阳离子双子表面活性剂C18-4- C18•2Br的流变性

对阳离子双子表面活性剂四亚甲基-1,2-双(十八烷基二甲基烷基溴化铵)(C18-4-C18.2Br)的流变特性进行了研究,考察了表面活性剂质量分数、水杨酸钠质量分数及温度对表面活性剂溶液黏度和黏弹性的影响。C18-4-C18.2Br溶液的黏度随着质量分数的增加而增加。随着水杨酸钠质量分数的增加,C18-4-C18.2Br溶液的黏度和黏弹性出现先增加后下降的过程。温度对C18-4-C18.2Br溶液的黏度有较大影响,水杨酸钠的加入可明显提高C18-4-C18.2Br溶液的抗温性。TEM结果表明,适量的水杨酸钠能够促进C18-4-C18.2Br胶束从球形向蠕虫状转变,过量的水杨酸钠又会使蠕虫状胶束向囊泡转变。     

阳离子Gemini表面活性剂18-3-18/水杨酸钠胶束体系流变和减阻性能研究

为丰富和发展表面活性剂减阻体系,研究了阳离子Gemini表面活性剂丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)(18-3-18)与水杨酸钠(NaSal)组成的新型胶束体系的流变和减阻性能。考察了不同浓度胶束体系的流变特性,讨论了该胶束体系的摩擦阻力系数和减阻率随广义雷诺数的变化关系,并比较了在光滑管及粗糙管中该体系的减阻效果。结果表明,18-3-18/NaSal胶束体系具有良好的黏弹性、触变性和剪切变稀性。随胶束体系浓度增大,减阻效果提高。对18-3-18/NaSal(5 mmol L 1/10 mmol L 1)胶束减阻体系,存在临界广义雷诺数,最大减阻率为78.5%;对18-3-18/NaSal(7.5mmol L 1/15 mmol L 1,10 mmol L 1/20 mmol L 1)胶束体系在光滑管中的最大减阻率可分别达到82.3%和81.7%。该胶束体系在光滑管中的减阻效果优于粗糙管中的减阻效果,表明18-3-18/NaSal胶束是一种新型减阻胶束体系。     

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。     

新型拟双子表面活性剂构筑的蠕虫状胶束及其pH和温度响应行为（英文）

将短链二元酸(丁二酸(SA)、戊二酸(GA)、己二酸(AA))和长链N-(3-(二甲基氨基)丙基)硬脂酰胺(C18N3N)以1∶2的摩尔比混合,通过静电相互作用,构筑了三种新型的拟双子表面活性剂。该过程无需复杂的合成。通过表面张力仪和流变仪测试了该系列表面活性剂的表面活性和流变性能。结果发现,2C18N3N/GA拟双子表面活性剂的cmc为4.60×10^-5 mol/L,该值远低于传统双子表面活性剂,说明构筑的拟双子表面活性剂2C18N3N/GA具有很强的胶束聚集能力,2C18N3N/SA和2C18N3N/AA体系也具有类似的特征。在浓度超过50 mmol/L时,该系列表面活性剂可形成蠕虫状胶束,溶液表现出黏弹行为,且黏弹溶液具有较好的耐温耐剪切性能。还考查了上述黏弹溶液的pH和温度响应性,发现体系pH为6.1时,溶液黏度很高,pH为4.0或9.3时,黏度下降。随着温度的升高,体系的黏度也会迅速增加。在60℃时,该体系的零剪切黏度可高达11 967.73 Pa·s。该表面活性剂制备简单,性能优良,拓展了新型表面活性剂的制备方法和应用范围。     

碱和聚合物类型对多元复合体系性质影响及其作用机理研究

近年来,随着新型聚合物和表面活性剂的出现,它们之间的配伍性直接影响多元复合体系的性质特征和应用效果。针对多元复合体系中碱、聚合物和表面活性剂之间相互依存和制约关系,笔者利用仪器检测和理论分析方法,研究了碱和聚合物类型对多元复合体系界面张力、黏度和流变性和黏弹性的影响及其作用机理。结果表明,"缔合型"聚合物对多元复合体系界面张力存在不利影响,多元复合体系黏度愈高,界面张力愈高。多元复合体系中碱不仅会引起结垢和乳化问题,而且对聚合物溶液的流变性和黏弹性带来不利影响。Stem双电层理论分析和扫描电镜观测结果表明,碱可以使聚合物分子链双电层厚度减小,分子线团蜷缩,黏弹性变差。因此,无碱二元复合体系开发与应用是今后多元复合驱油技术发展方向。     

pH响应黏弹性油酰胺丙基二甲胺/邻苯二甲酸氢钾胶束体系流变性研究

通过考察油酰胺丙基二甲胺(PKO-O)/邻苯二甲酸氢钾(PHP)黏弹性胶束体系的稳态剪切黏度、流动曲线、剪切触变性、黏弹性、热触变性等流变学性质,研究了该胶束体系的pH响应性。结果表明,200 s-1下,pH=7.47时胶束体系稳态剪切黏度较大,为122.3 mPa·s;在pH=7.61,7.47,6.40 3个状态间,稳态剪切黏度可循环切换多次,表明该胶束体系具有良好的pH响应性;PKO-O/PHP胶束体系为剪切变稀的正触变性流体,其流动曲线可用Cross本构方程进行表征;该体系是典型的黏弹、热触变性流体,pH=7.47时体系具有较大的复模量和显著的热触变性。     

