粘弹性表面活性剂压裂液VES-70工艺性能研究

粘弹性表面活性剂VES 70压裂液由复配表面活性剂VES 70和粘土稳定剂组成 ,其中VES 70为C16、C18烷基三甲基季铵盐与有机酸、异丙醇等的复配物。实验考察了VES 70胶束凝胶压裂液的应用性能。在 30℃下 ,VES 70溶液的表观粘度 (170s-1)随VES 70体积分数的增加而增大并趋于恒定值 :2 %溶液为 5 7mPa·s,4 %溶液为 175mPa·s,5 %溶液为 180mPa·s;4 %VES 70溶液的表现粘度随 pH值增大而增大 ,pH =1时不增粘 ,pH为 2～7时迅速增粘 ,pH为 9～ 11时增粘减慢。在 6 5℃、170s-1进行的 90min耐温剪切测试中 ,4 %VES 70溶液粘度降至 6 0mPa·s左右并保持稳定 ,这是VES压裂液的一个特点。在振荡频率为 6 .2 4rad/s时 ,随温度升高 (2 5～70℃ ) ,4 %VES 70压裂液的G′减少 ,G″增大 ,在 5 3℃时由G′ >G″变为G″ >G′ ,但G′值均 >2 .0Pa。 4 %VES 70压裂液以不同体积比与吉林原油混合 ,在 6 5℃破胶时间为 31.2～ 14 .1min ,破胶液粘度 5 .6～ 6 .1mPa·s ;与柴油等体积混合 ,6 5℃破胶时间 13.6min ,破胶液粘度 2 .7mPa·s ,表面张力 2 9.6mN/m ,界面张力 0 .33mN/m。在 6 5℃、3.5MPa下 4 %VES压裂液在低渗 (0 .0 80 7× 10 -3 μm2 )储层岩心中动态滤失系数为 7.5 2× 10 -4m/min0 .5,初滤失量为 2 .11× 10

硫酸钠和磷酸钠对CTAB-AS-H_2O复配体系相行为的影响

研究了在318.15 K下硫酸钠和磷酸钠对CTAB-AS-H2O复配体系在稀溶液区相行为的影响.研究表明在水溶液中或在0.10 mol.kg-1钠盐水溶液中,CTAB-AS复配体系均可形成两个双水相区.钠盐的加入使得双水相区及非均相区的面积增大,双水相区向其邻近的各向同性溶液的单相区方向迁移,相区面积增大幅度及双水相区迁移幅度与盐的种类有关.

粘弹性胶束压裂液的形成与流变性质

由C16、C18烷基三甲基季铵盐和助剂配制了压裂用表面活性剂VES 60。考察了VES 60/水及其他体系形成胶束凝胶的能力。得到了一种蠕虫状胶束和一种片状胶束的环境扫描电镜照片。测定了体积分数(下同)为5%的CTAC与NaSal、NaSal+KNO3水溶液形成的胶束凝胶的粘度(70℃)随剪切速率的变化,讨论了两种盐之间的协同作用。在不同温度(10～40℃)和10s-1下,4%VES 60水溶液形成胶束的动力学包括三个阶段:链分散,低粘度;链缔合,粘度快速增大;链动态平衡,粘度基本稳定。在170s-1下4%VES 60的胶束溶液的粘度随温度升高而下降,在50～80℃区间下降幅度很小,粘度约在60mPa·s上下,在80℃以上急剧降低。20℃时4%VES 60胶束溶液的流变性符合H B模型,k′=8.664Pa·sn′,n′=0.2678,τy=5.4Pa。随表面活性剂体积分数增大(2.0%～5.0%),30℃时VES 60胶束溶液的粘弹性参数G′,G″和η 增大,tanδ减小,即弹性增强而粘性相对减弱。图5表2参6。

