低场核磁共振法对油基钻井液乳状液乳滴稳定性的研究

采用低场核磁共振技术,针对油基钻井液油包水型乳状液乳滴的稳定性进行研究。引入弛豫试剂Mn Cl2·4H2O对W/Q型乳状液的T2分布曲线进行定性分析,位于10~1 000 ms之间的弛豫峰对应于中度可自由移动水和白油弛豫峰的叠合峰,定义为乳状液弛豫峰;1 000~10 000 ms之间的峰为高度可自由移动水的弛豫峰。基于此,以弛豫峰峰形为定性指标,弛豫峰面积比率和弛豫峰间距为定量指标,针对弛豫试剂、油水比和老化温度等因素对乳状液横向弛豫时间T2分布曲线的影响进行了分析,进而深入研究了其对油基钻井液乳状液乳滴稳定性的影响。还将低场核磁共振分析技术运用于油基钻井液乳状液体系相对含油率的测量。结果表明,低场核磁共振是一种高效、快捷、准确反映油基钻井液乳状液稳定性的分析测试技术,同时,还可用于油基钻井液乳状液或原油相对含油率的测量。     

三元复合驱碱/表面活性剂/聚合物模拟原油乳状液稳定动力学特性

基于两相分离的乳状液稳定模型,研究了三元复合驱模拟原油乳状液稳定动力学特性;通过液膜强度和油水界面张力探讨了碱/表面活性剂/聚合物对模拟原油乳状液稳定动力学特性的影响机理。 结果表明,乳状液稳定模型可以很好的评价乳状液的稳定性,并得到乳状液的稳定动力学特性;碱浓度小于900 mg/L有利于乳状液的稳定,碱浓度大于900 mg/L不利于乳状液的稳定;表面活性剂和聚合物浓度的增加使得形成的模拟原油乳状液更加稳定;模拟原油乳状液的稳定作用主要是通过碱、表面活性剂降低油水界面张力并增加油水界面膜强度,聚合物通过提高界面膜强度实现的,三者存在协同效应。     

环烷酸对油水界面膜流变性质的影响研究

研究了环烷酸对油水界面膜界面张力、弹性模量、损耗模量以及界面膜破裂速率常数的影响,同时对环烷酸与沥青质之间的相互作用进行了测定。结果表明,环烷酸使得原油油水界面张力下降;弹性模量随着环烷酸加量以及振荡频率的增加都分别逐渐增大,并且最终都趋于平衡;在任何振荡频率值时,损耗模量都随着环烷酸加量先增大后减小;当环烷酸加量增加时,界面膜破裂速率常数降低。环烷酸与沥青质之间存在相互作用,随着环烷酸加量的增加,其对沥青质界面膜弹性模量的影响与对原油界面膜弹性模量的影响相似,表明环烷酸主要是通过与沥青质相互作用而促进乳状液稳定性的。     

Pluronic三嵌段共聚物在油水界面上自组装行为的介观模拟研究

利用耗散粒子动力学(DPD)模拟方法研究了三种不同结构的Pluronic嵌段共聚物F127,F68和L64在油水界面处的自组装行为.结果发现,嵌段共聚物的分子量、PO/EO比例以及油水体积比等因素对PEO-PPO-PEO类三嵌段共聚物的界面构型、界面张力和界面厚度等均具有一定的影响;PO/EO比值愈大且分子量较大者,体系界面张力越低,界面厚度越大;嵌段共聚物的PO/EO的比值接近时,分子量较小者界面张力较低,界面厚度较小.F68分子中的PO嵌段含量低于F127,但因其分子量小,故其PO嵌段在界面处排列更紧密有序,界面张力更低.同时,研究发现油水比例的增加会使油/水/嵌段共聚物体系的构型由水包油型乳状液向油包水型乳状液逐渐转变;油水比例对嵌段共聚物聚集行为的影响与其分子量的大小有关:分子量较大者,油水比对其界面性能影响较大,分子量较小者则影响不大.     

