李伟[1]2008年在《叁采用表面活性剂和聚合物的动态界面张力研究》文中指出在能源日趋紧张的情况下,提高原油采油率的叁次采油已成为石油开采研究的重大课题。以表面活性剂和聚合物进行叁次采油的方法得到人们的普遍关注。油水动态界面张力的特征是评价表面活性剂和聚合物在叁次采油中性能的重要指标。因此,研究叁次采油用表面活性剂和聚合物的动态界面张力具有重要的理论意义和实践意义。本文首先对几种表面活性剂对各自区块和交叉区块的动态界面张力进行了研究,以了解不同表面活性剂对不同采油区块的动态界面张力情况。然后,通过叁种石油磺酸盐对胜利油田叁个采油区块油水体系的动态界面张力研究,建立了以最低界面张力、浓度窗口、时间窗口等参数来优选不同区块用表面活性剂的方法。合成了两种阴离子型石油磺酸盐、非离子型失水山梨醇单油酸酯和季铵盐型双子表面活性剂,研究了它们对不同采油区块的动态界面张力情况。并考察了两种石油磺酸盐复配和失水山梨醇单油酸酯与Tween80复配情况下的动态界面张力。结果表明,两种石油磺酸盐复配和失水山梨醇单油酸酯与Tween80复配能够产生正的协同效应,在不同区块油水体系中油水动态界面张力达到10~(-3)mN/m的超低界面张力值。双子表面活性剂具有较好的界面活性,单独使用在浓度0.1%～0.8%范围内,油水界面张力稳定值都在10~(-3)mN/m数量级以下的超低界面张力值。考察盐、碱、助剂、聚合物对表面活性剂的动态界面张力的影响。受到表面活性剂与聚合物的相互作用的启发,合成一种既具有表面活性又能提高波及效率的木质素磺酸盐/丙烯酸接枝共聚聚合物。考察其反应条件对其粘度的影响,确定了合成工艺参数。并考察了共聚物单独使用和与石油磺酸盐复配使用的油水动态界面张力情况。结果表明,其单独使用效果不明显;而复配使用,能够使叁个采油区块的油水界面张力稳定值降低到10~(-3)mN/m。根据失水山梨醇单油酸酯的合成和双子表面活性剂的结构与界面性能,制备改性纳米二氧化硅和有机硅-无机硅纳米复合物,并对其进行了结构和形貌的表征。发现它们是一种具有多个亲油基团和多个亲水基团的多亲多疏的新型表面活性剂。考察这种新型表面活性剂与石油磺酸盐复配时对油水动态界面张力的影响情况。结果表明,在合适复配条件下,能够有效降低油水界面张力值至10~(-3)mN/m甚至更低。并研究了其作用机理。最后,把均匀实验设计方法应用于表面活性剂复配上,利用数理统计软件SAS建立多元回归方程,根据多元回归方程对实验进行预测与指导。结果表明,均匀实验设计在不影响优选效果的情况下,能够明显地减少实验次数,既节省时间又节约实验费用,与传统的实验方法相比具有明显的优越性。本论文的主要创新点包括:通过动态界面张力的特征参数进行表面活性剂优选的实验方法;合成一种既具有表面活性又能提高波及效率的木质素磺酸盐/丙烯酸接枝共聚聚合物;制备一种具有多个亲油基团和多个亲水基团的多亲多疏的新型表面活性剂;在表面活性剂的复配配比确定过程中,利用均匀实验设计这一高效、简化的方法。
陈洪[2]2004年在《油气开采用表面活性剂的合成及性能研究》文中研究指明提高水驱后剩余油采收率的叁次采油研究，已成为油田开发后期加深油田开发的重要课题。化学驱是叁次采油的一部分，包括碱驱、聚合物驱、表面活性剂驱和复合驱。复合驱强化采油技术是将碱、表面活性剂、聚合物中的二种或叁种组合使用，从而形成二元或叁元复合驱技术。它是一种植根于上述几种化学驱技术但又有所革新的技术。虽然复合驱被认为是一种更有潜力的叁次采油新方法，但由于目前国内尚未开发出可以降低原油—水界面张力至超低的表面活性剂体系，国外公司虽然开发出了少量品种的可降低油水界面张力至超低的表面活性剂体系，但是这些表面活性价格昂贵且无普适性，而且在使用过程中需要碱的协助，由于碱的影响，复合驱中聚合物的用量也必须相应地增加，这些都将使得开采成本增加，从而在很大程度上限制了复合驱的应用。