AES/Na_2CO_3蠕虫状胶束溶液流变性研究

采用流变学方法分别考察了脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)质量分数、碳酸钠(Na_2CO_3)质量分数、AES水解和温度对AES/Na_2CO_3蠕虫状胶束溶液流变性能的影响。结果表明,Na_2CO_3的加入可以促进AES蠕虫状胶束的生长。与氯化钠相比,碳酸钠对AES溶液的增黏机制更加复杂。碳酸钠加量小时,反离子Na⁺作用小而增黏能力弱;加量高的碳酸钠溶液碱性强,可拟制AES水解,导致活性分子数量增加,表现出较强的增黏能力。同时发现,缩短AES酸性水解时间,有利于改善蠕虫状胶束体系的黏弹性。随着温度升高,AES/Na_2CO_3体系黏弹性逐渐减弱,超过70℃后,体系呈黏性流体。     

蠕虫状胶束溶液组成对其黏弹性影响

用阳离子表面活性剂十八烷基三甲基溴化铵(STAB)作为主剂,水杨酸钠(NaSal)/碳酸钠(Na_2CO_3)、油酸钠(NaOA)作为助剂,制备蠕虫状胶束溶液,研究组分摩尔比及助剂种类对蠕虫状胶束流变特性的影响。结果表明,溶液总质量分数为3.3%,STAB与助剂摩尔比R在2.2~2.6时,两个体系均形成了蠕虫状胶束。助剂为NaSal/Na_2CO_3,R=2.4时体系形成的胶束最长;助剂为NaOA,R=2.6时体系形成的胶束最长,数目最多。摩尔比相同时,STAB/NaOA溶液黏弹性更好。由溶液的实际模量所得Cole-Cole图在低频及中频时为半圆形,说明所制备的2种溶液均为符合麦克斯韦模型的黏弹性流体。     

十四烷基三甲基溴化铵蠕虫状胶束的形成及其线性黏弹性

以阳离子表面活性剂十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)溶液作为反应主剂,油酸钠(NaOA)溶液作为反应助剂,制备得到了TTAB/NaOA蠕虫状胶束,并研究了表面活性剂摩尔比、主剂质量分数对蠕虫状胶束线性黏弹性的影响。结果表明,当主剂TTAB与助剂NaOA的摩尔比为2.6∶1～4.6∶1,TTAB质量分数在7%～16%之间时,溶液中均有蠕虫状胶束形成。当主剂TTAB与助剂NaOA的摩尔比为4.2∶1,TTAB质量分数为14%时,零剪切黏度可达到最大值即为η₀=15 324 mPa·s,且溶液体系的平台模量G₀和弛豫时间τ_R也达到最大值,此时溶液体系中蠕虫状胶束长度最长,网络结构最为紧密,并呈现出良好的线性黏弹性。由上述溶液体系的实际Cole-Cole图表明本文探讨研究的蠕虫状胶束体系是符合麦克斯韦模型的线性黏弹性流体。     

一种胺基型阳离子表面活性剂的合成及其溶液性能

该文以2-氯乙胺盐酸盐和十八烷基叔胺为原料,合成了一种胺基型阳离子表面活性剂——N-十八烷基-N,N'-二甲基-乙基-1,2-胺。通过IR和1HNMR对其结构进行了确证;并得到优化的合成条件为:物料比nb/na为1.20,反应温度为70℃,反应时间为7 h,p H=7。采用电导法测定不同p H下该表面活性剂的临界胶束浓度(CMC),发现CMC随着p H的降低而减小。该表面活性剂在Na Sal溶液质量分数为1%时,能形成蠕虫状胶束。流变性能测试表明,体系具有蠕虫状胶束的剪切稀释性特征和凝胶特性,同时具有p H响应,能在酸性条件下增黏,是一种智能型蠕虫状胶束体系。     

十六烷基三甲基溴化铵/油酸钠混合体系蠕虫状胶束流变性研究

阴、阳离子表面活性剂之间强烈的相互作用利于形成自由弯曲的蠕虫状胶束。本文利用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和阴离子表面活性剂油酸钠(NaO A)制备了CTAB/NaO A蠕虫状胶束,研究了两表面活性剂的混合比和表面活性剂总浓度的变化对蠕虫状胶束体系稳态流变性及动态黏弹性的影响。结果表明,蠕虫状胶束在剪切过程中的解缠、拟网状结构的破坏以及最终沿剪切速度方向取向等是蠕虫状胶束产生剪切稀释特性的原因。两表面活性剂的混合比和表面活性剂总浓度的变化导致表面活性剂之间的静电作用、疏水作用发生较大的变化,最终引起体系内部表面活性剂聚集体形态的差异。体系内蠕虫状胶束长度、体系结构复杂程度、蠕虫状胶束形成的网络结构的致密度等都影响着体系的流变行为。在混合比R=3.6、总浓度cT=0.24 mol/L时,体系中蠕虫状胶束最长,网络结构最为紧密,体系的零剪切黏度达到最大值。表面活性剂浓度一定时,混合比的提高有助于蠕虫状胶束的定向生长,弛豫时间τR和储能模量高频区平台模量G0提高,R=3.6时两者皆达到极大值,此后由于蠕虫状胶束的分枝化及(或)胶束破裂导致τR及G0下降。在表面活性剂混合比一定(R=3.6)时,表面活性剂浓度的提高利于蠕虫状胶束的增长或者分枝化,增加了胶束网络结构缠绕(融合)点的密度,导致G0逐渐增大。Cole-Cole图证实本文研究的蠕虫状胶束体系是符合Maxwell模型的线性黏弹性流体。     

