海水条件下延展型表面活性剂降低界面张力性能研究

为系统探究海水条件下延展型表面活性剂降低界面张力的结构-性能关系,本研究选取不同结构的延展型表面活性剂进行了界面张力测试,并分别考察了疏水烷基链长、烷基支链化、氧丙烯(PO)基团数、氧乙烯(EO)基团数对降低界面张力能力的影响。结果表明,通过增加烷基链长和疏水基支链化,对界面张力降低能力影响幅度小,不能达到超低数值(<10^(-2)m N/m)。PO数是影响延展型表面活性剂降低界面张力能力的关键因素,通过长PO链段螺旋卷曲,增大疏水基尺寸,在适宜的亲水亲油平衡条件下,可以将界面张力降至10^(-3)m N/m数量级。EO基团增加不利于分子在界面上紧密排列,造成界面张力升高。原油组分在界面上的竞争吸附不利于界面张力降低,PO数增加,与原油的界面张力逐渐降低。该类表面活性剂在海水条件下依然具有高界面活性,适用于海上油藏化学驱提高采收率。

烷基糖苷和醇醚糖苷对辽河稠油的界面张力的影响研究

利用旋转滴界面张力仪,研究了在增加环氧乙烷基团(EO)的情况下,烷基糖苷与醇醚糖苷单独使用对正构烷烃及辽河原油之间的界面张力的影响、在复合体系下对界面张力的影响;考察了表面活性剂质量分数、一价与二价离子浓度和EO基团对体系动态界面张力的影响。结果表明,两种糖苷型表面活性剂可以与十二烷基苯磺酸钠产生较强的协同作用,同时EO链可以调节表面活性剂的亲水亲油平衡值,使得表面活性剂在界面处排列更紧密;矿化度的增加可以压缩双电子层,使得界面处分子紧密排布,降低界面张力。在适当的矿化度条件下,复配表面活性剂系统可以与辽河稠油间产生超低界面张力。

温度对聚甲醛/聚丙烯共混物流变性能及界面张力的影响

使用旋转流变仪测试聚甲醛(POM)及聚丙烯(PP)的稳态流变性能,研究温度为190~210℃、剪切速率(γ)为10^(-3)~10^(0)s^(-1)条件下PP和POM的剪切黏度(η)及黏流活化能(△E_(η))随γ及温度的变化规律;制备POM/PP共混物,采用DDR-IFR法研究190~210℃下POM/PP共混物的界面张力随温度的变化规律。结果表明:PP与POM熔体的η均随着的提高呈现出下降的趋势,符合非牛顿流体中假塑性流体的流变规律;在相同γ下,PP熔体的η随温度上升而降低的现象较为明显;PP和POM的△E_(η)均随γ的增大而降低,并且呈现出良好的线性变化关系,相比POM,PP的△E_(η)随γ的变化较为明显;在温度为190~210℃,POM/PP共混物的界面张力随温度的上升而降低,并且呈现良好的线性变化关系,线性相关系数为-0.49 mN/(m·℃)。

改性聚丙烯酰胺降低油水界面张力行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法,从原子分子层次考察部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)以及改性HPAM的界面活性。结果表明:HPAM降低油水界面张力能力极其有限,而引入疏水基团后的HPAM具有较好的降低界面张力效果;改性HPAM的疏水基团增强与油相的作用,并在界面处形成致密的聚合物膜,增加油水界面层厚度,隔离油水相接触,从而降低油水接触形成的界面张力;盐离子的存在增加油水界面张力,改性HPAM引入的磺酸基团具有较好的抗盐能力,可以降低界面处盐离子的聚集,从而减弱盐离子对界面张力的影响。