因此开发和研制出高效实用的表面活性剂具有重大意义。 本文重点对一类结构新型的表面活性剂，阳离子双子表面活性剂(Gemini surfactants)，的表／界面活性以及其溶液的粘度行为作了研究。希望它在性能上可以克服目前油气开采中常用的表面活性剂的不足。 对阳离子双子表面活性剂的表面活性研究发现，双子表面活性剂比普通表面活性剂具有更高的表面活性和更低的临界胶束浓度。双子表面活性剂随着烷基链的增长，临界胶束浓度不断下降，但是当烷基链碳原子数大于16后，其cmc有回升的趋势，联结基对临界胶束浓度的影响比较复杂。双子表面活性剂的临界胶束浓度随着温度的增加而增加。对双子表面活性剂的溶解性的研究发现，T_K与双子表面活性剂的烷基链和联结基的长度有关。对双子表面活性剂的胶团热力学进行了研究，发现胶团的生成是一个熵驱的过程。 研究了双子表面活性剂与煤油以及原油之间的界面张力，发现双子表面活性剂在未加任何助剂的条件下，具有降低油水界面张力至超低的能力。还在不同盐浓度下考察了双子表面活性剂溶液的油水界面张力行为。结果发现，双子表面活性剂具有较高的界面活性，与盐具有很好的协同性，可以在较宽的表面活性剂浓度和盐度范围内很好的降低油水界面张力。 双子表面活性剂的溶液粘度与烷基链和联结基的长度有关。溶液粘度随着双子表面活性剂的烷基链长度的增加而增加，随着联结基长度的增加而下降。研究了双子表面活性剂溶液粘度随温度和时间的变化，发现部分双子表面活性剂的粘度随温度的变化历经一个最大值，以及部分双子表面活性剂溶液的粘度对时间具有明显的依赖性。与有机酸盐按一定比例复合而成的双子表面活性剂体系具有更好的增粘性能，并且在较高温度下粘度能较好的保持。 采用沟槽式界面粘度仪研究了双子表面活性剂和普通表面活性剂的界面粘度。研究发现溶液与油之间的界面粘度主要依赖于表面活性剂与油之间的性质。 通过对双子表面活性剂性能的研究发现，双子表面活性剂在单独使用条件下、并且在较宽的范围内，即可降低油水界面张力至超低。同时双子表面活性剂在稀溶液中还会表现出奇特的粘度行为。因此极有希望将双子表面活性剂作为驱油剂使用，一方面利用它优异的界面活性降低油一水界面张力至超低，另一方面利用它的粘度特征调节水相粘度。也就是说双子表面活性剂驱油体系在取消碱、.聚合物的条件下，仍然有希望达到甚至超过复合驱体系的驱油效率。由于双子表面活性剂驱油体系组成单一，因此在使用时就避免了碱对地层的伤害和色谱分离使得驱油效率降低的问题。关键词:阳离子双子表面活性剂，表面张力，超低界面张力，溶液粘度，界面粘度
欧阳向南[3]2013年在《新型表面活性剂的合成与性能研究》文中进行了进一步梳理在化学驱叁次采油技术中,需要大量表面活性剂。以往开发应用的表面活性剂为单亲水基单疏水链的两亲分子,该类分子的结构特点决定其表面活性的提高受到限制。20世纪90年代开始合成研究的一类新型结构的表面活性剂-双子(Gemini)表面活性剂呈现出许多传统型表面活性剂所不具备的优异性能,如高的表(界)面活性、低临界胶束浓度、耐盐性、与其他驱油助剂配伍性更好和高效的润湿性能,独特的流变性。双子表面活性剂在叁次采油中被寄予厚望。然而有研究表明,双子表面活性剂在高矿化度下能达到超低油水界面张力,但在低矿化度下界面张力却达不到超低。其原因可能是低矿化度下双子表面活性剂亲水性太强,亲油基团不能很好地吸附于油滴表面,形成稳定的水包油乳状液,降低油水界面张力。本文研究的主要内容是从分子结构水平上设计并合成了一种单亲水基团双疏水基团的新型阴离子表面活性剂,减少双子表面活性剂的亲水性,调节其亲水亲油比值,并对其进行了相关性能评价研究。以马来酸酐、脂肪醇、双氧水、亚硫酸氢钠为原料,通过酯化反应、环氧化反应和加成反应合成了阴离子表面活性剂琥珀酸二酯磺酸钠。