氨基酸型/甜菜碱型表面活性剂黏弹性胶束体系研究

以氨基酸型表面活性剂月桂酰基肌氨酸钠(LS)和两性表面活性剂椰油酰胺丙基羟磺甜菜碱(CHSB)复配得到了黏弹性胶束体系。考察了CHSB与LS的质量比、pH和NaCl添加量对体系黏度的影响;比较了不同条件下体系的流变性能。结果表明,在pH=5.1和m(CHSB)∶m(LS)=8∶4时体系的黏度达到最大24 500 mPa·s,触变环面积显著增大;NaCl质量分数低于4.0%时,添加NaCl对体系有增黏效果;质量比、pH和NaCl含量的改变可增大胶束体系的弹性模量和黏性模量十几倍;证明黏弹性胶束体系具有明显的剪切变稀性,流动曲线可用非线性共转Jeffreys模型表征。     

表面活性剂聚集体的流变性质

以流变学基础知识为出发点，系统综述了胶束、微乳液，溶致液晶（层状、六角状、立方状），囊泡、虫状胶束等表面活性剂聚集体的流变性质及其剪切诱导结构转变现象的研究现状，总结了自流变性质的特点和理论模型，对具有黏弹性的表面活性剂活性剂聚集体进行了较为详细的论述，胶束稀溶液和微乳液多为牛顿流体；溶致液晶为非牛顿流体，有应力服价值和较高的黏弹性，囊泡的弹性性质比较突出，；虫状胶束体系具有非线性黏弹性，易形成网络结构；层状液晶、囊泡和虫状胶束等结构在剪切作用下能发生变化。这些结论对指导表面活性剂的研究和应用有重要意义。     

脂肽的自组装特性及其与十二烷基麦芽糖苷的复配研究

以组氨酸和十二烷酸为原料,合成了3种脂肽C_(12)HH-COOH、C_(12)HH-CONH_2和C_(12)HHH-CONH_2,该类脂肽分子结构中都包含十二烷酸疏水烷烃链及组氨酸亲水肽链,具有传统表面活性剂和肽表面活性剂的结构特点。表面张力分析表明,3种脂肽在水溶液中都具有明显的表面活性剂特性,在MES缓冲溶液(20mmol·L~(-1),pH=6.0)中的临界胶束浓度分别为0.40mmol·L~(-1)、0.63mmol·L~(-1)、1.10mmol·L~(-1);随着缓冲溶液pH值的减小,脂肽亲水头基组氨酸侧链的带电性增强,临界胶束浓度逐渐增大。3种脂肽都能与传统表面活性剂十二烷基麦芽糖苷(DDM)复配自组装形成混合胶束,且混合胶束的平均粒径与复配体系中脂肽的含量有关。     

阴离子双子表面活性剂分子结构对其溶液黏度影响及机理

为优选耐高温清洁压裂液增黏剂,用流变仪考察了分子结构、温度变化对阴离子双子表面活性剂溶液黏度的影响,并用扫描电镜研究了其溶液微观结构变化,探讨了其对溶液黏度的影响机理。结果表明,间隔基团碳数s=2,疏水链碳数m=12或14时,亲水头基类型对其双子表面活性剂溶液黏度影响呈现相同规律（羧酸盐>磺酸盐>硫酸酯盐）;间隔基团碳数s=2时,疏水链碳数增加,羧酸盐双子表面活性剂溶液黏度增大,磺酸盐双子表面活性剂溶液黏度呈波动上升;疏水链碳数相同时,间隔基团碳数增加,磺酸盐双子表面活性剂溶液黏度先增大后减小,羧酸盐双子表面活性剂溶液则黏度减小,其中DS18-3-18和DC16-2-16增黏效果好;温度升高,DS18-3-18和DC16-2-16溶液黏度下降,但90℃时DS18-3-18溶液黏度(13.25mPa.s)大于DC16-2-16。微观结构研究表明,间隔基团碳数增大(s=2、3、4),DS18-s-18溶液胶束结构依次由球状变为片状直至球状,导致溶液黏度先增后降。温度升高,DS18-3-18溶液中片状胶束数目或堆积密度呈下降趋势,至90℃时,溶液中仍有联结完好的片状胶束存在,因此DS18-3-18具有较好的耐温增黏性。     