黏弹性表面活性剂的流变性质

合成出一种新型的16-4-16,2Br^-型双季铵盐黏弹性表面活性剂,考察了其形成胶束凝胶的能力,测定了体积分数为2%的Gemini16分别与NaSal、NH4Cl水溶液形成胶束凝胶的黏度随剪切力、温度、溶液环境的变化,还考察了Gemini16/NaSal、Gemini16/NH4Cl复配体系的流变性质。结果发现该表面活性剂体系的黏度随其浓度的增大而显著增大;使用最高温度则随着平衡反离子浓度的增大而升高;在较高温度下（40℃）胶束成胶快,且黏度稳定,4%的体系胶束黏度随温度升高有下降趋势,但50-80℃时下降幅度小,在80℃以上急剧降低;体系的表观黏度随pH值的增大而增大,pH值小于6时不增黏,pH值在6-8时迅速增黏,pH值在8-14时,增黏减缓;Gemini/NaSal的弹性模量占优势,趋向于弹性凝胶体;而Gemini/NH4Cl的弹性模量和黏性模量相差不大,弹性不占绝对优势。Gemini16/NaSal复配体系有更高的适用温度,并且有相对更高的黏度值。

烷基苯孪连表面活性剂对固体表面润湿性的影响

研究了孪连表面活性剂DSDBS-2（乙撑双十二烷基苯磺酸钠）的吸附、润湿及驱油性能。以芘为探针,用稳态荧光法测定能反映DSDBS-2在高岭土表面吸附层微极性的I3和I1值,求得DSDBS-2在溶液浓度为10 mg/L时开始在高岭土表面形成聚集体,溶液浓度为40-100 mg/L时聚集体逐渐完善,溶液浓度高于100 mg/L时形成新的聚集体。在亲水高岭土粉体表面的接触角,随溶液浓度增加先减小,在16.5 mg/L处达到最低值后由于新聚集体形成而趋于增大。由表面张力-溶液浓度曲线求得DSDBS-2的临界胶束浓度为10 mg/L。DSDBS-2可使亲水的玻片、石英片表面强亲水,接触角降至12°以下,使亲油的玻片表面变亲水,接触角降至80°以下。驱油实验温度40℃,使用长29 cm、水测渗透率0.35-0.54μm2的人造砂岩岩心,黏度15.8 mPa.s的克拉玛依七区井口脱气脱气原油,用注入水配制的DSDBS-2（40 mg/L）/HPAM（1500 mg/L）表聚二元驱油剂,该驱油剂黏度49.4 mPa.s,与原油间界面张力0.106 mN/m;水驱之后注入0.5 PV驱油剂,采收率增值分别为15.22%和16.78%（亲油岩心）,19.82%和20.13%（亲水岩心）。表聚二元驱中岩石表面润湿性的改变应予重视。

非离子表面活性剂对阴/阳离子复配表面活性剂性能的影响

以十六烷基三甲基氯化铵、烷基磺酸钠、非离子表面活性剂等为原料,制备了阴/阳离子复配表面活性剂(记为CAN),以TX-10和MOA-15为非离子表面活性剂时分别记为TCAN和MCAN。采用界面张力测试、乳化性能测试和室内岩心驱替等方法,研究了非离子表面活性剂对CAN性能的影响。实验结果表明,TX-10和MOA-15均可提高CAN的溶解性。MCAN在地层水中的溶解性更佳,浊度较低。随非离子表面活性剂含量的增大,CAN的油水界面张力呈先减小后增大的趋势。随CAN含量的增大,油水界面张力呈急剧减小后趋于平缓的趋势。TCAN降低油水界面张力的性能较MCAN好。CAN的耐盐性为70 g/L,耐Ca2+达5 g/L,抗油砂吸附性能基本满足要求。TCAN的乳化性能和驱油效率均好于MCAN,且随岩心渗透率的增大,TCAN驱油效率的增幅比MCAN大。

无磷水基金属清洗剂的研制

研究了阴/阳离子表面活性剂的复配及该体系在水基金属清洗剂中的应用,比较了马来酸酐-丙烯酸共聚物的钠盐、三聚磷酸钠与4A沸石的助洗性能。并通过试验确定了金属清洗剂的配方:AESA(C12脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵):BJH-1(脂肪胺类,自制):OP-10(辛基酚聚氧乙烯醚):M550(卤化二甲基二丙基铵丙酰铵共聚物)=6:4:4:1(摩尔比),并将其按质量比95:5加入Na-CP4(马来酸酐及丙烯酸共聚物的钠盐)及硅酸钠做助洗剂,对其5%稀释液的洗涤效果和防锈性能进行了评价。结果表明,该清洗剂具有较强的去污能力和良好的防锈性能,不含磷化物,对环境友好。