结合已有文献和实验探讨了各步反应的合成条件：①马来酸二酯,投料比为(n(马来酸酐)：n(脂肪醇))=1：2.2；反应温度约130℃；催化剂为浓硫酸,反应时间约为5小时,产物产率可达90%。②环氧琥珀酸二酯,投料比为(n(马来酸二酯)：n(双氧水))=1：3；反应温度约10℃；选择无水乙醇作反应溶剂,饱和氢氧化钠水溶液作催化剂,反应时间约为8小时,产物产率可达85%。③琥珀酸二酯磺酸钠,投料比为(n(环氧琥珀酸二酯)：n(亚硫酸氢钠))=1：3；反应温度约60℃；选择二氯甲烷作反应溶剂。催化剂为四丁基溴化铵饱和溶液；反应时间约为5小时,产物产率可达80%。利用红外光谱(IR)对GM-8进行了结构表征,证明是所需结构产物。用吊片法测定了表面活性剂表面张力。实验结果表明：①GM-8和GM-10表面活性剂与SDS相比,表面张力更低且临界胶束浓更小,相差一个数量级。②GM-8表面张力随温度的增加而逐渐下降；③NaCl、CaCl2的浓度增加使得GM-8表面张力逐渐降低,且CaCl2对GM-8表面张力的影响明显比NaCl的影响大。依靠TX-500C全量程旋转滴界面张力仪测定了GM-8与GM-10表面活性剂与原油之间的界面张力。实验结果表明：①同等浓度的GM-8与GM-10表面活性剂与十二烷基硫酸钠相比界面活性更高,GM-10比GM-8界面张力低,可能是由于疏水链碳原子数的增多,使得油水界面吸附的表面活性剂分子更倾向于亲油,更容易吸附于油滴表面上,分子间排列更紧密,导致油水界面张力更低。②考察了不同浓度下GM-10的油水界面张力,发现,随着表面活性剂GM-10浓度的增大,油水界面张力逐渐降低,浓度低时界面张力降低幅度大,当浓度达到一定值时,界面张力渐渐趋于稳定。③考察了45℃和70℃下0.1%GM-10的动态油水界面张力,发现温度升高,瞬时油水界面张力降得更低,且界面张力达到平衡所需的时间更短。④考察了GM-10在不同的NaCl条件下的油水界面张力,发现随着矿化度的增加,GM-10的油水界面张力增大。当矿化度达到50000mg/L时,界面张力上升到10-1mN/m,表明GM-10在地矿化度下有较好的界面活性。⑤考察了OP-10与GM-10复配后的动态油水界面张力,发现非离子表面活性剂OP-10与阴离子表面活性剂GM-10复配后发挥出较好的协同效应,界面活性更高。表面活性剂泡沫性能测试实验表明：①GM-8和GM-10在起泡体积和泡沫半衰期都比SDS要好,泡沫性能强,且GM疏水链长度增加,其起泡体积和半衰期都有增强。②随着浓度的增大,GM-10的起泡体积和泡沫半衰期都增大；③表面活性剂GM-10的泡沫体积随温度的上升而增大,但半衰期逐渐减弱；④表面活性剂GM-10的泡沫体积和半衰期随NaC1含量的上升而略有下降,下降幅度不大,表明GM-10对NaC1有一定的抗盐能力。⑤表面活性剂GM-10的泡沫体积和泡沫半衰期随溶液中Ca2+离子含量的增大都有较明显的下降,表明GM-10受钙离子影响较大。表面活性剂乳化性能测试实验表明：①GM-8与GM-10均比十二烷基硫酸钠具有更好的乳化能力；②随溶液浓度的升高,GM-10乳化能力逐渐增强,浓度达到一定时,稳定指数趋于恒定；③考察了矿化度变化对表面活性剂GM-10原油乳化稳定性的影响,结果表明,乳化稳定性随着矿化度增加而降低,说明GM-10抗盐能力有限；④GM-10与OP-10复配后对原油乳化稳定性有促进作用。
