基于表面活性剂解除水锁效应的压裂液性能研究

为解决煤层水力压裂过程中产生的水锁效应问题,对水锁效应产生的影响因素进行了分析,选择向压裂液中添加表面活性剂的方法来解除水锁效应。研究结果表明:所选用的7种表面活性剂都可以提高煤体的润湿性能,且表面活性剂的浓度越高,其接触角θ越小,润湿性能越好,表面张力σ降低的越多,直到趋于平缓;7种表面活性剂的黏附功都小于纯水的;根据Laplace公式计算压裂液和煤体孔隙壁之间的毛细管力,通过比较σcosθ的数值大小,得到阴离子表面活性剂SDBS是降低毛细管力的最佳选择。     

表面活性剂强化喷雾用水润湿性能的实验研究

表面活性剂可提高喷雾用水的润湿性能,从而改善喷雾降尘效果.研究开展了4种表面活性剂溶液润湿不同类型煤尘性能的实验,并考察了表面活性剂种类、质量分数等因素的影响.表面张力实验显示,随着表面活性剂质量分数的增大,溶液的表面张力会不断减小,其中阴离子表面活性剂SDBS在降低表面张力的效率和效能方面最优.接触角实验表明,随着表面活性剂质量分数的提高,液滴在煤尘压片上的接触角不断减小,溶液润湿性能不断提高,其中OP-10溶液的润湿性能最优,在相同的质量分数下,能够获得最小的接触角.     

表面活性剂复配对煤尘润湿性能影响

为研究阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂复配对煤的润湿性影响,以褐煤和焦煤为研究对象,选取十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和月桂基葡萄糖苷(C12APG)为复配活性剂,通过测量不同浓度溶液表面张力、接触角以及反渗透实验,分析得出2种表面活性剂复配最佳配比和煤尘润湿性能影响因素.结果表明:十二烷基苯磺酸钠的最佳质量分数为0.005%,月桂基葡萄糖苷的最佳质量分数为0.050%;通过3种实验得出最佳配比为SDBS︰C12APG为3︰2;表面活性剂复配后的润湿效果优于单体的表面活性剂;通过接触角实验发现,褐煤的接触角小于焦煤,褐煤的润湿性优于焦煤.     

基于表面活性剂的煤尘润湿性研究

通过对4种不同浓度的表面活性剂单体溶液进行张力值的测定,并结合表面活性剂单体溶液对煤尘润湿接触角实验,对煤尘润湿性进行定量表征研究。研究表明,表面活性剂单体溶液对煤尘的润湿性不仅表现在溶液的表面张力的大小,而且体现在溶液与煤尘的接触角大小;通过煤尘接触角实验结果拟合分析,阐明了非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂在润湿效果上明显好于阳离子和两性离子表面活性剂的机理。     

表面活性剂对煤的润湿性影响

为了研究表面活性剂对不同煤的润湿性影响,以瘦煤、焦煤、无烟煤为研究对象,选择表面活性剂十二烷基硫酸钠,设计了6个不同浓度表面活性剂溶液分别针对3种煤的润湿性及沉降实验方案.通过对不同浓度溶液表面张力、接触角的测定以及不同煤样在各浓度溶液中的沉降现象对比,分析得出煤样对应的最佳表面活性剂溶液浓度,证明了在防尘用水中添加表面活性剂的必要性.结果表明:0.5%浓度的十二烷基硫酸钠溶液对煤尘具有较好的润湿效果;表面张力与接触角随润湿性的提高而减小,当浓度达到0.5%时,二者数值趋于稳定;不同煤样结构差异对润湿性有很大影响,3种煤样润湿性最好的为无烟煤,其次为瘦煤、焦煤;添加表面活性剂可以有效改善溶液润湿性.     

不同煤种接触角及润湿性规律探究

为了确定粗糙度、表面活性剂以及变质程度对煤表面疏水性和润湿性的影响,选用5种不同变质程度的煤,测定了不同表面粗糙度煤样的表面接触角。并采用OWRK法理论模型计算不同变质程度、不同粗糙度煤的表面能。结果表明,粗糙度会影响煤表面的疏水性和润湿性,试验表明所选用的砂纸目数越小,煤样表面所测得接触角值越小,疏水性越差,煤表面能越大。不同表面活性剂对不同变质程度煤表面的润湿能力不同,对于褐煤和气煤,SDBS的润湿性最好,随着变质程度的增加,OP-10的润湿性较好;同一表面活性剂的不同浓度溶液,表面张力越小,润湿性越强;表面活性剂浓度在接近临界胶束浓度(CMC)时润湿效果较好。     

有压源下煤层注水表面活性剂湿润煤体的研究

通过煤体在表面活性剂溶液中的浸润时间的长短选取适合的表面活性剂进行复配,对活性剂配方溶液的表面张力和接触角测定,得到煤体最优表面活性剂配方。通过煤样在表面活性剂配方溶液和纯水中吸水试验的对比,进一步验证表面活性剂配方对煤体润湿性能和降低粉尘浓度方面有一定的促进作用。最后采用Comsol Multiphysics多物理场耦合软件进行注入纯水与低浓度活性剂溶液润湿范围对比,得出结论:加入表面活性剂可以减低表面张力,提高润湿范围。     

