离子液体表面活性剂的合成与应用(Ⅵ)——离子液体表面活性剂的界面张力

离子液体表面活性剂在油/水界面吸附,降低界面张力。随着疏水烷基链长的增加,降低表面张力的能力增大。吡啶基表面活性剂比咪唑基表面活性剂具有更高的疏水性和降低界面张力能力。在高浓度无机盐存在下,离子液体表面活性剂降低界面张力的能力提高,界面张力可达10~(-2)mN/m,优于传统表面活性剂。     

Janus微纳米胶囊的结构表征与驱油性能

采用皮克林乳液法制备了Janus微纳米颗粒(具有两个不同表面性质的微纳米级的颗粒),通过包埋组装形成Janus微纳米胶囊。采用Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜、激光衍射、紫外光显微镜、悬滴张力计等手段对Janus微纳米胶囊结构和性能进行表征。结果表明:纳米级胶囊型聚合物在油水界面具有明显的界面活性,界面张力可降至10~(–4) mN/m;当Janus颗粒浓度达到饱和浓度时,两亲性纳米颗粒在界面吸附饱和,平衡表面张力达到31mN/m。Janus微纳米胶囊体系具有较好的封堵能力,并进一步证明Janus微纳米胶囊作为胶体表面活性剂可用于提高油气采收率的潜力。     

纳米SiO2表面活性剂对高盐低渗储层的驱油效果

针对花土沟油田低渗高盐的储层特征,制备了一种改性纳米SiO₂表面活性剂,对其耐盐性、界面张力、润湿性与静态吸附作用进行评价,并对研究区不同物性的低渗岩心进行了驱油实验。结果表明,当纳米SiO₂质量分数达到0.1%时,纳米SiO₂表面活性剂在17×10⁴ mg/L的矿化度下具有良好的耐盐稳定性及分散能力、低界面张力、较好的润湿性反转能力和低静态吸附性。岩心驱替实验表明,纳米SiO₂表面活性剂具有增油降压的效果,且岩心物性越低,增油降压效果更佳。     

微肋结构对纳米流体绕流圆柱热性能的影响

为了改善传统换热器和换热介质的传热效率,通过两步法制备了不同质量分数（0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%）的TiO₂-水纳米流体,发展了不同微肋结构（竖直肋片和环形肋片）的绕流圆柱换热系统,通过实验研究了圆柱表面微肋结构的类型（竖直肋片和环形肋片）及数量（N₁₍₂₎=4,6,8）、纳米颗粒的质量分数（ω=0, 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4%, 0.5%）、Reynolds数（Re=514~1205）对绕流圆柱换热系统的影响。结果表明,纳米颗粒的添加和微肋结构能有效提高传热效率,圆柱表面温度明显降低,其中质量分数为0.4%的纳米流体在竖直肋片数量为6时表现出更好的换热性能。     

混合型烷醇酰胺组成对油/水动态界面张力的影响

为了探究混合型烷醇酰胺复杂组成对油/水界面张力的作用机制,采用GC-MS联用分析了混合型烷醇酰胺(GYD)的组成,并用自制的不同烷基链长醇酰胺(简记为C_nDEA,n=8,10,12,14,16)在大庆原油条件下研究了GYD组成对油/水界面张力的影响规律。结果表明,降低油/水界面张力能力强弱为C₁₄DEA> C₁₂DEA≈GYD> C₁₆DEA> C₁₀DEA> C₈DEA,C₁₄DEA、C₁₂DEA和GYD在一定浓度范围内能降低油/水界面张力至10^-3mN/m数量级;C_nDEA之间复配体系的界面活性取决于体系中各单分子结构烷醇酰胺相对含量,其中C₁₄DEA/C₁₂DEA相对含量是影响体系油/水界面活性的关键因素,当C₁₄DEA/C₁₂DEA复配比大于1时,体系达到超低界面张力浓度窗口更宽,界面动态特性更好;适量助剂(月桂酸和二乙醇胺)的加入对体系降低界面张力有一定的协同效应;GYD/C₁₄DEA复配体系随C₁₄DEA浓度增加,体系界面活性明显改善。     

