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阳离子双子表面活性剂在三次采油领域的界面性质研究

杨光  
【摘要】:双子表面活性剂具有很低的临界胶束浓度值(cmc)和很高的界面活性,这两种特性是目前三次采油中驱油用的任何一种表面活性剂所无法比拟的。可以预见,双子表面活性剂在三次采油领域将具有很大的应用潜力。本文在大量文献调研的基础上,开展了阳离子双子表面活性剂在采油领域的基础研究,通过这些研究,期望能够为阳离子双子表面活性剂在三次采油领域的应用提供理论支持和指导。 采用“一步法”合成出季铵盐阳离子双子表面活性剂。对合成产物采用核磁共振法(NMR法)进行表征,证实了合成产物为季铵盐阳离子双子表面活性剂。 双子表面活性剂在降低原油/水之间界面张力的过程中,主要存在三种不同动态界面张力特征,即(1)维持超低界面张力的时间较长,(2)不能够达到超低界面张力,最终的界面张力值维持在10~(-2)数量级,(3)能够达到超低界面张力但是维持超低界面张力的时间较短,理论上对不同动态界面张力特征的形成进行了探讨。岩心流动实验证明了这些不同的动态界面张力特征与原油采收率之间具有密切的相关性。 固体表面的性质对阳离子表面活性剂在固体表面上的吸附量起主要作用,在蒙脱石表面的吸附量要远远大于在石英砂表面上的吸附量,其吸附主要是通过阳离子交换实现的,其中,阳离子表面活性剂在石英砂固体表面上形成双层吸附,在蒙脱石表面形成单层吸附;其次,阳离子表面活性剂的结构对吸附具有一定的影响,主要是表现在联结基和疏水烷基链长度的不同上,另外,体系环境也影响着阳离子双子表面活性剂在石英砂固体表面上饱和吸附量,主要体现在饱和吸附量随着pH的增加而增加,随着温度的增加而降低。 对于亲油型固体表面,阳离子双子表面活性剂可将亲油表面最终改变为亲水甚至强亲水表面;对于亲水型固体表面,阳离子双子表面活性剂可将亲水表面最终改变为弱亲水表面,没有造成润湿反转。实验结果还表明了阳离子双子表面活性剂在对固体表面润湿性能力改变方面要明显强于普通的阳离子表面活性剂,本文从理论上对这些结果进行了分析。


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