层内自生低界面张力泡沫调驱技术研究与应用——以渤海KL油田A20井组为例

针对渤海KL油田A20井组平面注水突进、纵向吸水不均及常规调剖体系难以注入等问题,开展了层内自生低界面张力泡沫调驱性能评价实验。采用界面流变仪、泡沫扫描仪和泡沫调驱动静态评价装置等设备,筛选优化了层内自生低界面张力泡沫体系的组成药剂及最佳复配浓度比,并采用多功能物理模拟驱替装置考察了该体系的动态调驱性能。结果表明:优选组成药剂及配比为10%生气药剂A+10%生气药剂B+2%释气药剂C+0.5%起泡剂PA-5+0.3%稳泡剂PJ(质量浓度),该复配体系可在可视化填砂管中稳定生泡;一维填砂管驱油效率可在水驱的基础上提高19.1%;非均质填砂管并联驱油时,注入复配体系可进一步驱洗高渗填砂管残余油并有效封堵高渗通道,扩大低渗填砂管的波及系数,分液率从0增至34%。从矿场实践来看,A20井组实施层内自生低界面张力泡沫调驱作业后,生产曲线呈含水下降、产油上升的形态,3个月内累计增油2007.29 m3,初步说明层内自生低界面张力泡沫调驱技术在海上油田具有广阔的推广应用前景。

纳米颗粒间相互作用对油-水界面张力的影响机制

为了研究油-水界面上纳米颗粒的动态吸附过程及其对界面张力的影响,采用耗散粒子动力学模拟方法,建立纳米颗粒在油-水界面物理模型,研究单颗粒的吸附动力学过程及多颗粒相互作用对界面张力的影响机制。结果表明:单颗粒在油-水界面的吸附分为自由扩散、界面吸附、动态平衡3个阶段;单颗粒吸附过程自由能变化远大于颗粒的动能,颗粒吸附可自发、快速进行,且吸附后能稳定在界面上;多颗粒间的相互作用力随颗粒间距离的增大而振荡衰减,这是由颗粒间的溶剂粒子所产生的溶剂化效应所致;当颗粒间相互作用为引力时,界面张力增大,当颗粒间相互作用为斥力时,界面张力减小。

不同检测方法对电气绝缘油界面张力的影响

文章对比了国内外变压器油界面张力的检测方法,并考察了不同方法界面保持时间对界面张力的影响。从试验结果看,无论是新油还是老化油,界面张力值均随着界面保持时间的增加呈下降趋势,并且老化油受时间影响更为敏感。在实验室实际工作中,为了减小因测试时间不同而引起的误差,得到较为有效的数据,同时又能快速进行检测,建议采用接近平衡状态条件下的IEC 62961方法进行变压器油界面张力的检测。

表面活性剂对油湿性致密砂岩渗吸作用与界面协同效应

为探索不同表面活性剂对油湿性致密储层的渗吸排油效果,系统对比阴离子、非离子、阳离子和两性离子4大类型17种表面活性剂渗吸排油效率,分析不同类型活性剂对致密储层渗吸排驱效果的差异及其机制,开发致密储层高效排驱的表面活性剂配方,确立致密储层高效排驱对表面活性剂界面张力和接触角性能的界限。结果表明:试验条件下阴离子、非离子表面活性剂对致密岩心的渗吸排油效率在18.4%~27.2%,显著高于阳离子、两性离子表面活性剂的0~2.4%;阳离子和两性离子表面活性剂不适宜单独作为油湿性致密储层的渗吸排油剂;润湿性调控能力是表面活性剂产生高效渗吸排油的主要原因,界面张力和接触角存在协同效应;复合渗吸排油剂渗吸排油效率超过38%;表面活性剂对致密储层高效渗吸排油的接触角和界面张力分别为15°~35°、0.1~2 mN·m^(-1),对应的N^(-1)B大于15,毛管力是渗吸排油的主要动力。

两亲SiO_(2)纳米颗粒的制备和界面扩张流变行为研究

制备了一种两亲SiO_(2)纳米颗粒,借助红外光谱及接触角测量证实了相关基团在SiO_(2)纳米颗粒表面的成功接枝,探究了其界面活性和界面扩张流变行为。通过动态界面张力测量及小幅正弦振荡实验发现,两亲SiO_(2)纳米颗粒相比亲水和疏水SiO_(2)纳米颗粒能够更稳定地吸附在界面形成一层吸附膜,降低界面张力,同时由于其扩散交换速度较慢,界面扩张模量大于亲水和疏水SiO_(2)纳米颗粒。进一步的大幅线性压缩实验发现两亲SiO_(2)纳米颗粒在表面比为0.35时其界面吸附量会发生激增,扩张模量迅速增大,其形成的界面膜具有抵抗较大程度形变的能力。

