油田双子表面活性剂的合成及研究进展

作为一种新型的表面活性剂,由于双子表面活性剂独特的分子结构,相较于传统的表面活性剂双子表面活性剂具有更加优良的性能,故而在三次采油中有很大的应用前景。本文主要综述了近年来各类Gemini表面活性剂的合成及研究现状,并探讨了其在三次采油中的应用前景。

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。

羧酸盐双子表面活性剂溶液黏度行为研究

在合成系列羧酸盐双子表面活性剂的基础上,采用MR301界面流变仪考察了质量分数、分子结构(疏水链长度及联接基碳数)、温度、剪切速率、无机盐对羧酸盐双子表面活性剂溶液黏度的影响,并用扫描电镜(SEM)观察其胶束微观结构。黏度测试结果表明,疏水链碳数(10≤m≤16)越多,羧酸盐双子表面活性剂增稠能力越强,溶液黏度突变所需活性剂质量分数越小;疏水链碳数(m=16)相同,联结基碳数(s=2、3、4)增加,其增稠能力越强,耐温性越好;随着无机盐质量分数的增加,羧酸盐双子表面活性剂DC 16-2-16溶液黏度先升高后降低,离子强度越强的无机盐其最佳加量越小;微观结构检测的SEM图证实了增长疏水链长度可以促进羧酸盐双子表面活性剂溶液中的胶束从线形向网状转变。

N,N'-双棕榈酰基对苯二胺二乙基磺酸钠的合成及性能

以对苯二胺、棕榈酰氯、2-氯乙基磺酸钠为主要原料,经取代和酰化等反应合成了一种磺酸盐型双子表面活性剂——N,N'-双棕榈酰基对苯二胺二乙基磺酸钠(DS16-P-16),用FTIR、~1HNMR对中间体和目标产物进行了结构表征,并测定了其水溶性、表&界面活性、泡沫性能和乳化性能。结果表明:在25℃时,DS16-P-16的临界胶束浓度(CMC为5.01×10^(-4) mol/L)是传统表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的6.26%,pC20(水的表面张力降低20 mN/m时所需溶液浓度的负对数)为3.61,表现出更好的降低水表面张力的效率;随着温度和溶液浓度的增大,DS16-P-16溶液与吉林油田原油的界面张力逐渐降低,且均低于1×10^(-2) mN/m,在45℃下,质量分数为0.5%的该溶液可将油水界面张力降低至1.46×10^(-2) mN/m;在质量分数为0.1%时,DS16-P-16溶液的初始起泡高度为28 cm,稳泡率可达93%,乳状液稳定时间为437 s。相同条件下,质量分数为0.1%的十二烷基硫酸钠的初始起泡高度为15 cm,稳泡率为60%,乳化时间为128 s。

酰胺基羧酸盐型Gemini表面活性剂的合成与性能

以对苯二胺、棕榈酰氯、氯乙酸钠等为主要原料,经取代和酰化反应合成了具有新型结构的酰胺基Gemini羧酸盐型表面活性剂DC16-P-16。通过FT-IR和1HNMR对中间体和目标产物进行结构表征,并对其表/界面活性、增黏性、泡沫性能以及乳化性能进行测定。结果表明,DC16-P-16具有比传统表面活性剂低1~2个数量级的临界胶束浓度(3. 16×10-4mol/L),表面张力为31. 36 m N/m;0. 5%DC16-P-16可将油/水界面张力降低至超低界面水平(8. 52×10-3m N/m);65℃下,0. 5%DC16-P-16在低剪切速率时黏度为3. 95 m Pa·s,有较好增黏性;泡沫性能和乳化性能测试结果表明,0. 1%DC16-P-16溶液起泡高度为31. 2 cm,稳泡性接近于100%;DC16-P-16乳化系统中,油水分离时间达到735 s,在相同条件下与十六烷基羧酸钠相比具有很好的泡沫性能和乳化性能。