稠油驱油体系界面张力与驱油效率之间的关系研究

在55℃下研究了阴非离子表面活性剂9AS-5-0（壬基酚聚氧丙烯醚（5）硫酸钠盐）与胜利桩西脱水稠油之间的界面张力和驱油特性。稠油样取自桩106-15-X18井,含胶质沥青质20.54%,55℃密度0.9302 g/cm3,黏度238 mPa.s。不同盐（NaC l）浓度的2 g/L 9AS-5-0水溶液与稠油之间的动态界面张力,盐浓度0-80 g/L时随盐浓度的增大而降低,盐浓度80-120 g/L时随盐浓度增大而增大,随时间的变化幅度小均达不到超低值,盐浓度80 g/L时迅速达到超低值;60 m in时的平衡界面张力值,在盐浓度为1、60、80 g/L时分别为0.3050、0.0262、0.0014 mN/m。用这三个9AS-5-0溶液驱替渗透率3.0-4.0μm2、饱和原油的环氧树脂胶结岩心,段塞体积0.5 PV,最终采收率分别为38.99%、38.30%、36.81%,低界面张力体系的驱油效率反而较低。根据采收率、驱替压力与注入体积关系曲线,认为该表面活性剂体系是通过扩大波及体积提高稠油采收率的。

稠油油藏化学驱实验研究

在65℃测定0.01%RS-2(一种季铵盐表面活性剂)溶液、0.05%RS-2+0.5%Na2CO3溶液、0.05%RS-2+0.5%NaOH溶液与孤岛稠油之间的界面张力,形成的乳状液稳定性、乳化液滴直径分及3个表面活性剂体系(段塞尺寸1.0PV)填砂模型驱油效率。这3个体系的油水界面张力分别为100、10-1、10-2mN/m数量级;油水体积比1∶1的O/W稠油乳状液60min析水率分别为67%、12.5%、8%;乳化液滴平均直径分别为18、15、3μm。在均质模型中,1PV0.05%RS-2+0.5%NaOH溶液的驱油效果最好,在水驱基础上(采收率25.4%)提高采收率22.3%。在非均质模型中,0.05%RS-2+0.5%Na2CO3溶液驱油效果最好,驱替压力增幅高、持续时间长,在水驱基础上(采收率16.0%)提高采收率18.0%。认为在非均质稠油油藏中乳状液稳定、粒径稍大于高渗带孔径的化学驱油体系驱油效率更高;用非均质模型优选的稠油化学驱油体系更符合油藏实际。

二甲基二烯丙基氯化铵/丙烯酰胺共聚物的合成

以二甲基二烯丙基氯化铵为阳离子单体与丙烯酰胺共聚,氧化还原剂偶氮盐为引发体系,采用水溶液法合成高相对分子质量的阳离子型聚丙烯酰胺(PDA)。研究了温度、氧化剂、还原剂和偶氮盐引发剂用量及阳离子单体/丙烯酰胺质量比对聚合物相对分子质量的影响。结果表明,低温和高温引发反应适宜温度分别为15,50℃,氧化剂还原剂最佳质量比为7.5∶1,产品相对分子质量随阳离子单体/丙烯酰胺质量比增加而减小,氧化还原剂、偶氮盐与两种单体质量和的质量比分别为0.155%～0.187%和0.0275%～0.0415%时,合成阳离子单体与两种单体质量和的质量比为26%、30%、35%的PDA,相对分子质量分别可达1445万、1000万和910万。

用于低渗透高温油藏降压增注的表面活性剂二元体系

针对低渗高温的留西油藏,研究了碳酸钠/季铵盐表面活性剂二元体系的降压增注及驱油性能。所用季铵盐为工业品,二元体系用矿化度627mg/L的注入水配制,碳酸钠浓度为2g/L。季铵盐浓度为1.5g/L的二元体系与路44断块高凝高黏原油间的界面张力(75℃)在10-110-2mN/m范围,该体系在120℃热老化13天后界面张力稳定在10-2mN/m;该体系在路44断块岩心片上的接触角为10.2°(注入水为56.7°);含黏土9%的岩心粉在该体系中的膨胀率降低17.24%。在80℃下,注水引起气测渗透率1.26×10-34.64×10-3μm2的油饱和天然岩心注入压力大幅升高,连续注入季铵盐浓度0.52.0g/L的二元体系时,注入压力下降并趋于平稳,当季铵盐浓度为1.5g/L时压降率最大(38.78%),采收率增幅也最大(9.84%);在水驱之后注入1.5g/L季铵盐的二元体系,压降率和采收率增幅均随注入量增大(0.52.0PV)而增大,注入量1.0PV时压降率较高(27.32%)而采收率增幅为20.51%,十分接近最高值。