煤层气洗井中煤粉分散剂对煤岩的影响

为了综合优选煤层气洗井液中煤粉分散剂,采用韩城矿区太原组11号煤及不同类型的阴离子分散剂,从分散剂对煤粉悬浮性、煤岩表面性质以及分散剂溶液进入煤储层的影响角度出发,开展了不同分散剂对煤粉分散稳定性、润湿性及分散剂进入煤岩中伤害的实验,探究了不同煤粉分散剂对煤岩的影响。研究结果表明,粒径300μm的贫煤煤粉在水中分散稳定性差,添加分散剂有助于提高煤粉的分散稳定性。综合不同分散剂溶液的表面张力、溶液在煤表面的接触角、铺展系数和黏附功的分析,不同分散剂对煤粉润湿程度不同,质量浓度为2 g/L的SDS溶液对煤粉表面的润湿性最好。不同分散剂溶液进入煤岩样品,煤岩样品的渗透率均发生变化,且存在水锁效应,渗透率损害程度表现为SDSCMNSN。随毛细管力的增加,分散剂溶液对煤储层的渗透率损害程度增大。针对韩城区块,在煤层气洗井液中加入SDS分散剂可使煤粉更易排出,同时也会对煤岩渗透率产生一定的伤害。因此,在洗井过程中,应保持井底流压稳定,尽量避免分散剂溶液进入近井地带的煤储层中。     

煤临界表面张力测定及分析

临界表面张力是反映固体表面润湿性能的一个重要常数。利用自制的成型模具压制煤样试片,配制不同浓度(不同表面张力)的JFC溶液,利用FTA200表面张力仪及接触角仪测定了煤水接触角,获得了4组煤样的临界表面张力。结果表明:煤的临界表面张力为20.94～28.59mN.m-1,属于低能固体表面;在实际煤层注水过程中,普通矿井水表面张力大于煤的临界表面张力,煤体润湿效果差;在注入水中添加表面活性剂,将水的表面张力降低至煤的临界表面张力以下,煤体能够被充分润湿,取得良好的降尘效果。     

表面活性剂水解离子协同特殊基团润湿煤尘机理研究

为提高煤尘防治效率,通过表面张力、Walker沉降、扫描电镜、红外光谱等方法测试了十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵(ALES)、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠(SLES)和十二烷基硫酸钠(SDS)3种表面活性剂溶液对煤尘的润湿性能及其在煤尘表面的吸附能力。构建了ALES、SLES、SDS分子模型和LRC模型,采用分子动力学模拟软件对分子结构进行几何优化和退火优化后,计算了不同表面活性剂在煤表面的静电势(EP)、氢键、密度分布,探究了水解离子、特殊基团对润湿煤尘的影响。结果表明：ALES溶液比SDS、SLES溶液具有更强的润湿和吸附煤尘的能力,这主要得益于ALES的水解阴、阳离子可渗入至低阶煤表面27?、35?处,渗透能力较强;SDS的水解阴、阳离子具有较大的EP值,分别为-0.177 59 a.u.、0.326 26 a.u.,使其周围水分子受到约束而难以在煤尘表面扩散;NH■和EO基团使氢键缔合的数量增加,增强了ALES的吸附能力,改善了其对煤尘的润湿效果。研究结果可为煤尘灾害的防治提供依据。     

表面活性剂复配煤尘亲水性实验研究

添加表面活性剂是提高煤尘亲水特性的重要方法,在矿井煤层注水及工作面洒水等降尘工序中有着重要应用。通过采用煤尘亲水性实验、表面张力实验就十二烷基硫酸钠(SDS)、C9脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)及二者的复配试剂对淮南张集矿和汾西双柳矿煤尘进行了研究。实验结果表明:张集矿气煤煤尘的亲水性好于双柳矿焦煤的煤尘;SDS的最佳润湿质量浓度0.5%,且0.5%SDS复配0.1%AEO-9试液湿润能力在单体0.5%SDS溶液的基础上得到了提高。     

表面活性剂对神东低阶煤润湿改性机理研究

为了探究表面活性剂对神东低阶煤的润湿改性机理,选取三种不同类型的表面活性剂,采用润湿改性试验、接触角试验、Zeta电位试验、FTIR分析和分子动力学模拟的方法,对表面活性剂的润湿改性机理进行了研究.试验结果表明:非离子型表面活性剂(曲拉通X-100)对于煤的润湿改性能力最强,其次是阴离子型表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)...     