高温高盐油藏三次采油用氟碳表面活性剂-聚合物体系流变性能研究

制备并考察了一种含非离子乙氧基化氟碳表面活性剂的表面活性剂-聚合物体系的热稳定性和流变性能,结果表明,低于100℃时,该表面活性剂结构未发生变化,具有较好的热稳定性。测定了表面活性剂-聚合物(SP)体系的流变性能,考察了表面活性剂质量分数、温度、聚合物质量分数和矿化度对SP体系流变性的影响。加入非离子氟化表面活性剂后,流变性略有变化,该流变性质的变化取决于温度和表面活性剂的质量分数。在高温、高剪切速率条件下,海水会导致SP体系的黏度大幅下降。     

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠黏弹性胶束及其流变与破胶性能

采用阴离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)与NaCl制备黏弹性胶束。采用流变仪、黏度计和冷冻断裂蚀刻透射电子显微镜(FF-TEM),研究了在不同浓度条件下AES与NaCl溶液形成胶束体系的微观结构、流变性能、破胶机理以及重复利用性能。通过对溶液剪切黏度、剪切应力、动态模量、复合黏度等物理量的测量,结合体系宏观挑挂照片和微观FF-TEM分析,发现该体系在较宽的频率范围内呈现蠕虫状网状结构和优良的流变性能。NaCl对蠕虫状胶束的形成有很大影响,在一定的范围内随着NaCl浓度的增大,体系黏度显著增大;通过内相破胶剂实现了体系破胶可控性的目的,破胶后体系表现出分散均一的颗粒状,该体系具有重复利用的可行性。     

N,N′-双(十八烷基二甲基)-1,2-二溴化己二铵盐双子表面活性剂的合成及应用研究

以十八叔胺与1,6-二溴正己烷为原料合成了双子表面活性剂N,N'-双(十八烷基二甲基)-1,2-二溴化己二铵盐(C18-6-C18·2Br-)。产物经红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(1HNMR)和元素分析进行了确证。通过表面张力法测定了C18-6-C18·2Br-和十八烷基三甲基氯化铵(1831)的临界胶束浓度,测试结果表明:C18-6-C18·2Br-具有较高的表面活性,其临界胶束浓度为2.13×10-5mol/L,γCMC为39.1 m N/m,C18-6-C18·2Br-的临界胶束浓度较1831低一个数量级。对C18-6-C18·2Br-和水杨酸钠、氯化钾组成的清洁压裂液体系进行了性能研究。结果表明:双子表面活性剂在较低浓度时可形成稳定耐高温的胶束,具有良好的耐剪切能力,在110℃、170 s-1下连续剪切60min,表观黏度依然保持在60 m Pa·s左右;破胶性能良好,压裂液遇到煤油和盐水后可迅速破胶,残渣几乎为零,可较大程度地减小对地层的伤害;岩心伤害实验说明该压裂液体系对地层的伤害较小。说明该压裂液是一种耐温性能良好、黏弹性较好的低伤害压裂液。     

阴离子双子表面活性剂分子结构对其溶液黏度的影响

用流变仪考察了分子结构对阴离子双子表面活性剂溶液黏度的影响,并用SEM观察了其溶液微观结构变化,探讨了其对溶液黏度影响的机理。结果表明:间隔基团碳数(s)=2,疏水链碳数(m)=12或14时,亲水头基类型对其双子表面活性剂溶液黏度影响呈现相同规律,即羧酸盐磺酸盐硫酸酯盐;当s=2时,疏水链碳数增加,羧酸盐双子表面活性剂溶液黏度增大,磺酸盐双子表面活性剂溶液黏度呈波动上升;疏水链碳数相同,间隔基团碳数增加,磺酸盐双子表面活性剂溶液黏度先增大后减小,羧酸盐双子表面活性剂溶液黏度减小,其中,DS18-3-18和DC16-2-16增黏效果好;温度升高,DS18-3-18和DC16-2-16溶液黏度下降,但90℃时DS18-3-18溶液黏度大于DC16-2-16。微观结构表明:间隔基团碳数增大,DS18-s-18溶液胶束结构由球状变为片状直至球状,导致溶液黏度先增后降。温度升高,DS18-3-18溶液中片状胶束数目呈下降趋势,至90℃时,溶液中仍有联结完好的片状胶束存在,因此,DS18-3-18具有较好的耐温增黏性。     