棕榈酸阳离子双酯表面活性剂的合成及表面性能

实验以棕榈酸和2,3环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)为原料,制备中间体单酯表面活性剂氯化3-棕榈酰氧基-2-羟基丙基三甲基铵(CMESA),再与棕榈酰氯反应合成双酯表面活性剂氯化2,3-二(棕榈酰氧基)丙基三甲基铵(CDESA)。讨论了反应溶剂、缚酸剂种类对终产物CDESA收率的影响,经正交试验确定其最佳合成条件为:1,4-二氧六环为反应介质,用量40 mL,n(CMESA):n(棕榈酰氯):n(吡啶)=1:1:1,加热回流5 h,CDESA收率为92%,纯度大于95%。

脂肪酸盐-烷基吡啶盐混合体系的双水相

研究了脂肪酸盐和烷基吡啶盐混合水溶液中双水相的形成规律和性质．考察了形成双水相的组成范围和烷基碳链长的影响。测定了两相的密度及化学组成．应用电子显微镜观察了两相的微观结构．结果表明，两相均存在囊泡结构．两相含水均在95％以上．上相为表面活性剂富集的囊泡絮凝相，浓度远远大干下相，相差均在二十倍以上．下相为含有分散的囊泡的表面活性剂稀溶液．

乙醇/水体系中改性蚕丝织物的活性染料染色动力学和热力学

为进一步提升蚕丝织物的染色深度,利用活性红3BS在乙醇/水体系中对经阳离子表面活性剂改性的蚕丝织物进行染色,分析了染色温度、pH值、染料用量和染色时间对改性蚕丝织物性能的影响,同时也探究了改性蚕丝织物在乙醇/水体系中的动力学和热力学机制。试验结果表明:染色温度是影响改性蚕丝织物K/S值、明暗值、红绿值、黄蓝值和总色差值最大的因素,且随着染色温度的升高,染色速率常数先增大后降低,饱和吸附量逐渐增大,而半染时间、染料分配系数和标准亲和力逐渐减小;改性蚕丝织物的染色焓为-28.693 kJ/mol,染色熵为-0.066 kJ/(℃·mol),改性蚕丝织物在乙醇/水中的染色过程为放热反应;改性后的蚕丝织物染色深度有所提升,各项染色牢度基本未发生变化。

粒子群优化算法(PSO)在四元体系Na^+,K^+//Cl^-,SO_4^(2-)-H_2O 323K相平衡计算中的应用

最优粒子群算法(PSO)近年在非线性方程模拟计算中广泛应用。应用文献报道的Pitzer方程参数与温度的关联方程计算了323 K时该四元体系中有关盐的Pitzer方程单盐参数、混合离子相互作用参数和盐的溶解平衡常数K,在此基础上应用Matlab工程计算软件和粒子群优化算法(PSO)编写了相应的Pitzer方程计算程序,对323 K时四元体系Na^+,K^+//Cl^-,SO_4^(2-)-H_2O的溶解度数据进行理论模拟计算,并用计算出的溶解度数据绘制出该四元体系323 K时的相图。计算结果表明,溶解度的模拟计算值与实验值吻合较好,验证了该算法的适用性和实验数据的可靠性,同时也表明含有合理Pitzer模型参数的PSO算法程序可以计算多温条件下的水盐体系相平衡关系。

N-烷基-N-(2-羟乙基)-N,N-二甲基溴化铵与十二烷基硫酸钠复配系统的双水相

合成了N-十二烷基-N-(2-羟乙基)-N,N-二甲基溴化铵、N-十四烷基-N-(2-羟乙基)-N,N-二甲基溴化铵和N-十六烷基-N-(2-羟乙基)-N,N-二甲基溴化铵等3个季铵盐阳离子表面活性剂.研究了它们以及N-十六烷基-N,N,N-三甲基溴化铵(CTAB)与阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)复配系统在313.15K时的双水相行为.复配系统在两个非常狭窄的区域能形成双水相,两相区近似以等摩尔线为中心对称分布,随着阳离子表面活性剂碳链长度的增长,富含阳离子表面活性剂的双水相区向阴阳离子表面活性剂摩尔比减小的方向稍有移动.