Zeta电位和界面膜强度对水包油乳状液稳定性影响

通过对表面活性剂、聚合物溶液和煤油体系油水界面剪切黏度和油珠的Zeta电位的测定,考察了界面膜强度和Zeta电位对水包油乳状液稳定性的影响。在煤油、表面活性剂、聚合物聚丙烯酰胺(3530S)或其氧化降解聚合物体系中,含有3530S时,界面膜强度值最大,最大值大于0.10 mN/m,Zeta电位为-18.4 mV,绝对值最大,乳状液最稳定。结果表明,油水界面膜强度和油珠表面的Zeta电位对水包油乳状液稳定性影响较大。界面膜强度和Zeta电位绝对值较大时,乳状液最稳定;当界面膜强度相差不大时,Zeta电位绝对值大的乳状液较稳定,此时双电层对乳状液稳定性起主要作用;当Zeta电位相差不大时,界面膜强度大的乳状液较稳定,此时界面膜强度对乳状液稳定性起主要作用。研究还表明,机械或氧化降解后的聚合物体系,界面剪切黏度和Zeta电位绝对值变小,乳状液稳定性变差。     

辽河超稠原油的流变性质及其乳化降粘

研究了辽河超稠原油在不同温度下的流变性质，进行了辽河超稠原油的乳化降粘试验，研制出比较适宜的乳化降粘剂BHJ，制备出稳定性好、粘度适中的水包油型超稠原油乳状液。在乳化剂加量为6‰－1％的情况下，最大降粘率达到90％以上。并对超稠原油乳状液的流变性质、微观结构及燃烧特性进行了初步探讨。     

烷基芳基磺酸钠对烷烃的乳化性能

采用分水时间法考察了结构明确的高纯度烷基芳基磺酸钠在烷烃中的乳化现象。 以液态石蜡为油相,讨论了乳化剂浓度对乳状液稳定性的影响,确定了最适宜的乳化剂浓度,并研究了烷基链长度、芳基结构和芳基在烷基链位置对形成的乳状液稳定性的影响关系,考察了不同油相对乳状液稳定性的影响。 结果表明,最适宜的乳化剂质量分数为0.1%;当固定芳基结构时,随着烷基链上碳数的增加,乳状液稳定性线性增强;当固定烷基链碳数时,随着芳基上碳原子的增加,乳状液稳定性增强;随着芳基位置向烷基链中间位置移动,乳状液稳定性增强;随着油相分子量的增加,能形成稳定乳状液所需的乳化剂的分子量随之递增。     

部分析因法分析油包水型聚乙烯亚胺水溶液/石蜡乳液的稳定性

聚乙烯亚胺(PEI)及其乳状液被广泛用于酶固定化、基因治疗、污水处理等领域。 为提高PEI乳状液的稳定性,促进其应用,本文采用部分析因试验法考察了影响PEI水溶液/石蜡乳状液(W/O)稳定性的主因素和各因素间交互作用。 结果表明,乳化剂用量和PEI的水相质量分数是影响PEI水溶液/石蜡乳液稳定性的主因素。 PEI的水相质量分数和油/水体积比的交互作用最显著。 优化后,制备最稳定的PEI水溶液/石蜡乳状液(W/O)的条件是:m(Span-80):m(Tween-80)=6:1,PEI的水相质量分数为5%,乳化剂用量为0.07 g/mL,V(石蜡):V(PEI水溶液)=6:4,均质时间为3 min,转速为6000 r/min。 在优化条件下制备的PEI水溶液/石蜡乳状液在放置7 d后乳状液的外观无明显变化,这表明所制备的PEI水溶液/石蜡乳状液具有良好的稳定性。     

原油乳状液稳定性和破乳研究进展

本文从控制乳状液稳定性的一些因素－界面膜、界面张力、双电层、空间位阻、固体粒子、液晶、油相溶解度、连续相粘度等方面综述了有关乳状液稳定性的一些研究进展。对国内外有关原油乳状液的破乳研究也做了综述。同时，介绍了应用于乳状液稳定性研究的新的实验技术和仪器。     

餐厨废油制备的生物基两性表面活性剂的油水界面性能

以餐厨废油制备了生物基两性表面活性剂,应用界面张力和动态光散射方法,研究了该生物基两性表面活性剂体系的油水界面性能及在溶液中的聚集行为。 在无外加碱条件下,由餐厨废油制备的表面活性剂表现出良好的界面性能,在50~70 ℃以及pH值为7~12的条件下,均可以将油水界面张力降至超低值(<10^-3 mN/m),在不同的油藏模拟地层水中均保持较好的界面活性;分别在50、-20和4 ℃下保存,其界面活性均未受到明显影响。 在水溶液中形成的聚集体的平均流体力学半径为10~30 nm,无机盐离子的加入可使聚集体的粒径上升。 基于其优良的界面性质和可再生来源,由餐厨废油制备的生物基两性表面活性剂在三次采油方面具有重要的应用价值。     