低界面张力黏弹流体驱油效果评价及微观驱油机理

特低渗油藏储层物性差、层间非均质性强,注水开发过程中普遍存在含水率上升快,产量递减严重等问题,为进一步改善特低渗透油藏水驱开发效果,开展了低界面张力黏弹流体驱油研究。采用岩心驱油实验评价低界面张力黏弹流体驱油效果,并利用微观可视模拟技术研究低界面张力黏弹流体微观驱油机理。结果表明,岩心单管和双管驱油实验水驱结束,转注低界面张力黏弹流体后,采收率分别提高了7.47%、23.14%;低界面张力黏弹流体的注入可对驱油剖面进行有效调整,增加原油动用程度;水驱后剩余油主要以簇状、孤岛状、膜状、盲端状以及柱状5种形式存在,簇状剩余油所在比例最大;低界面张力黏弹流体可通过增黏、屏蔽暂堵、乳化以及岩石表面润湿性改变等多种作用机制协同,将水驱后剩余油以“塞流式”或乳化分散形成小油滴被夹带渗流运移产出,具有较好的流度控制和洗油能力,在特低渗油藏开发中具有优异的潜在应用前景。

基于KPCA-SSA-ENN的变压器油界面张力预测

针对目前变压器油界面张力的传统检测方法检测时间长、成本高等问题,提出了基于多频超声检测技术和人工智能算法的界面张力预测方法。对选取的175组变压器油样进行圆环法界面张力检测和多频超声波检测,分析了多频超声波信号的幅频响应、相频响应和界面张力之间的相关性。通过核主成分分析(KPCA)预处理多频超声波数据,划分样本集为140组的训练集和35组的测试集,并建立麻雀搜索算法(SSA)优化Elman神经网络(ENN)的界面张力预测模型,预测平均相对误差为6.53%,预测准确率达到93.47%。

低界面张力小分子驱油剂提高低渗透油藏采收率技术

针对低渗透油藏注入性差、洗油效率低,水驱无法有效提高采收率等问题,提出了一种低界面张力小分子驱油剂(LST溶液)提高低渗透油藏采收率新技术,评价了该驱油剂的界面活性、增黏性、乳化性、润湿性及其油藏环境适应性和驱油效果。结果表明,该驱油剂具有良好的界面活性和增黏性。在6788.23 mg/L的矿化水中,质量分数为0.4%时的LST溶液的油水界面张力为0.012 m N/m,且黏度与油藏原油黏度(3.4 m Pa·s)相近。LST溶液具有较好的油水乳化能力,可改善油藏水润湿性。在47.2℃、油水比为1∶1的条件下,LST乳状液的稳定时间为120 min。岩心经LST溶液处理后,水相接触角由57.0°降至12.5°,油相接触角由24.3°增至38.6°。LST溶液具有良好的静态抗吸附性能,经岩心3次吸附后,LST残液与原油间的界面张力仍能达到10^(-2)m N/m数量级,黏度达2.895 m Pa·s,乳状液静置10、120 min的析水率分别为38.6%、73.4%。LST溶液的耐盐性能较好。在矿化度为16570 mg/L的环境下,其油水界面张力低于7×10^(-2)m N/m、黏度为3.06 m Pa·s。LST溶液的驱油效果较好,可有效封堵高渗透孔道,启动低渗透孔道残余油。注入0.4 PV 0.4%LST溶液可使均质岩心(0.05μm^(2))的水驱驱油效率提高11.21百分点,非均质岩心(级差3~10)水驱后的综合采收率提高6.55百分点~19.41百分点。LST溶液可以实现低剂量或低成本有效提高水驱采收率,在低渗透非均质油藏化学驱提高采收率方面具有较好的应用前景。