煤尘润湿性影响因素的研究

试验以望峰岗原煤和祁东原煤为研究对象,选择表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、减水剂NF和吐温-80,通过接触角实验、红外光谱实验以及表面张力实验,研究了煤尘润湿性的影响因素。研究表明,表面活性剂水溶液对煤尘润湿性的影响与溶液的种类、浓度和表面张力以及煤样表面结构等因素密切相关。     

Adsorption and surface tension analysis of concentrated alkali halide brine solutions

In this study, the equilibrium and dynamic surface tensions of sodium chloride and potassium chloride solutions have been measured as a function of concentration up to saturation (5.2 M for NaCl and 4.1 M for KCl) using sessile bubble tensiometry. The experimental results show that the surface tension of these and other salts significantly increases with increasing concentration due to negative adsorption of ions at the air/brine interface, regardless of their structure maker and breaker nature. Furthermore, the effect of these salts on the surface tension of aqueous solutions of sodium dodecyl sulfate (SDS) and methyl isobutyl carbinol (MIBC) was also studied. These results show that the salts increased the surface activity of SDS and MIBC. In the case of SDS, KCl increased the surface activity of SDS more significantly than NaCl did. In the case of MIBC, the effect of NaCl on MIBC surface activity was more significant than that of KCl.     

阴阳离子组合捕收剂在锂云母浮选气液界面的协同作用机理

以某含Li₂O 1.09%的锂云母矿石为研究对象,将三种阴离子捕收剂油酸钠(NaOl)、十二烷基磺酸钠(SDS)和环烷酸钠(NA)分别与阳离子捕收剂十二胺(DDA)进行复配,借助浮选试验、表面张力、泡沫物化性质测试及协同作用参数计算等手段,从气-液界面研究了阴/阳离子组合捕收剂在锂云母浮选中的协同作用机理。浮选结果表明,三种阴/阳离子组合捕收剂对锂云母的浮选效果均优于单一捕收剂,且当DDA与SDS摩尔比为1∶1时达到最佳浮选效果,精矿中Li2O品位和回收率分别为2.24%和61.88%。而此时浮选泡沫的稳定性达到最低,有利于锂云母的浮选,其浮选泡沫层的高度、半衰期和含水量分别为33 mm,86 s和48.72%。结合表面张力和协同作用参数计算结果可知,在阴/阳离子组合捕收剂体系中,由于正、负电荷相互吸引,致使阴离子捕收剂插入到DDA之间的空隙中,两种捕收剂通过静电力和碳链间的疏水缔合作用相互交织。而由于磺酸基较强的电负性,其降低DDA之间静电斥力的能力更强。相比DDA/NaOl和DDA/NA,DDA/SDS在气-液界面的饱和吸附值增加,捕收剂分子所占的平均最小面积...     

水对煤润湿的临界表面张力测算研究

为了提高煤层注水效果，描述了水对煤的润湿过程，试验测试了6种水溶液的表面张力及其与成庄矿煤样的接触角，利用Zisman方法计算得到了成庄矿煤样的临界表面张力。结果表明，肥皂水的表面张力最低，成庄矿煤样的平均临界表面张力为17．15mN／m，表面张力低于17．15mN／m的水能够对该煤样完全润湿和铺展；表面张力大于17．15mN／m的不同种类水，表面张力越逼近该值，其润湿效果越好，并提出可以利用临界表面张力来评价矿井水润湿煤的效果。     

表面活性剂对无烟煤煤尘的抑尘效果研究北大核心

研究了脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO_(9))、十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基三甲基溴化胺(DTAB)3种表面活性剂溶液对晋城无烟煤呼吸性粉尘的抑尘效果。在临界胶束质量分数(CMC)下,利用悬滴法和座滴法分别测定了表面活性剂溶液的动态表面张力和在无烟煤表面的动态接触角;利用分子动力学模拟研究了表面活性剂与无烟煤的吸附强度、胶束的稳定性以及单分子在水中的扩散系数。实验结果表明:AEO_(9)溶液对煤尘的降尘效果最好,SDS次之,DTAB最差;在临界胶束质量分数(CMC)以上,悬滴平衡态表面张力值依次是AEO_(9)相似文献   

矿井煤尘的分形特征及对其表面润湿性能的影响

基于光学接触角测量仪研究了不同煤质、不同粒度煤尘对去离子水以及添加羧甲基纤维素钠（CMC）、十二烷基硫酸钠（SDS）等表面活性剂时的润湿接触角,同时基于非线性的分形理论对煤尘粒度、表面孔隙结构等分形特征进行了研究,分析了粒度及表面结构分形维数对颗粒表润湿特性的影响。结果显示,细化煤尘表现为较强的疏水性,0.2%的表面活性剂可显著改善颗粒表面的润湿性能,其中以阴离子表面活性剂（SDS）为佳;煤尘的粒度分布、颗粒表面的孔隙结构均表现出典型的分形特征;随着粒度分形维数的增加,颗粒中位粒径降低,其表面的润湿接触角增加,特别是对于粒径小于10 μm的煤尘较为显著;随着表面孔隙分形维数的增加特别是对于分形维数大于2.5时,表面润湿接触角逐步减小并趋于稳定。