芳基烷基磺酸盐链长对烷烃的油-水动态界面张力的影响

采用旋转滴法测定系列自制芳基烷基磺酸盐（C_nNPAS, n=8,10,12,14,16）水溶液对烷烃的油-水动态界面张力,考察了表面活性剂烷基链长、表面活性剂浓度、弱碱浓度、烷烃碳数等因素对油-水动态界面张力的影响。结果表明,增大C_nNPAS的烷基链长和碱含量均会使界面张力达到稳定值的时间增长;增加C_nNPAS浓度和烷烃碳数均会使界面张力动态变化加快,达到平衡所需时间减少。C_nNPAS表面活性剂可在低浓度范围较明显地降低界面张力,而随着浓度的增加界面张力回升明显。     

新型Gemini表面活性剂-石油酸盐复合驱油剂的研究

为了提高油田驱油剂降低油/水界面张力的能力,以提高原油的采收率,在研究了石油磺酸盐表面活性剂表界面活性的基础上,研制了Gem in i表面活性剂-石油磺酸盐复合驱油剂,采用TX-500界面张力仪测定了复合驱油剂降低胜利油田油/水界面张力的能力。研究表明:在一定的浓度条件下,石油磺酸盐能降低油/水界面张力至1×10-2mN.m-1左右,磺酸盐型Gem in i表面活性剂-石油磺酸盐复合驱油剂能降低油/水界面张力至4×10-4~6×10-4mN.m-1左右。与传统驱油剂相比,磺酸盐型Gem in i表面活性剂-石油磺酸盐复合驱油剂降低油/水界面张力的能力得到了显著提高,从而提高原油的采收率。     

C16格尔伯特醇聚氧烷烯醚硫酸盐的制备及其界面性能研究

用C₁₆格尔伯特醇经共聚加成环氧丙烷(PO)和环氧乙烷(EO),再经氨基磺酸硫酸化合成了一种支链烷基醇醚硫酸盐(C₁₆GA-PES)。这种新型阴-非复合型表面活性剂具有优良的水溶性、耐盐性和表面活性。45℃下溶于大庆地层水,单独即可将大庆轻质原油/地层水界面张力降至超低;对稍重质的大庆三类油层油,使用该表面活性剂与少量亲油性更强的表面活性剂混合,亦可将界面张力降至超低。这种新型结构表面活性剂吸附在油/水界面形成的单分子层具有从强亲油到弱亲油-弱亲水再到强亲水的过渡结构,而双烷基链又赋予单分子层较高的烷基链密度,从而增强了单分子层与油分子的相互作用,易于将原油/水界面张力降至超低。与相应的嵌段中间体相比,共聚所得非离子中间体黏度显著降低,便于管道输送并且有利于采用SO₃气体降膜式硫酸化工艺制备硫酸盐。     

烷基苯磺酸盐表面活性剂的界面性能研究

通过合成碳链长度不同的4种烷基苯磺酸盐表面活性剂,研究了复配表面活性剂质量分数、Na_2CO_3质量分数、正戊醇体积分数对油/水界面张力的影响。结果表明,复配表面活性剂质量分数在0.1%～0.3%范围内,界面张力较低;Na_2CO_3质量分数为0.6%时,界面张力较低,且最低界面张力达到超低(3.1×10~(-3)mN/m);正戊醇的最佳体积分数为1.6%。     

一种星型苯磺酸盐表面活性剂的合成及原油界面张力和乳化性能研究

以三乙醇胺为原料通过氯化反应、烷基化反应和磺化反应合成了一种星型表面活性剂,其具有3条疏水碳链和3个磺酸盐亲水基团。研究发现该表面活性剂具有很高的表面活性其临界胶束浓度CMC为4.93×10-5 mol/L,此时的界面张力为32.5 mN/m。同时,研究了星型表面活性剂浓度和NaOH浓度对原油/水界面张力的影响。研究发现,少量的星型表面活性剂就能有效的降低原油/水体系的界面张力。当表面活性剂浓度为0.1 g/L,NaOH浓度为0.5 g/L,温度为50 ℃时的原油/水体系的界面张力降至1.1×10-4 mN/m。该界面张力值已经属于超低界面张力,满足驱油用表面活性剂的基本条件。自乳化实验表明,该表面活性剂具有很好的乳化能力,表面活性剂浓度在0.1 g/L时就能将原油乳化成粒径为5 ~ 20 μm的O/W乳状液。     