采空区碳封存条件下CO_(2)-水界面特性及溶解传质规律

采空区CO_(2)封存作为解决煤炭行业碳排放难题的重要负碳技术储备,在采空区废弃资源二次利用、CO_(2)封存等方面具有广泛的应用前景。利用原位界面张力测定仪开展了不同温压、地层水矿化度及阳离子溶液类型对CO_(2)地层水系统的界面张力(IFT)影响规律实验,明晰了CO_(2)注入含水碎胀煤岩体中的气液界面扩散效应,并将基于统计缔合理论结合兰纳−琼斯势能模型的状态方程(SAFT-LJ状态方程)与密度梯度理论(DGT)结合预测了IFT理论值;利用自主研发的地质封存地化反应模拟实验平台对相同条件下的CO_(2)溶解性进行了探究实验,得到了采空区储层环境下CO_(2)溶解度变化特征,采用D-S模型计算了对应CO_(2)溶解度理论值。实验结果表明:环境温度一定时,采空区储层压力与IFT呈线性负相关关系,储层温度升高,IFT相应增加,但变化幅度较小;温压条件一定时,矿化度与IFT存在正相关性,且在本实验范围内,低压、高温、高矿化度会促使IFT升高;CO_(2)−盐溶液之间的IFT呈现出随着阳离子价态升高而增大的现象(K^(+)<Na^(+)<Ca^(2+)<Mg^(2+));采空区储层压力与CO_(2)溶解度呈正相关关系,当温度为25℃、纯水条件下,压力由0.5 MPa增至2.5 MPa,对应CO_(2)溶解度由0.1627 mol/kg升至0.7141 mol/kg;CO_(2)溶解度随着温度与矿化度的升高而降低;相同质量分数下,一价阳离子溶液(NaCl、KCl)比二价阳离子溶液(CaCl_(2)、MgCl_(2))可溶解更多的CO_(2)。注入采空区中的游离相CO_(2)克服界面张力通过扩散溶解传质作用打破了采空区地层的地球化学平衡,通过明确环境温压条件、采空区水环境对IFT及CO_(2)溶解度的影响规律,阐明CO_(2)地层水气液界面效应及溶解传质机理,以期为采空区CO_(2)封存安全性及封存量评估提供理论基础。

低界面张力起泡剂的泡沫性能、油水界面活性及堵水驱油性能

采用Teclis泡沫扫描仪以及TX-500C型旋转滴界面张力仪测试了3种低界面张力起泡剂的泡沫性能和油水界面活性,并对优选的起泡剂进行了驱油试验。结果表明:AUDB型起泡剂的综合泡沫性能以及油水界面活性最优,其在质量分数为0.16%时的起泡体积达122 mL、半衰期达106 min、泡沫综合指数达9 762 mL·min、油水界面张力达0.013 7 mN/m;AUDB型起泡剂具有良好的封堵能力以及洗油能力,向岩心注入0.3 PV的AUDB型起泡剂后,其含水率下降了24.8%,采收率提高了10.4%。

延展型表面活性剂降低界面张力的机理研究

为了研究新型延展型表面活性剂的构效关系和其降低油水界面张力的机理,采用旋转滴界面张力仪测定了在一定质量浓度的13-P系列(I-C_(13)(PO)_(x)S,x=5、10、15、20)与不同质量分数NaCl和正己烷(n-C6)到正十四烷(n-C14)条件下的等效烷烃数最小值(nmin)。结果表明,在高PO数(x=15、20)时,n_(min)随着NaCl质量分数的升高而增大;在低PO数(x=5、10)时,n_(min)随着NaCl质量分数的升高而减小。由此可以看出,在亲水亲油平衡效应和亲水疏水基尺寸匹配效应中,二者共同作用;在低PO数时,亲水疏水基尺寸匹配效应起主导作用;在高PO数时,亲水亲油平衡效应起主导作用。