冯茹森[4]2005年在《一种油气开采用新型耐温抗盐聚合物的设计、合成及溶液性质研究》文中进行了进一步梳理目前国内外油气开采用聚合物现状是聚合物的耐温抗盐性能难以满足实际生产的需要。因此,本文目标是设计并合成一种新型的耐温抗盐聚合物,并且研究其水溶液的性能。 在对现有的耐温抗盐聚合物的性能和耐温抗盐机理进行了分析的基础上,提出本文的分子设计思路:通过增加疏水基团的有效活性提高聚合物的耐温抗盐性能。在上述分子设计理论的指导下,设计了一种未经文献报道的新型的非离子型疏水缔合单体(烯丙基-(对-壬基)苯基醚,ANPE);采用相转移催化方法合成了非离子型单体(烯丙基-苯基醚-APE)和:和非离子疏水单体ANPE,并用红外光谱和紫外光谱对两种单体的结构进行了表征。 在聚合物胶束共聚实验研究方面:比较了不同引发体系对产物分子量、疏水单体转化率以及共聚物耐温抗盐性能的影响,并最终选择复合引发体系引发ANPE单体与AM、AA进行叁元胶束共聚合,合成了非离子疏水单体缔合聚合物(ANPE-HAWP),并用红外光谱和紫外光谱对ANPE-HAWP的进行了表征;研究了pH值、反应时间、反应温度、引发剂用量、各单体投料比例以及金属离子、氧气、机械搅拌实验条件对聚合反应的影响,确定了-HAWP进行胶束聚合的最佳实验条件。 在ANPE-HAWP溶液性能研究方面:探讨了ANPE单体及其含量对ANPE-HAWP溶液增粘、耐温、抗盐性能的影响,比较了不同机理的耐温抗盐单体对溶液增粘、耐温、抗盐性能的不同影响;研究了ANPE-HAWP溶液的表观粘度随不同剪切速率的变化的特点;初步评价了ANPE-HAWP的溶解性和稳定性。 通过对ANPE-HAWP溶液耐温抗盐性能的研究,提出了对疏水缔合作用和HAWP的新的认识。作者定义了“疏水吸引力”、“疏水缔合能”、“活性疏水基团”等新的概念,并运用这些概念对疏水缔合作用与HAWP溶液的性能的关系、HAWP的耐温抗盐机理进行了分析和探讨。
王晨[5]2016年在《磺酸基羟丙基胍胶疏水化分子设计、缔合作用及凝胶性能研究》文中提出近年来,中国的经济增长速度有目共睹,与此同时,我国的能源需求也迅猛增长。虽然我国地域辽阔,拥有丰富的石油储量,但是因为地层条件苛刻及开采条件不理想,导致大部分油藏难以被开采,产量受限,目前我国已成为全球最大的原油进口国。为了扩大原油产量、提高采收率,对低渗储层通过水力压裂的方式达到增产、增效的目的。一般情况下,水力压裂所使用的压裂液是以改性胍胶为稠化剂配制的。随着油田的常年开采,我国油藏储层物性越来越差,孔喉越来越小,开采难度越来越大,对压裂液稠化剂的要求越来越苛刻,现有胍胶系列稠化剂存在水不溶物含量高、破胶不彻底、储层伤害大、返排困难等缺点,不能物尽其能,故亟需进一步发掘胍胶稠化剂的潜能。为此,本论文通过分子设计,在胍胶(GG)分子中引入磺酸基团、疏水基团、温敏性基团,分别合成出磺酸基羟丙基胍胶(SHG)、氟碳疏水缔合型阴离子胍胶(FAGG)和温敏性疏水缔合型磺酸基胍胶(PAGG)等叁种胍胶衍生物,并用FT-IR、1H-NMR、13C-NMR、 19F-NMR、XRD、DSC、DTG、乌氏黏度计、旋转黏度计、流变仪、AFM、激光光散射、荧光光谱、紫外光谱等手段系统研究了SHG、FAGG和AGG的制备、结构表征、溶液性能,同时在室内评价了叁种胍胶改性物作为稠化剂时的压裂液性能。第一部分工作是合成并研究了SHG的结构与性能：(1)用环氧氯丙烷、亚硫酸氢钠为原料制备出3-氯-2-羟基丙磺酸钠(CHP)、再以CHP和胍胶(GG)反应制备出SHG。(2)热性能和结晶性能研究结果显示,SHG相态比GG稳定；引入磺酸基团后引起结晶度明显下降；因CHP的空间位阻作用,阻碍了GG的分子间或分子内脱水而提高热稳定性。(3)取代度越高,SHG相对分子质量越低,其特性黏数、表观黏度、k值(稠度系数)越小,同时耐温耐剪切性能变差,但耐盐性能得到提高。另外,GG和SHG溶液的n值皆小于1,均表现出假塑性流体性质。GG溶液的储能模量(G')和损耗模量(G")均大于SHG,并且随着频率的升高而增大。