烷基醇醚羧酸钠体系的表面活性和泡沫性能

研究了一系列不同聚合度的十四烷基醇聚氧乙烯醚羧酸钠(C_(14)E_nC)水溶液的表面活性和泡沫性能,考察了C_(14)E_nC分子中氧乙烯基团(EO)数目的变化对水溶液的表面张力及泡沫性能的影响,同时还通过添加高聚物、脂肪醇、烷醇酰胺等考察了不同添加剂对体系泡沫性能的改变情况。探讨了单分子吸附层结构的改变对泡沫性能的影响。结果表明,EO数目从1增加到3,表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)和临界胶束浓度时的表面张力(γ_(CMC))分别从3.47×10 mol/L、36.47 mN/m降低到4.21×10~(-5)mol/L、29.71 mN/m。由于EO基团可以和周围水分子形成水化层,因此随着EO数目的增加,泡沫液膜两个表面之间的水化层斥力会随之增强,液膜排液减薄速率降低,使得泡沫的稳定性能提高。几种添加剂在一定程度上改变了液膜吸附层的结构,从而提高了体系的泡沫稳定性能。     

泡沫析液行为的分子模拟研究

泡沫稳定性是泡沫流体作业成功的关键,而析液是泡沫稳定性的宏观表现。利用介观分子模拟方法,研究了泡沫液膜及其微观析液行为,并依据泡沫剂结构,建立了表面活性剂界面聚集行为与泡沫剂发泡能力之间的关系。研究发现,力场、液膜厚度、表面活性剂分子密度以及表面活性剂类型等因素都对其界面生成能产生较大影响。不同表面活性剂产生的泡沫体系的析液行为遵循衰减方程。同时,分子模拟方法可以准确地反映表面活性剂的发泡能力,尤其是在低浓度条件下生成泡沫的能力。     

泡沫钻井流体温度敏感性研究

目前,对泡沫钻井流体在常温常压条件下的衰变机理研究较多,但对其高温稳定性的研究较少。通过试验研究了头基相同的LAS系列表面活性剂泡沫的高温稳定机理。采用分子模拟和泡沫岩心封堵法,从表面活性剂结构、表面黏弹性、界面膜的分子排布等方面对泡沫的高温性质进行了深入研究,并与其低温性质进行了对比。研究发现,当温度低于100 ℃时,泡沫稳定性主要受表面活性剂极性头的影响;当温度高于100 ℃时,泡沫稳定性主要取决于表面活性剂的疏水尾及其缠绕程度,其疏水链卷曲程度越高,尾链相互缠绕交错越复杂,泡沫稳定性越强;温度升高,表面活性剂头基分布变宽,上下交错现象明显,界面变得粗糙,泡沫膜越容易破裂,这是温度升高泡沫稳定性变差的原因之一。      

温度对泡沫稳定性的影响

论述了温度对泡沫衰变过程,对泡沫表面膜性质(包括表面吸附、Marangoni效应、表面弹性和表面粘度)和对表面活性剂溶液的影响。结论是:(1)低温时,主要是气体扩散;高温时,泡沫破灭由顶端开始,泡沫体积随时间延长而有规律地减小;(2)随温度升高,吸附量减少,分子独占面积增大,表面粘度降低,Marangoni效应作用减弱,表面弹性降低,导致泡沫稳定性降低;(3)随温度升高,泡沫体系的表面张力减小,有利于泡沫的稳定性提高,但此时表面张力不是影响泡沫稳定性的主导因素。另外,温度升高,溶液粘度降低,排液速率加快,泡沫稳定性下降。     

气/液介质对泡沫液膜渗透性的影响规律

为了构建适用于泡沫驱的高稳定泡沫,从液膜渗透率角度阐明气/液介质对泡沫稳定性的影响机制。以氮 气和二氧化碳为气体介质,利用气泡缩减法,测定了7 种起泡体系的泡沫液膜渗透率以及起泡性能、析液半衰期 和泡沫半衰期。研究结果表明,对于同一种气体介质,表面活性剂分子疏水碳链数目越多,液膜上表面活性剂分 子之间相互作用越强,泡沫液膜渗透率越小;CO₂泡沫的液膜渗透率是N₂泡沫的1～3 倍,CO₂泡沫稳定性比N2泡 沫的低;泡沫液膜渗透率与泡沫半衰期呈现出良好的相关性,随着液膜渗透率升高,CO₂泡沫半衰期快速递减。     