阴离子Gemini表面活性剂在油/水界面行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了磺酸盐型阴离子Gemini表面活性剂在油/水界面的吸附行为, 考察了不同长度的连接基(Spacer)对表面活性剂在界面的聚集形态及界面性质的影响. 密度分布和微观结构信息显示, Gemini表面活性剂能在油/水界面形成单层膜结构. Gemini表面活性剂能使油/水界面的厚度显著增大, 并使界面形成能降低. 当连接基为6个碳时, 此类磺酸盐型Gemini表面活性剂的界面厚度最大, 形成的界面最稳定. 连接基长度对Gemini表面活性剂单层膜周围的水分子和Na⁺的吸附结构影响不大, 但是能影响水分子的扩散行为.     

以油酸为原料的新型生物基支链十七烷基苯磺酸钠的合成及性质

生物基表面活性剂由于其可再生资源和优异的表面/界面性质吸引了越来越多的关注。本文以可再生的油酸为原料,通过四步反应,制备了新型生物基支链表面活性剂,并评价了其表/界面性质、润湿性和生物降解性能。该新型生物基支链表面活性剂为4-（1-十七烷基）苯磺酸钠（9ΦC17S）,依次经过烷基化反应、脱羧反应、磺化反应和中和反应而制得。其化学结构已通过电喷雾质谱、红外光谱和核磁共振波谱得以确认。4-（1-十七烷基）苯磺酸钠展现出良好的表/界面张力,临界胶束浓度（CMC）为317.5 mg·L^-1,CMC处的表面张力为32.54 mN·m^-1,当水溶液中碳酸钠浓度为8.48×10⁴ mg·L^-1、4-（1-十七烷基）苯磺酸钠浓度为8.36×10⁴ mg·L^-1时,油水的界面张力约为10^-2 mN·m^-1。此外,4-（1-十七烷基）苯磺酸钠在生物降解性和润湿性方面也显示出了良好的性能,最终生物降解评分为2.99,0.500 g·L^-1 9ΦC17S溶液的气液固接触角为63.08°。该新型生物基表面活性剂丰富了以可再生资源为原料的生物基表面活性剂的结构多样性。     

分子动力学模拟电解质对阴非离子表面活性剂界面行为的影响

通过分子动力学(MD)方法研究了不同类型电解质对阴非离子表面活性剂C₁₂EO₃C油水界面性能的影响。运用z轴质量密度分布、径向分布函数、分子间相互作用配位数、空间分布函数及均方根位移五种模拟参数来分析电解质与阴非离子表面活性剂的相互作用情况。研究表明,三种离子的加入均对水分子与表面活性剂亲水基形成的水化层结构产生影响,且从微观层面验证三种离子对表面活性剂亲水基相互作用强度大小顺序为Na⁺ < Ca²⁺ < Mg²⁺。通过扩散模拟结果可以较好地解释离子加入对界面张力平衡时间的影响情况。这对指导实验方向、制订最佳复配方案具有重要意义。     

ASP复合驱油体系瞬时界面张力的研究

以胜利油田孤岛试验区原油为油相,用正交试验筛选了碱/天然混合羧酸盐/聚合物驱油体系,讨论了各组分对ASP复合驱油体系油水瞬时界面张力的影响,并探讨了各组分间的相互作用机理及其在油水界面的吸附机理。     

固体粒子稳定的乳状液研究进展

综述了固体粒子对乳状液稳定性影响的有关研究进展。微细不溶的固体粒子构成重要的一类乳化剂,被水相和油相部分润湿的固体粒子能够有效地稳定乳状液。固体粒子稳定乳状液的效果取决于以下因素:粒子大小、粒子间相互作用和粒子的润湿性质。固体粒子存在的油-水界面表现出粘弹行为,这种粘弹界面膜可大大地提高空间位阻,减缓乳状液液珠间液膜变薄的速率,从而提高乳状液地稳定性。原油中的粘土、胶质、沥青质和石蜡等胶体粒子被证明对乳状液的稳定性起很大的作用。     