(4)SHG压裂液的溶液模量、耐温耐剪切性能均不如GG压裂液,但耐盐性得到改善,如GG的黏度保持率为17.59%,而SHG-1、SHG-2和SHG-3的黏度保持率分别分别达到了22.65%、30.58%和36.73%。GG改性后,破胶液残渣含量仅为改性前的1/2～1/3,岩心伤害率也大幅下降,从GG的31.58%降至SHG-3的12.80%,降低率达到了59.47%。第二部分工作是制备氟碳疏水缔合型阴离子胍胶(FAGG),并对其性能进行研究：(1)以2,2,3,4,4,4-六氟丁醇和异佛尔酮二异氰酸酯合成出含氟单异氰酸酯中间体(FSM)后,再SHG反应成功得到氟碳疏水缔合阴离子胍胶(FAGG)。FSM的合成工艺为：n(六氟丁醇)：n(异佛尔酮二异氰酸酯)=1.0：1.0,T-12用量0.03wt%,反应温度80℃,反应时间6h；FAGG的合成工艺为：m(SHG):m(FSM)=10:0.5,T-12用量0.05wt%,反应温度70℃,反应时间6h。(2) FAGG上的羟基被氟碳链取代后,羟基含量下降,这削弱了分子间的氢键作用,而且取代度越高、削弱程度越大；同时氟碳基团的引入使得分子结构变得复杂,大分子链的不规则度增加,致使FAGG结晶性能变差、玻璃化温度降低。(3)引入氟碳基团能大幅度提高FAGG的溶液黏度,同时FAGG表观黏度随浓度增加而呈上升趋势,并存在剧增的现象。在低浓度时,FAGG中氟碳疏水基团主要以分子内缔合为主,高浓度时以分间缔合为主,而且在一定程度上,疏水单体取代度越大,越易形成交联网状结构,黏度随浓度上升趋势越强,耐温耐剪切性能、耐盐性和增容能力越好。(4)DLS和AFM实验表明,在FAGG溶液中确实产生了大量聚集体,而且聚集体尺寸基本上都比滤膜孔径(0.45μm)大。这也说明了经过滤膜微孔后,FAGG分子能够重新形成交联结构,反映出FAGG具有良好的疏水缔合性能。(5)十二烷基硫酸钠(SDS)加入FAGG体系后,聚集体的形状因子存在极小值；十六烷基叁甲基溴化铵(CTAB)则可使FAGG溶液出现相分离现象,且CTAB浓度高于一定值,溶液又恢复澄清；在相分离前,形状因子随着CTAB浓度的增加而减小,在相分离后,随着CTAB浓度的增加而增大然后保持不变。(6)从芘分子的I1/I3值和19F-NMR谱图可以看出：SDS对FAGG的疏水微区有一个加固和拆散的过程；而CTAB会与FAGG阴离子形成“离子键结合疏水基团”,使体系疏水基团增多。SDS和CTAB的加入,都会对氟原子产生屏蔽作用,使得氟原子运动受限,致使氟谱出峰变宽,并向低场移动。(7)随着加入SDS胶束溶液中FAGG浓度的增加,SDS的胶束聚集数(N)出现极小值；FAGG加入CTAB胶束溶液中,CTAB的胶束聚集数随着FAGG浓度的增加持续增加。(8)FAGG水凝胶作为压裂液使用时,其耐温耐剪切性能均比SHG凝胶好,凝胶体系的弹性也得到改善。与SHG相比,虽然FAGG水凝胶破胶液黏度都有所增加,但其表界面张力却大幅度降低；这种不仅含有阴离子而且含有氟碳链段的FAGG分解残片自身具有较高的表面活性,使得破胶液易于返排,对岩心伤害较小,从SHG-2的13.81%降低至FAGG-3的7.33%,降低率达到了49.92%。第叁部分是将含有聚乙二醇亲水链段、十八烷基疏水碳氢长链的聚乙二醇单硬脂酸酯(PEGS)引入到SHG分子中,得到温敏性疏水缔合型磺酸基胍胶(PAGG),并对其结构与性能进行表征。(1)以PEGS和异佛尔酮二异氰酸酯反应制备出聚醚活性中间体(PSM)；然后PSM与SHG反应制备成功制备出PAGG。PSM的制备工艺：n(PEGS):n(IPDI)=1.1:1.0,T-12用量0.03wt%,反应温度80℃,反应时间8h;PAGG的合成工艺：T-12用量0.05wt%,反应温度80℃,反应时间6h。(2)XRD表示PSM含量越高,PAGG的结晶性能越差；DSC显示聚乙二醇链段相对分子质量增大,玻璃化温度降低。