十六烷基三甲基水杨酸铵水溶液的电导和流变性能研究

研究了十六烷基三甲基水杨酸铵水溶液在稀溶液和亚浓溶液范围的电导和流变行为。体系的电导率-浓度曲线显示2个转折点:第一个转折点对应临界胶束浓度(cmc),第二个对应体系开始形成棒状胶束的浓度。计算了胶束化的热力学函数变化,证实胶束化过程主要来自于焓驱动。流变实验表明:所有体系均显示剪切稀化行为;溶液质量摩尔浓度高于119 mmol·kg-1时,体系符合Maxwell流体行为,具有单一结构弛豫时间;体系的高黏度来自于短棒状胶束之间的链接而不是缠结的蠕虫状胶束。     

具有高温流变学稳定的VES压裂液性能的分析研究

针对目前黏弹性表面活性剂压裂液耐温性不足、成本高的缺点,研制了双子阳离子表面活性剂FL-25,并以其作为稠化剂配制成压裂液.FL-25无须添加任何有机或无机盐,便可在水中形成黏弹性流体.对新型双子阳离子表面活性剂的流变性质和热稳定性进行实验研究.结果表明:F-25溶液具有较好的稳定性、黏弹性、触变性和抗剪切性.在温度为110℃、剪切速率为170 s?1时,剪切90 min黏度保持在69 mPa·s,表现出良好的耐高温性能.     

黏弹性双子表面活性剂压裂液的制备及性能评价

考察了阴离子双子表面活性剂SA系列及水杨酸钠对阳离子双子表面活性剂SC-18溶液黏弹性的影响。黏弹性表面活性剂的基础配方为:1%SA-12+1%SC-18+0.5%水杨酸钠。该压裂液体系可满足井温小于100℃的低渗透油藏的压裂改造。该压裂液具有较好的抗剪切能力,170s~(-1)下剪切2h后,黏度保留率大于80%;破胶后黏度小于5 mPa·s,表明该配方具备优异的破胶性能;破胶后均无残渣;石英砂在压裂液的沉降速度满足压裂液性能要求。     

pH对油酸钠/盐酸三乙胺蠕虫状胶束流变性质的影响

用流变学方法研究了pH对油酸钠/盐酸三乙胺(NaOA/Et3NHCl)蠕虫状胶束溶液流变性质的影响。通过稳态剪切和动态流变实验发现,30℃时,NaOA(0.12 mol/L)/Et3NHCl(0.2 mol/L)溶液在pH=8.20~9.40循环变化时,pH对溶液黏度的改变具有"开关"效应,可实现黏度在3~27 649 mPa·s时反复变化3次以上。体系在pH=8.55~9.02时为蠕虫状胶束,其流变行为符合Maxwell模型。这种溶液流变性对pH的响应行为是由于pH对反离子Et3NH+与NaOA的相互作用影响而产生的。当pH降低时,反离子Et3NH+的离子势增大,导致胶束表面电荷密度降低,蠕虫状胶束进一步增长。当pH=8.64,胶束因相互吸引而析出。而在初始条件下,升高pH=9.40,反离子Et3NH+从胶束中解吸出来,蠕虫状胶束受到破坏。     

接枝丙烯酰胺共聚物-表面活性剂的溶液行为

将大单体4-乙烯苄基辛烷基酚聚氧乙烯(18)醚、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠共聚合成接枝丙烯酰胺共聚物(branched acrylamide-based copolymer,PAE),然后将具有表面活性的PAE分别与4种表面活性剂复合,获得二元复合驱油体系。研究各表面活性剂对这些二元复合驱油体系的表观黏度和表面张力的影响,与油田常用的部分水解聚丙烯酰胺-表面活性剂二元复合驱油体系相比,这些体系可提高驱油剂的增黏性和表面活性,改善驱油过程中的色谱分离效应。在阴离子表面活性剂(十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠(sodium dodecyl benzene sulfonate,SDBS))、阳离子表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵)和非离子表面活性剂(聚氧乙烯(20)山梨醇酐单硬脂酸酯)中,微量SDBS对聚合物体系溶液黏度提高幅度最大,且能明显降低体系的表面张力,当SDBS浓度为0.6 mmol/L时,PAE二元复合驱油体系(含5.0 g/L NaC l,1.2 g/L PAE)的表观黏度可从243 mP a·s上升到732 mP a·s。     

一种驱油用两亲聚合物溶液性能研究

通过激光光散射仪和扫描电镜对两亲聚合物(AP)溶液微观形态进行了研究,结合界面张力仪和流变仪对两亲聚合物性能进行了探讨。结果表明,AP溶液的临界胶束浓度(CMC)为1 000 mg·L~(-1),当AP溶液浓度低于CMC时,溶液中自由链与单分子胶束发生聚集交联,形成具有一定网络结构的单分子胶束聚集体,使AP溶液表现出以弹性为主的特征;当AP溶液浓度高于CMC时,溶液中会形成多分子胶束以及胶束的聚集体,随着AP溶液浓度的增加,多分子胶束和胶束的聚集体交联成了超分子结构的空间网络。AP溶液对油-水界面张力的降低最低可达10mN·m~(-1)左右。