一种新型CO2/原油助混剂CAA8-X的应用与助混机理

CO₂驱是一种具有广阔前景的提高油藏采收率的方法。其中,降低CO₂与原油的最低混相压力以实现混相驱是增强CO₂驱效果的重要手段。由此我们设计了由亲油基团十六烷基和亲CO₂基团全乙酰蔗糖酯基结合的新型“亲油-亲CO₂助混分子”十六酸全乙酰基蔗糖酯CAA8-X,研究发现,CAA8-X对超临界CO₂流体和不同油相的煤油、白油以及长庆原油有优异的助混效果,界面张力消失法和细管实验法测定结果表明,CAA8-X可以将超临界CO₂/长庆原油的最低混相压力降低20.5%。用分子动力学模拟计算了CO₂分子与全乙酰蔗糖酯基的亲和能力,研究了这类新型“亲油-亲CO₂助混分子”通过多酯头基降低与CO₂亲和势能而降低油/CO₂界面能的助混机理。     

介观模拟研究环境因素对油/水界面处十六烷基三甲基溴化铵自组装行为的影响

采用耗散颗粒动力学(DPD)模拟方法在介观层次上模拟了表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)在油/水界面的自组装行为,考察了表面活性剂浓度、油水比例以及剪切力等环境因素对表面活性剂界面张力、尾-尾间距离及油水界面厚度的影响。结果发现,油水比例增大可显著降低CTAB存在的油水界面张力,提高CTAB的界面活性;有剪切存在时,表面活性剂在界面的聚集行为明显改变,分子在界面处的排列变得混乱,有序性降低,导致尾-尾间距离减小、界面厚度增加,界面效率显著降低。模拟表明,介观模拟方法可以作为实验的一种补充,为实验提供必要的微观分子结构信息。     

不同体系中油酸甲酯与烷基苯磺酸盐协同效应研究

研究了表面活性剂/盐/模拟油体系与表面活性剂/碱/模拟油体系中油酸甲酯与表面活性剂协同效应机理.结果表明两种体系中协同效应机理不同.在盐体系中,油酸甲酯主要通过改变油相的等效烷烃碳数(EACN) 影响表面活性剂在油水相分配.而碱体系中,油酸甲酯影响表面活性剂在油水相分配从而影响界面张力；另一方面,油酸甲酯吸附在界面上顶替表面活性剂分子影响界面张力.对于不同结构表面活性剂,两种作用竞争的结果不同.     

颗粒膜的结构及对乳状液稳定性的影响机制

以颗粒膜为基础的乳液因广泛应用于油田、造纸、食品、化妆品、医药等领域而备受关注。本文归纳了在油水界面形成颗粒膜的颗粒密度、粒径及润湿性等特征,并阐述了颗粒在界面吸附扩散的行为。重点从颗粒垂直于界面的分配及方向,颗粒在界面内的排列及进一步形成的空间结构综述颗粒膜结构。总结了颗粒在界面的状态及颗粒膜结构的影响因素,并从能量及力学角度进行分析。颗粒膜对乳状液稳定性影响机制主要体现在颗粒膜的结构及界面黏弹性：颗粒膜的结构阻隔液滴之间的碰撞聚并,这是乳状液稳定的基础;同时,颗粒膜通过改变界面黏弹性使得液滴在运动、碰撞、絮凝时不会轻易崩溃,从而强化了乳状液的稳定性。固体颗粒为乳化剂形成颗粒膜稳定乳状液的机制探究为稳定乳状液制备以及乳状液的破乳提供理论依据,具有现实意义。最后,本文就颗粒膜稳定乳状液的机制研究展望了其未来发展方向及可能的解决途径。     

生物基表面活性剂七叶皂素的界面行为

以天然三萜皂苷七叶皂素为研究对象, 分别采用吊片法、 悬滴法和高速摄像机动态拍摄法探究了七叶皂素分子在气-液、 液-液、 固-液界面的界面行为. 考察了以七叶皂素为乳化剂制备乳液的性质, 以及七叶皂素对液滴在疏水固体表面润湿铺展行为的调控规律, 并从分子层次角度分析了作用机理. 结果表明, 七叶皂素能在气-液界面发生吸附, 将水的表面张力降低至42.1 mN/m, 临界胶束浓度为5×10^?4 mol/L. 七叶皂素还可以在油-水界面吸附, 将亲油端插入油相, 亲水端插入水相, 形成稳定的界面膜, 降低界面张力. 以七叶皂素为乳化剂所制备的乳液, 随着浓度增大可以达到较小的粒径和较大的Zeta电势, 短时间内表现出较好的稳定性. 高浓度的七叶皂素可以很好地抑制液滴在疏水固体表面的弹跳和回缩, 达到很好的铺展效果, 有利于拓展其在诸多领域的应用.