(3)在一定范围内,取代程度越高、疏水微区越多,PAGG溶液性能的变化规律与FAGG基本一致；常温下,聚乙二醇链段越长,PAGG的缔合性能相对越弱；而高温下,聚乙二醇链段越长,缔合性能越强,具有显着的温敏性。需要指出的是,与FAGG相比,在取代度相差不大的情况下,PAGG溶液的表观黏度低温时略低于FAGG、而高温时优于FAGG。(4) PAGG水凝胶作为压裂液使用时,用廉价的碳氢长链代替氟碳链后,亦可得到较佳的压裂液性能。凝胶体系的弹性在引入含有聚乙二醇链段的PSM后,凝胶体系的弹性和耐温性得到了较大程度的提高,且聚乙二醇链段越长,性能提高的幅度越大；PAGG凝胶破胶液黏度都比SHG大,但破胶液表界面张力比FAGG稍大,但远小于SHG,这也体现在PAGG破胶液的岩心伤害略大于FAGG而大幅低于SHG。
方文超, 唐善法, 刘霜, 靳青青[6]2009年在《提高原油采收率用双子表面活性剂的合成及性能研究概述》文中研究表明综述了提高原油采收率用双子表面活性剂的合成技术,及其在叁次采油中表现出的高界面活性、优异流变性能和抗盐性能。对其实际生产应用提出建议。
徐鹏[7]2001年在《疏水缔合水溶性聚合物溶液微观结构研究及表面活性剂对其流变性的影响》文中提出经过数十年的迅猛发展，水溶性高分子材料已经从最初的几个系列产品，发展成为完整的水溶性高分子工业，并以其难以替代的卓越性能，在国民经济和日常生活的各个方面得到广泛应用。石油工业同样与水溶性高分子材料密不可分，在油气开采的各个环节都可以见到水溶性高分子材料的踪影，特别是我国，由于叁次采油的需要，大量使用了水溶性高分子材料。 虽然曾为石油和天然气工业发展做出重大贡献，但现有水溶性高分子材料已越来越难以满足日益复杂苛刻的技术要求。为此，油田化学工作者正努力通过各种途径发展具有良好性能的新型水溶性高分子材料，其中最具有竞争力的要数疏水缔合水溶性聚合物。实际上，疏水缔合水溶性聚合物也是近年来国际上水溶性高分子领域的研究热点。 要根据使用要求设计具有特定性能的疏水缔合水溶性聚合物，首先必须了解其在溶液中的存在状态，但目前有关疏水缔合水溶性聚合物的研究大部分集中在其特殊的溶液流变性及其与表面活性剂相互作用的特殊规律方面，至于这种特殊性的根源，大家推测是因为在溶液中聚合物由于疏水缔合而产生空间网络结构。这种解释虽然非常合理，但有关疏水缔合水溶性聚合物溶液存在微观网络结构的实验证据却非常缺乏。 因此，本文将研究重点放在疏水缔合水溶性聚合物溶液微观网络结构的证实与表征方面。 首先通过自由基共聚合得到了所需的模型疏水缔合水溶性聚合物及对比聚合物，并对其分子结构特征进行了表征。 利用荧光和紫外光谱，通过芘探针光谱特性随聚合物类型、结构及浓度的变化情况，发现水解聚丙烯酰胺在溶液中不能形成疏水微区，而疏水缔合水溶性聚合物即使浓度非常低，也会通过分子链上的疏水基团相互缔合而形成疏水微区，并且聚合物浓度越高、疏水基团含量越高，形成疏水微区的数量就越大。 动态光散射实验表明，疏水缔合水溶性聚合物在溶液中会形成形状不规则的超分子聚集体。这种聚集体是可逆的，在剪切力的作用下会被拆散，去除剪切力后又会逐渐恢复，聚合物浓度越高，聚集体恢复的速度越快。 原子力显微镜可以在常温、常压下直接观察聚合物的溶液构象，本文首次使用原于力显微镜研究疏水缔合水溶性聚合物的溶液结构并获得成功。实验发现，在所采用的测试条件下，水解聚丙烯酚肢溶液中见不到明显的网络结构，而疏水缔合水溶性聚合物溶液中有明显的网络结构存在。 电镜研究的成败取决于制样过程的严谨性，不合理的制样过程会造成严重假象。经过摸索，发现低温冷冻蚀刻复型技术可以避免假象，能反映聚合物在溶液中的分子构象。实验结果表明，疏水缔合水溶性聚合物能够在溶液中形成空间网络结构，这种网络结构的网眼不规则，形态各异，大小相差很大，没有一种占优势的尺寸和形状。 