正负离子表面活性剂混合水溶液性质研究

摘要

本文以十六烷基三甲基溴化铵/十二烷基硫酸钠混合溶液为研究对象，探索了正负离子表面活性剂双水相的相行为、混合体系表界面活性以及流变性质，并对体系微观结构进行了深入的研究。同时，首次发现了本体系在三次采油中的重要作用。首先，通过测定体系的相行为，研究了盐对双水相形成及相区变化的影响规律：盐的阳离子主要对阴离子双水相区(ATPSa)产生影响，盐的阴离子主要对阳离子双水相区(ATPSc)产生影响，随着盐离子半径的增大，影响程度越大。对于混合体系所呈现的有规律的相区变化，实验中从表面活性方面对其进行了探索。利用K-12表界面张力仪和Texas-500型悬滴界面张力仪测定了体系的表界面张力。正负离子表面活性剂混合后能导致体系表面张力明显下降(低于30mN/m)，并产生超低界面张力(最低可降至10-4mN/m数量级)。盐的加入可以使体系表面张力和界面张力下降至更低。 其次，利用RV20粘度计研究了体系的特殊流变性质。当混合系统呈现均相透明时，体系主要表现为牛顿型流体，而在乳光及沉淀区域主要表现为假塑性流体，盐的加入对体系的流型基本没有影响。在表面活性剂总浓度一定的条件下，在阳离子双水相及其邻近区域和阴离子双水相区及其邻近区域各出现一明显的粘度峰。盐的加入，不仅不会降低体系的粘度，反而使粘度明显升高。盐通过加固表面活性剂有序组合体结构导致体系具有更强的抗剪切能力。特殊添加剂水杨酸钠通过改变反离子层的状态，使有序组合体与水介质作用力增强，体系粘度呈数倍增加。 然后，利用冷冻蚀刻仪及电子显微镜技术、激光拉曼光谱仪测定了体系的微观结构。推断靠近中间的双水相区的富表面活性剂相为层状液晶或六方液晶结构，靠近两侧的富表面活性剂相为立方液晶结构。高粘区与邻近双水相富表面活性剂相可能有相似的微观结构。 最后，首次对正负离子表面活性剂混合体系在三次采油中的应用进行了研究。结果表明，油藏温度、油藏矿化度条件下体系的洗油能力、粘度稳定性等均超过目前油田使用的聚丙烯酰胺驱油体系。正负离子表面活性剂混合体系这种集高活性和高粘度于一身的特性，使其在三次采油中具有很大的应用潜力。

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

1.1正负离子表面活性剂混合体系的研究概况

1.2新的萃取体系-双水相的研究概况

1.2.1双水相简介

1.2.2聚合物双水相

1.2.3非离子表面活性剂混合系统双水相

1.2.4正负离子表面活性剂双水相

1.3正负离子表面活性剂应用前景

1.4本文研究内容

第二章正负离子表面活性剂双水相相行为研究

2.1实验部分

2.1.1试剂与仪器

2.1.2实验方法

2.2结果与讨论

2.2.1体系相行为特点

2.2.2盐对ATPS区宽度的影响

2.2.3盐对双水相相区位置的影响

2.2.4醇对正负离子表面活性剂盐体系的影响

2.3结论

第三章正负离子表面活性剂溶液表(界)面活性的研究

3.1实验部分

3.1.1试剂与仪器

3.1.2实验方法

3.2结果与讨论

3.2.1体系表面张力的研究

3.2.2体系界面张力的研究

3.3结论

第四章正负离子表面活性剂混合溶液流变性质的研究

4.1实验部分

4.1.1试剂与仪器

4.1.2实验方法

4.2结果与讨论

4.2.1混合体系流体类型及触变性研究

4.2.2正负离子表面活性剂混合体系相行为与粘度关系

4.2.3盐对正负离子表面活性剂混合体系粘度的影响

4.2.4特殊添加剂对正负离子表面活性剂流变性质的影响

4.3结论

第五章正负离子表面活性剂混合溶液微观结构的研究

5.1实验部分

5.1.1试剂

5.1.2实验及仪器方法

5.2结果与讨论

5.2.1偏光现象的研究

5.2.2 0.2mol·L-1SDS/0.2 mol·L-1CTAB混合体系微观结构的研究

5.2.3拉曼光谱推测体系微观结构

5.3结论

第六章表面活性剂双水相及相关体系在三次采油中的应用研究

6.1实验部分

6.1.1实验试剂及仪器

6.1.2物理模拟驱油作用实验原理

6.1.3实验方法

6.2结果与讨论

6.2.1油藏模拟条件下体系的相行为的理论研究

6.2.2油藏模拟条件下体系的表界面活性研究

6.2.3油藏模拟条件下体系的流变性质研究

6.2.4驱油配方优化研究

6.2.5物理模拟驱油作用实验

第七章结论

参考文献

致谢

发表文章情况

所用仪器附图