一种胺基型阳离子表面活性剂的合成及其溶液性能研究

该文以2-氯乙胺盐酸盐和十八烷基叔胺为原料,合成了一种胺基型阳离子表面活性剂——N-十八烷基-N,N’-二甲基-乙基-1,2-胺,通过IR和1HNMR对其结构进行了确证,并得到了优化的合成条件：物料比nb/na 为1.20,反应温度为70 oC,反应时间为7 h,pH为7。此外,采用电导法测定了该种表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)随着pH的降低而减小。该表面活性剂在NaSal质量百分浓度为1%条件下,能形成蠕虫状胶束。流变性能测试表明,体系具有蠕虫状胶束的剪切稀释性特征和凝胶特性,同时具有pH响应,能在酸性条件下增黏,是一种智能型蠕虫状胶束体系。     

油酸钠蠕虫状胶束的性质及驱油效率研究

分别通过稳态、动态流变的方法和冷冻蚀刻透射电镜、室内模拟驱油实验和平板夹砂微观模型驱油实验,研究了由碳酸钠诱导形成的油酸钠蠕虫状胶束的流变学性质及形貌和蠕虫状胶束驱油配方的驱油效果及驱油微观机理。结果表明,在油酸钠(NaOA)溶液中,加入一定量的Na2CO3能够形成蠕虫状胶束;孤岛东区稠油注聚驱后,蠕虫状胶束驱油配方(w/%,1.83 NaOA 4.24 Na2CO3)的室内模拟驱油可提高采收率25%原始石油地质储量(OO IP);平板夹砂微观驱油模型显示蠕虫状胶束驱油体系进入模型中,能够使注聚后束缚残余油重新启动、变形,渐渐形成油墙向出口处运移,蠕虫状胶束驱油体系能够有效扩大波及体积,提高洗油效率,从而提高驱油效率。     

Gemini表面活性剂黏弹性流体的流变性研究

C16-4-C16阳离子Gemini表面活性剂在NaCl和NaSal两种盐的作用下,可以形成蠕虫状胶束的黏弹性流体。采用流变仪研究了浓度、温度、剪切速率、剪切时间等因素对该流体黏度的影响,结果表明,2wt%的C16-4-C16流体在120℃下的零剪切黏度仍可达60mPa·s以上,而在80℃、170s~(-1)下剪切2 h黏度维持160mPa·s基本不变,说明该流体具有较强的耐温耐剪切性。触变实验的结果清楚地显示出该流体在不同的剪切作用下,蠕虫状胶束的形成与破坏是个可逆的过程。蠕虫状胶束间相互缠绕形成的网络结构,使流体具备了优异的黏弹性,高频有利于胶束储存能量,展现弹性形变;随着温度的升高,体系由弹性为主逐渐转变成了黏性较高的黏弹体,在60℃下黏性和弹性相当,展现了理想的Maxwell黏弹性流体的行为。     

黏弹性表面活性剂及其在油田中的应用

介绍了黏弹性表面活性剂溶液的性质，确定黏弹性表面活性剂性质的测试方法和实验手段，以及其内部微观结构和流变特性等方面的研究成果。当黏弹性表面活性剂溶液浓度增加到某一临界浓度时，球形胶束开始向蠕虫状胶束转变，溶液黏度突然增大，随着浓度的进一步增大，蠕虫状胶束快速生长、增长并形成线型柔性棒状胶束，柔性棒状胶束相互缠绕、粘附甚至融合，形成某种超分子三维网状结构，溶液黏度急剧增加，并表现出较强的黏弹性。概述了黏弹性表面活性剂在油田中的应用，特别是在压裂液、酸液、钻井液及提高采收率等方面的应用，指出了黏弹性表面活性剂广泛运用的前景和尚未解决的问题。     

暂堵用小分子水凝胶的构筑及性能研究

以芥酸酰胺丙基二甲胺(芥酸PKO)、无水柠檬酸(CA)及十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)三种小分子物质构筑了一种暂堵用小分子水凝胶。研究了小分子水凝胶的成胶性能、破胶性能，以及流变性能。结果表明，CTAB能够促进蠕虫状胶束的增长，从而促进形成水凝胶。碳酸钠通过破坏形成蠕虫状胶束的静电作用而实现快速破胶。流变结果表明，小分子水凝胶是由蠕虫状胶束相互缠结而形成了网络结构，具有凝胶的黏弹性特征，这在暂堵领域有潜在应用前景。