结合文献，根据前面的实验结果，推测空间网络结构一定会赋予疏水缔合水溶性聚合物特殊的溶液流变性。进一步的实验发现其溶液流变性确实具有特殊之处，主要表现为存在临界缔合浓度，溶液具有屈服应力和良好的剪切稀释性。 既然溶液具有空间网络结构，疏水缔合水溶性聚合物与表面活性剂的相互作用也应该具有特殊规律，因此对其溶液流变性受表面活性剂的影响情况进行了考察，既作为对溶液存在结构的证明，也是对这一研究热点的进一步探索。实验发现，疏水缔合水溶性聚合物溶液流变性受表面活性剂的影响规律与水解聚丙烯酞胺完全不同，主要表现为在一定条件下，溶液表观粘度随表面活性剂浓度增高，先上升，再下降，并且这种特殊规律与疏水基团的存在完全相关，疏水基团含量越高，影响越明显。同时，实验证实，疏水相互作用存在于各种电性表面活性剂与疏水缔合水溶性聚合物的相互作用中，而表面活性剂电荷与聚合物主链电荷及疏水基团电荷的静电相互作用使两者的相互影响规律变得复杂。 总而言之，本论文通过实验证实了疏水缔合水溶性聚合物溶液中存在空间网络结构，这种特殊结构赋予其特殊的溶液流变性，以及与表面活性剂相互作用的特殊规律。
魏举鹏[8]2005年在《疏水缔合聚合物室内研究与现场应用》文中研究表明与油田广泛应用的聚丙烯酰胺相比,疏水缔合聚合物溶液具有高效增粘性、抗温抗盐性、抗剪切性和剪切恢复性,这些特性使疏水缔合聚合物在EOR领域具有广阔的应用前景,可望代替HPAM用作高温、高盐油藏叁次采油的聚合物驱油剂和复杂油藏条件下的调堵剂。 本文在大量文献调研的基础上,开展了疏水缔合聚合物在高温高盐油藏条件下的室内研究与矿场试验,进一步验证疏水缔合聚合物溶液在这种条件下是否仍具有高效增粘性、抗温抗盐性、抗剪切性和剪切可逆性。这种试验有望解决部分水解聚丙烯酰胺在高温高盐油藏的不稳定性问题、聚合物驱或复合驱油时油田的淡水资源缺乏问题、部分水解聚丙烯酰胺凝胶类调剖体系在高温高盐油藏的不稳定性问题,因此本文的研究不仅具有理论意义,而且具有现实意义。 疏水缔合聚合物在渤海绥中高孔高渗高盐油藏的室内研究和矿场应用证明,其溶解性可以满足现场注聚的要求;在油藏条件下仍具有理想的增粘性、抗剪切性和长期稳定性;具有较好的流度控制能力和降低渗透率的能力;同时证明缔合聚合物溶液在宏观研究和油层流动中都能形成超分子聚集体和网络结构,从而具有显着的增粘能力;解决了海上注聚的淡水资源缺乏问题。 利用疏水缔合聚合物分子上疏水基的物理交联作用,通过在疏水缔合聚合物溶液中加入交联剂,使物理交联与化学交联相结合,产生具有高强度的叁维网状结构,研制出了耐温抗盐缔合聚合物调剖体系。该体系具有成胶时间适中、稳定性好、理想的抗温、抗盐和抗剪切性;具有很好的剖面改善能力;同时该调剖体系可以节约聚合物和交联剂的用量。在此基础上分析了疏水缔合聚合物调剖体系的成胶机理。 在高温(95℃以上)高盐(17×10~4mg/L)油藏条件下,缔合聚合物溶液的稳定性比较好;在调剖体系注入地层没有成胶之前,缔合聚合物溶液可以充分发挥其剪切稀释特性;注入地层深部以后,由于其剪切可逆性仍可继续保持较高的粘度、可继续成胶,因此能进行深部调剖。 缔合聚合物调剖体系矿场试验表明,缔合聚合物在高温高盐油藏的条件下仍能保持长期的稳定,证明其具有抗高温、高盐的特性,具有高效增粘性,具有剪切可逆性;缔合聚合物调剖体系具有较好的剖面改善能力,解决了高温高盐油藏条件下常规聚合物调剖体系的不稳定性问题。 从现场应用看,无论缔合聚合物作为驱油剂还是作为调剖体系,均表现出良好的耐温耐盐和抗剪切作用。不管是在高温、高盐还是高孔、高渗等复杂油藏,该聚合物均取得了很好的应用效果,从而拓展了聚合物在提高采收率领域的应用范围。