复配表面活性剂对油水界面行为和性质影响的模拟研究

含复配表面活性剂的油田废水是一种多组分复杂体系,研究其中的分子作用关系有助于后续废水处理方案的确定。采用分子动力学(MD)模拟方法建立界面模型,通过定义表面活性剂的关键扭转点及相应的分子夹角、定义协同作用能,结合界面处的密度分布函数等性能模拟和界面张力测试结果,多角度分析两类阴阳离子表面活性剂复配对油水界面特性的影响。结果表明,与含单组分表面活性剂的油水体系相比,复配表面活性剂的相反电荷极性头基间静电吸引作用提高了油水界面稳定性;相较于十二烷基磺酸钠/十六烷基三甲基溴化铵(SLS/CTAB)复配体系,十二烷基硫酸钠/十六烷基三甲基溴化铵(SDS/CTAB)中分子间的协同作用可更好地提高体系的稳定性;当复配表面活性剂的配比为8/10~12/6时的油/水界面稳定效果较优、12/6时稳定性最好。研究结果可为石油开采及油水分离方案的确定提供依据。     

复配表面活性剂对油水界面行为和性质影响的模拟研究

含复配表面活性剂的油田废水是一种多组分复杂体系,研究其中的分子作用关系有助于后续废水处理方案的确定。采用分子动力学(MD)模拟方法建立界面模型,通过定义表面活性剂的关键扭转点及相应的分子夹角、定义协同作用能,结合界面处的密度分布函数等性能模拟和界面张力测试结果,多角度分析两类阴阳离子表面活性剂复配对油水界面特性的影响。结果表明,与含单组分表面活性剂的油水体系相比,复配表面活性剂的相反电荷极性头基间静电吸引作用提高了油水界面稳定性;相较于十二烷基磺酸钠/十六烷基三甲基溴化铵(SLS/CTAB)复配体系,十二烷基硫酸钠/十六烷基三甲基溴化铵(SDS/CTAB)中分子间的协同作用可更好地提高体系的稳定性;当复配表面活性剂的配比为8/10~12/6时的油/水界面稳定效果较优、12/6时稳定性最好。研究结果可为石油开采及油水分离方案的确定提供依据。     

一种含羧基表面活性剂HDXA界面特性研究

通过系统研究一种含羧基表面活性剂HDXA的界面张力特性,表明在一定条件下,该表面活性剂在0.05%~0.4%的范围内可形成10-3mN/m数量级的超低界面张力,添加剂的加入能使油水界面快速的达到最低界面张力,其中最低界面张力和稳定界面张力值均低于单一表面活性剂体系,活性剂HDXA浓度不同时,最佳添加剂浓度也随之改变。不同活性剂浓度达到最低界面张力及稳态界面张力的时间也不同,随着浓度的增大依次缩短。     

表面活性剂在油水界面的吸附行为

简要介绍了液液界面张力的由来,以及降低油水界面张力在石油工业中的意义;重点介绍了影响表面活性剂降低油水界面张力的因素,包括水相、油相、表面活性剂及使用条件。概括总结了类V型、类L型、类倒L型动态油水界面张力曲线,讨论了不同形状动态界面张力曲线与表面活性剂在油水界面处吸附、解吸行为的关系;简述了界面张力曲线形态间的相互转变。     

耐盐高稳泡超低界面张力泡沫体系研究

对28种表面活性剂进行了泡沫综合性能评价和油水界面张力测试,并通过不同表面活性剂之间的复配和配方的优化,筛选出高稳泡超低界面张力的泡沫体系。结果表明,当FC-06、5#和DS10复配表面活性剂的质量分数为0.4%,配比为2∶1∶3时,最大起泡体积为500 mL,半衰期为28.8 min,平衡时的油水界面张力为8.0×10~(-3) mN/m。泡沫体系性能评价结果表明,在40 000 mg/L的矿化度条件以下,泡沫体系均能保持高稳泡时间和超低界面张力,具有较强的耐盐性。     

