Surfactant flooding plays a critical role in chemically enhanced oil recovery over the last half century, with the widely accepted mechanism of ultralow interfacial tension (IFT) by forming middle-phase microemulsions with high concentration of a lead surfactant and a cosurfactant. However, it is found practically from field trials that high oil recovery efficiency can be obtained from low concentration surfactant flooding without forming microemulsions, and the principle behind has not been clearly unraveled yet. Here the solubilization of paraffin oil by the micelles formed with a commercial enhanced oil recovery surfactant, raw naphthenic arylsulfonates (NAS), was investigated using ultraviolet-visible (UV–Vis) spectroscopy, dynamic light scattering (DLS), and transmission electron microscopy (TEM). It is found that paraffin oil can be well solubilized inside the NAS micelles, and mainly localized in the hydrophobic core of the micelles. The solubilization capacity of NAS micelles increases with increasing its concentration, and the size of micelles increases, but morphology of the micelles remains spherical with increasing the amount of paraffin oil, along with an appearance transition from transparent to opaque until the maximum solubilization capacity is reached. Core flooding results with crude oil indicate that in the presence of 0.24 wt.% polymer, addition of 0.1, 0.2, 0.5, and 1.0 wt.% NAS can get oil recovery factor of 24.1%, 27.0%, 30.5%, and 38.3%, which increases linearly with increasing NAS concentration though with the interfacial tension values only in the magnitude of 10⁻² mN m⁻¹ level. These findings prove preliminarily micellar solubilization can help increasing oil recovery efficiency even without ultralow IFT.

中文翻译：

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无超低界面张力的低浓度烷基芳基磺酸盐表面活性剂提高采收率

在过去的半个世纪里，表面活性剂驱在化学提高石油采收率方面发挥着关键作用，其通过形成具有高浓度铅表面活性剂和助表面活性剂的中间相微乳液形成超低界面张力 (IFT) 的广泛接受的机制。然而，从现场试验实际发现，低浓度表面活性剂驱油不形成微乳液即可获得高采收率，其原理尚未明确。在这里，使用紫外-可见 (UV-Vis) 光谱、动态光散射 (DLS) 和透射电子显微镜研究了由商业提高采收率表面活性剂、粗环烷芳基磺酸盐 (NAS) 形成的胶束对石蜡油的增溶作用。透射电镜）。发现石蜡油可以很好地溶解在NAS胶束内部，并且主要定位在胶束的疏水核中。NAS胶束的增溶能力随着其浓度的增加而增加，胶束的尺寸增加，但随着石蜡油量的增加胶束的形态保持球形，外观由透明变为不透明直至达到最大增溶能力. 原油岩心驱结果表明，在0.24 wt.%聚合物存在下，添加0.1、0.2、0.5和1.0 wt.% NAS可得到24.1%、27.0%、30.5%和38.3%的采收率，随着 NAS 浓度的增加而线性增加，尽管界面张力值仅在 10 并且主要位于胶束的疏水核中。NAS胶束的增溶能力随着其浓度的增加而增加，胶束的尺寸增加，但随着石蜡油量的增加胶束的形态保持球形，外观由透明变为不透明直至达到最大增溶能力. 原油岩心驱油结果表明，在0.24 wt.%聚合物存在下，添加0.1、0.2、0.5和1.0 wt.% NAS可得到24.1%、27.0%、30.5%和38.3%的采收率，随着 NAS 浓度的增加而线性增加，尽管界面张力值仅在 10 并且主要位于胶束的疏水核中。NAS胶束的增溶能力随着其浓度的增加而增加，胶束的尺寸增加，但随着石蜡油量的增加胶束的形态保持球形，外观由透明变为不透明直至达到最大增溶能力. 原油岩心驱油结果表明，在0.24 wt.%聚合物存在下，添加0.1、0.2、0.5和1.0 wt.% NAS可得到24.1%、27.0%、30.5%和38.3%的采收率，随着 NAS 浓度的增加而线性增加，尽管界面张力值仅在 10 胶束的尺寸增加，但随着石蜡油量的增加胶束的形态保持球形，同时外观从透明过渡到不透明，直至达到最大增溶能力。原油岩心驱油结果表明，在0.24 wt.%聚合物存在下，添加0.1、0.2、0.5和1.0 wt.% NAS可得到24.1%、27.0%、30.5%和38.3%的采收率，随着 NAS 浓度的增加而线性增加，尽管界面张力值仅在 10 胶束的尺寸增加，但随着石蜡油量的增加胶束的形态保持球形，同时外观从透明过渡到不透明，直至达到最大增溶能力。原油岩心驱结果表明，在0.24 wt.%聚合物存在下，添加0.1、0.2、0.5和1.0 wt.% NAS可得到24.1%、27.0%、30.5%和38.3%的采收率，随着 NAS 浓度的增加而线性增加，尽管界面张力值仅在 10^-2 mN m ^-1级。这些发现初步证明，即使没有超低 IFT，胶束增溶也有助于提高采油效率。