李林辉[9]2003年在《疏水缔合水溶性聚合物溶液微观结构与宏观流变性及表面活性剂的影响》文中进行了进一步梳理随着经济的迅猛发展，国民经济各个领域对水溶性高分子材料的需求越来越大。而疏水缔合水溶性聚合物因其独特的流变性能而成为近年来国内外研究的热点。疏水缔合水溶性聚合物能与表面活性剂分子在溶液中发生强烈的相互作用形成缔合复合物，在强化采油、洗涤、涂料、生物工程等领域都有着巨大的应用潜力。 本文主要通过对疏水缔合水溶性聚合物溶液流变性的研究，以及对盐、温及表面活性剂等影响因素的评价，并结合荧光光谱和冷冻蚀刻电镜对溶液微观结构的研究，得出以下结论： 1．证实了疏水缔合水溶性聚合物溶液中确实存在空间网络结构，这种网络主要是以聚合物链间的疏水微区为结点形成的； 2．证实了疏水缔合水溶性聚合物溶液的宏观流变性与微观结构之间存在必然的联系； 3．盐的加入，改变了聚合物溶液的极性以及聚合物链的静电斥力，从而引起疏水微区数量和微环境极性的变化，表现出复杂的流变行为； 4．利用荧光光谱，通过测定芘探针光谱特性随聚合物类型、结构及浓度的变化情况，发现疏水缔合水溶性聚合物即使在很低的浓度下，也会通过分子链上的疏水基团相互缔合而形成疏水微区，且聚合物浓度越高，形成的疏水微区的数量越大； 5．利用荧光光谱以及冷冻蚀刻电镜，发现表面活性剂SDS能与疏水缔合水溶性聚合物的疏水基团形成复合微区，从而使溶液中疏水微区数增多，体积减小，用“叁阶段”模型能很好地解释其宏观流变性的变化； 6．NaCl通过电荷作用，改变表面活性剂的cmc，使疏水缔合水溶性聚合物／SDS复合溶液流变性相应地发生变化，调节各组分的比例，可以有效地控制溶液的表观粘度。 总而言之，本文通过实验证实了疏水缔合水溶性聚合物溶液中存在空间网络结构，这种结构赋予溶液特殊流变性及与表面活性剂作用的特殊规律。
郭东红, 崔晓东, 杨晓鹏, 孙建峰, 侯庆锋[10]2017年在《油气开采用表面活性剂研究的新进展》文中指出随着油田开发程度加深,常规油藏可采储量越来越少,深部挖潜价值越来越低。人们不得不把目光投向高温高盐、低渗特低渗、超稠油等非常规、条件苛刻的油藏。如何采取有效措施提高上述非常规油藏的采收率已成为当今油田开发的重点之一。为满足这些非常规油藏提高采收率的需求,采油表面活性剂的研究也在不断地深入开展。同时,在当前油价形势下,节能增效、降低无效循环已成为油田开发的另一重点。结合上述两个重点问题,讨论了油气开采用表面活性剂研究的新进展。
参考文献：
[1]. 叁采用表面活性剂和聚合物的动态界面张力研究[D]. 李伟. 北京交通大学. 2008
[2]. 油气开采用表面活性剂的合成及性能研究[D]. 陈洪. 西南石油学院. 2004
[3]. 新型表面活性剂的合成与性能研究[D]. 欧阳向南. 长江大学. 2013
[4]. 一种油气开采用新型耐温抗盐聚合物的设计、合成及溶液性质研究[D]. 冯茹森. 西南石油学院. 2005
[5]. 磺酸基羟丙基胍胶疏水化分子设计、缔合作用及凝胶性能研究[D]. 王晨. 陕西科技大学. 2016
[6]. 提高原油采收率用双子表面活性剂的合成及性能研究概述[J]. 方文超, 唐善法, 刘霜, 靳青青. 精细石油化工进展. 2009
[7]. 疏水缔合水溶性聚合物溶液微观结构研究及表面活性剂对其流变性的影响[D]. 徐鹏. 西南石油学院. 2001
[8]. 疏水缔合聚合物室内研究与现场应用[D]. 魏举鹏. 西南石油学院. 2005
[9]. 疏水缔合水溶性聚合物溶液微观结构与宏观流变性及表面活性剂的影响[D]. 李林辉. 西南石油学院. 2003
[10]. 油气开采用表面活性剂研究的新进展[J]. 郭东红, 崔晓东, 杨晓鹏, 孙建峰, 侯庆锋. 精细与专用化学品. 2017
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