CO2泡沫体系性能改善方法的研究进展

目前CO_2泡沫体系性能改善的方法包括:(1)表面活性剂分子结构优化,包括加强亲水基团、优化疏水基团和引入亲CO_2基团;(2)表面活性剂复配协同,包括阴/非离子表面活性剂复配、阴/两性离子表面活性剂复配和非/两性离子表面活性剂复配;(3)聚合物提高基液黏度,改善液膜黏弹性;(4)纳米颗粒改善泡沫气/液界面性质。本文就以上方面展开综述,介绍了研究进展、作用机制和存在问题,并对下一步研究进行了展望。     

界面扩张流变法研究部分水解聚丙烯酰胺与表面活性剂相互作用

利用界面扩张流变方法研究了部分水解聚丙烯酰胺（HY）和阴离子（SDS）、非离子型表面活性剂（Brij-35、TX-100）在十二烷-水界面上的扩张流变性质,探讨了油/水界面上聚合物与表面活性剂不同的相互作用方式和机理。结果表明,HY＋TX-100体系的界面模量最小（约3 mN/m）,HY与HY＋Brij-35体系相当（约16 mN/m）,HY＋SDS体系的略高（约18 mN/m）。阴离子表面活性剂（SDS）带负电荷的头基、聚合物的羧基与矿化水中高价金属阳离子通过桥连作用在油水界面形成复合膜,导致界面膜强度增加。而非离子表面活性剂与部分水解聚丙烯酰胺的静电相互作用较弱,不易形成界面复合膜。在油水界面吸附能力较强的表面活性剂分子（TX-100）足以替换聚合物大分子,形成小分子界面膜,表现出与复合膜完全不同的界面流变性质。     

煤层气泡沫压裂低表面张力起泡剂实验

针对煤层气泡沫压裂液表面张力高,压裂液滞留煤层造成地层伤害的问题,研制了低表面张力氟碳表面活性剂(AS-3).实验测定AS-3溶液的表面张力、吸附量、泡沫综合值和悬浮性能,结果表明:质量分数0.3％的AS-3溶液表面张力为16.23 mN/m;在煤表面达到吸附平衡时,饱和吸附量为17.70 mg/g; AS-3水溶液对粒径超过100目的煤粉具有良好悬浮能力.AS-3溶液性能良好,配液简单,适用于煤层气等非常规储层的压裂.     

泡沫液膜中聚合物与表面活性剂相互作用的研究进展

加入聚合物对泡沫液膜的作用是涉及众多工业应用的重要问题。讨论了聚合物-表面活性剂复合泡沫体系中影响液膜厚度和稳定性的因素。聚合物的加入对泡沫液膜稳定性的影响取决于所形成的液膜种类(普通黑膜或牛顿黑膜)。聚合物的加入在液膜中形成构造应力。加入的聚合物与表面活性剂作用形成具有表面活性的复合物,或富集于液膜界面处,使液膜稳定性大大增强。     

原油减压渣油馏分的油-水界面性质 Ⅹ.大庆减渣与伊朗轻质减渣馏分油-水薄液膜的性质

采用双分子类脂膜实验装置研究了大庆减压渣油与伊朗轻质减压渣油馏分的油-水薄液膜的膜电容(膜厚度)、排液-破裂方式、膜稳定时间(膜寿命)。结果表明,减渣馏分越重,分子吸附状态稳定,其油-水薄液膜越厚,膜稳定性越好。减渣馏分油-水薄液膜的排液-破裂有连续排液-破裂方式、“黑洞”排液-破裂方式和逐层破裂排液方式。当馏分越轻、馏分在油相中质量分数越低、表面活性剂加量越多时,以连续排液-破裂方式为主;而馏分越重、馏分在油相中的质量分数越高、表面活性剂加量越少时,以“黑洞”排液-破裂方式和逐层破裂排液方式为主。油相的组成,水相中的酸、碱、盐以及外加表面活性剂对减渣馏分的界面活性、吸附状态、电荷吸附量影响不同,相应的膜电容(膜厚度)和膜稳定时间也不同。