Numerical study on hydrodynamic characteristics of spherical bubble contaminated by surfactants under higher Reynolds numbers

It is of significance to investigate deeply the hydrodynamic features of the bubble contaminated by impurities in view of the fact that the industrial liquid is difficult to keep absolutely pure. On the basis of the finite volume method, the bubble interface contaminated by the surfactant (1-pentanol) is achieved through solving the concentration transport equations in liquid and along the bubble interface, and solving the absorption and desorption equation at the bubble interface. And the three-dimensional momentum equation is solved at the same time. It is investigated in detail on the influence of interfacial contamination degrees (described with the cap angle θ) on hydrodynamic characteristics of the spherical bubble when the bubble Reynolds number (Re) is larger than 200. The θ is realized by changing the surfactant concentration (C₀) in liquid. The present results show that the hydrodynamic characteristics, such as interfacial concentration, interfacial shear stress, interfacial velocity and wake flow, are related to both Re and C₀ for the contaminated bubble. When C₀ is relatively low in liquid (i.e., the contamination degree of the bubble interface is relatively slight), the hydrodynamic characteristics of the bubble can still keep the 2D features even if Re > 200. The decrease of θ or the increase of Re can promote the appearance of the unsteady wake flow. For the present investigation, when Re > 200 and θ ≤ 60°, the hydrodynamic characteristics of the bubble show the 3D phenomena, which indicates that axisymmetric model is no longer valid.     

XSY-11双子表面活性剂提高采收率应用研究

通过测定双子表面活性剂与原油的界面张力,发现双子表面活性剂在缺碱的条件下,也可以使油水界面张力降低至超低的能力,证明了其对碱的依赖性较小,优于普通表面活性剂.单独使用双子表面活性剂或者与其他表面活性剂协同使用,均可以使多种原油-水界面张力降低至超低范围.对双子表面活性剂溶液浓度等因素对油水界面张力的影响程度进行了分析.发现双子表面活性剂降低油水界面张力的能力主要与表面活性剂和油的性质密切相关.研究了其界面张力行为,发现双子表面活性剂具有比普通表面活性剂较高的界面活性,并且与盐具有很好的协同性,可以在较宽的盐度和表面活性剂浓度范围内降低油水界面张力至超低范围.     

OPEO表面活性剂在油水界面的分子动力学模拟

辛基酚聚氧乙烯醚(OPEO)是常用的非离子型表面活性剂,可以显著降低油水体系的界面张力。选择醋酸乙烯酯/水体系,通过改变OPEO中氧乙烯基的数量,采用MS7.0软件中的分子动力学(MD)模拟方法,在常温常压下对油/表面活性剂/水体系的界面生成能、界面厚度等指标进行测定,结果表明,氧乙烯基数量为12时,OPEO的界面生成能较高,降低醋酸乙烯酯/水体系界面张力的能力较好。     

油水界面上阴/阳离子型复配表面活性剂体系的分子动力学模拟

采油过程中阴/阳离子型表面活性剂复配使用可显著增强驱油效果,对其微观机理的深入研究有助于驱油用表面活性剂的结构优化设计及使用。采用分子动力学方法研究了不同摩尔比的阴离子表面活性剂聚醚羧酸钠(PECNa)和阳离子表面活性剂十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)复配体系在油水界面上的分子行为和物理性质。结果表明,复配体系比单种表面活性剂体系更有利于降低油水界面张力。不同复配比体系中,两种表面活性剂头基相反电荷间的吸引作用使表面活性剂之间对各自反离子的静电吸引作用减弱,且等摩尔比体系尤为明显。阴离子表面活性剂的亲水头基对阳离子表面活性剂亲水头基形成的水化层内水分子的结构取向无显著影响,反之亦然。通过调节两种离子型表面活性剂的复配比例,可调整油水界面吸附层微观结构,有望降低油水界面张力,提高采收率。