研人员了解表面活性剂在复杂条件下的作用机制。在表面活性剂配方筛选中，系统可对不同配方进行模拟实验，对比界面张力降低幅度等参数，筛选高效配方。此外，系统可模拟不同注入方式和顺序，为实际开采确定最佳注入方案。
真实液滴 ® 高温高压界面化学分析系统是针对三次采油和页岩油开采中二氧化碳驱、表面活性剂二元（三元）驱技术研发的先进仪器。它通过创新性设计和创新技术，解决了传统仪器在高温高压、低或超低界面张力测量中的难题，为石油开采界面化学研究提供准确数据。
该系统推动了二氧化碳驱和表面活性剂二元（三元）驱技术的发展，帮助科研人员优化工艺参数和配方，提高采收率。随着石油开采行业需求增长，真实液滴 ® 系统有望持续推动界面化学研究和技术突破，为能源供应和石油工业可持续发展提供技术支撑，并在技术进步中不断完善升级。