纳米颗粒对原油-CO_(2)体系界面张力的影响

注CO_(2)开发含沥青质油藏会导致沥青质沉淀,造成储层堵塞,而注入纳米颗粒能够有效抑制沥青质沉淀。在明确原油注CO_(2)产生沥青质沉淀特征的基础上,选取不同地区4种沥青质质量分数的原油,分别测定了无机纳米颗粒SiO_(2)、金属氧化物纳米颗粒Co_(3)O_(4)和Fe_(3)O_(4)作用下的CO_(2)与原油的界面张力,并评价了原油性质对纳米颗粒性能的影响。结果表明:原油中沥青质沉淀量随压力的增加而增大,CO_(2)与原油间界面张力随压力的增加呈现出先快速下降后逐渐变缓的趋势,对应的一次接触最小混相压力也随沥青质沉淀量的增加而增大;纳米颗粒具有较高的表面活性和比表面积,能够吸附沥青质颗粒,抑制沥青质聚集,有效降低油气体系界面张力,其中纳米颗粒性能高低依次为无机纳米颗粒SiO_(2)、金属氧化物纳米颗粒Co_(3)O_(4)和Fe_(3)O_(4);纳米颗粒性能随原油黏度和沥青质质量分数的增加而变好,随原油中硫质量分数的增加而变差。研究成果为改善CO_(2)驱替效果和抑制沥青质沉淀提供了参考和借鉴。

渤海某油田驱油用超低界面张力表面活性剂研究

目的为改善渤海X油田注水开发效果,对该油田进行了驱油用超低界面张力表面活性剂研究。方法在分析油田原油饱和分和芳香分碳原子数分布基础上,结合“相似相溶”原理和疏水端空间位置互补效应,对表面活性剂进行优选和复配。结果从5种表面活性剂中优选出了十六烷基二甲基甜菜碱和烷基糖苷APG1214两种表面活性剂,二者按最佳质量比1∶2复配后可获得超低界面张力表面活性剂。该表面活性剂在岩心中滞留损失率小,仅为11.2%;在质量分数为0.1%~0.3%时,原油的乳化和破乳率均高于90%;当质量分数为0.20%时,可在水驱基础上提高原油采收率9.4%。结论复配表面活性剂降水增油效果明显,可用于实现油田水驱后“挖潜提采”的目的。

黏弹性液滴界面张力数值模拟及实验测量

两种不相容聚合物界面张力的测量多集中在理论和实验层面,缺少适用于工程应用系统设计的数值模拟方法。通过椭球液滴回缩法测量了聚苯乙烯(PS)与茂金属催化的乙烯-辛稀共聚物(POE)之间的界面张力,并运用数值模拟软件中的非牛顿流体模型对实验过程进行仿真,验证两种方法测量界面张力的吻合性。在此基础上,考察了同一聚合物体系下分散相与连续相的黏度比对界面张力的影响。结果表明,数值模拟方法测量界面张力与实验数据吻合较好,说明了该方法的可靠性。PS/POE体系在230℃下的界面张力值为0.397 mN/m,同时,聚合物系统的黏度比对界面张力有显著正影响。

低渗储层渗吸剂界面性能与组分分离

对石油磺酸盐WPS-D和十八烷基二甲基甜菜碱复配的渗吸剂进行界面张力测试,得出0.3%浓度8∶2比例下的渗吸剂达到超低界面张力(<1.0×10^(-3)mN/m),0.4%和0.5%浓度比例为9∶1的体系接近超低界面张力。采用制备色谱与质谱相结合,对石油磺酸盐WPS-D进行组分分离,并结合界面张力测试结果,考察不同组分的界面活性。结果表明,石油磺酸盐分离出5种结构组成差异较大的不同组分;以重烷基苯磺酸盐为主,C_(17)~C_(19)烷基苯磺酸盐达到超低界面张力并维持,C_(18)~C_(24)的烷基苯磺酸盐接近超低界面张力后反弹,得出提供界面活性的主要组分是C_(17)~C_(19)磺酸盐。

界面性质对表面活性剂洗油效率影响研究

表面活性剂通过改变油-水-岩石界面性质,可以提高稠油流动能力,促进采收率的提高。然而,界面相互作用力的改变对洗油效率和采收率的影响难以精确量化。提出了一种激光共聚焦成像及图像处理的方法分析洗油前后原油的分布,并计算洗油效率。实验及计算结果显示,界面张力对洗油效率的影响较小,而系统润湿性和黏附功的影响更为显著。黏附功结合了表活剂对界面张力和润湿性的影响,是表活剂评价和筛选的一个重要参数。另外,固体表面的润湿反转使得表活剂的洗油效率随时间发生了改变。将洗油实验和激光共聚焦成像及图像处理相结合,精确计算了洗油效率,揭示了界面性质对洗油效率的影响,对化学驱提高稠油采收率具有重要指导意义。