羧基甜菜碱型氟碳表面活性剂的合成及其泡沫性能研究

本文在碱性条件下将N,N-二甲基-1,3-丙二胺乙内酯季铵盐与全氟己基乙基磺酰氯反应制备了一种新型羧基甜菜碱型氟碳表面活性剂,即全氟己基乙基磺酰胺丙基乙羧基甜菜碱(FTAB)。利用全氟烷基链的“三高”、“两憎”优势,详细研究了FTAB的表面特性,特别是FTAB作为起泡剂时产生泡沫时的抗盐性能和耐油性能。研究结果表明FTAB在NaCl溶液浓度达到20 g·L^(-1)、煤油含量达到30%、环己烷含量达到50%时,该氟碳表面活性剂均具有良好的泡沫持续性和起泡性能。

羧基甜菜碱-烷醇酰胺复配体系界面张力研究

研究了以不同比例复配的羧基甜菜碱/烷醇酰胺体系与临盘原油的动态界面张力,筛选出了适用于临盘凝油的表面活性剂体系。结果表明,单一的烷醇酰胺或甜菜碱与临盘原油间的界面张力值达不到超低值;而两种活性剂以1∶1和2∶1进行复配时,具有明显的协同效应,在总浓度为0.005%～0.2%范围内,油水界面张力值可降低到10-4 mN/m数量级,且经过石英砂静态吸附后,复配体系具有较好的低界面张力性能,是一种具有现场应用价值的表面活性剂体系。

新型羧基甜菜碱BS13表面活性剂体系的界面张力及驱油效果

测定新型羧基甜菜碱BS13及其复配体系的界面张力,研究加入磷酸钠对体系界面张力的影响,确定体系中BS13及磷酸钠的最佳比例;应用复配体系进行驱油效果的评价,并同现场常用的强碱三元体系的驱油效果进行对比.结果表明,BS13复配体系的驱油效果好于现场常用的强碱三元体系的驱油效果.

无碱表面活性剂羧基甜菜碱表/界面性能研究

研究了自制的含双键羧基甜菜碱BC的表面性能和无碱条件下与大庆原油间的界面性能。45℃时,BC的临界胶束浓度(C_(cmc))为1.02×10^(-5)mol/L,γ_(cmc)为29.603 mN/m。油水来源为大庆一厂时,在BC质量分数为0.05%~0.20%时,BC一元体系、BC/0.09%部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)二元体系采出水溶液与原油和模拟原油间的界面张力均达到10^(-3)mN/m数量级,单一活性剂体系与模拟原油间界面张力降幅大于相应的原油结果,二元体系达到超低界面张力的时间比一元体系长。油水来源为大庆三厂时,BC一元体系采出水溶液与原油达到超低界面张力,且45℃老化160 d的界面张力仍保持在10^(-3)数量级,稳定性较好。

聚合物/羧基甜菜碱二元复合体系驱替水驱后残余油的机理

实验研究在30℃下进行。实验聚表二元复合体系为1.0 g/L HPAM、2.0 g/L羧基甜菜碱在矿化度3.7 g/L的模拟大庆油田采出水中的溶液,与模拟大庆油(黏度10 mPa.s)间的界面张力为5.8×10-3mN/m,1-1000 s-1范围的表观黏度与1.0 g/L HPAM溶液十分接近。在玻璃刻蚀大庆油藏仿真均质微观模型上,水驱20 PV的采收率为55.795%,注入20 PV二元体系使采收率增加39.724%;在二元复合体系驱替过程中,注入、采出口之间主流区域内的水驱后残余油在二元复合体系作用下发生变形,伸长并形成油丝,主要以油丝的形式被驱出;过渡区和边角区的残余油则主要以W/O乳状液的形式被驱出。W/O乳状液中的乳化水滴通过圈闭、Y型孔道挤压及水滴变形、断裂这3种方式形成并汇集为比较连续的W/O乳状液流,二元复合体系以W/O乳状液的形式由主流区扩展到两侧的过渡区,再进入边角区,启动死油区的残余油,从而扩大了波及体积,提高了驱油效率。图5参11。

羧基甜菜碱型亲水作用色谱柱的制备及性能研究

以甲基丙烯酰氧乙基二甲基乙酸铵(CBMA)为功能单体,利用表面引发原子转移自由基聚合(Surface-initiated atom transfer radical polymerization,SI-ATRP)技术,将CBMA接枝到硅胶表面,得到接枝聚合物CBMA的亲水作用色谱固定相(Silica-CBMA)。通过改变SI-ATRP反应体系中单体的浓度,制备了3种不同接枝量的亲水作用色谱固定相。考察了Silica-CBMA固定相对有机酸类化合物的分离性能以及流动相中pH值、盐浓度、水含量等因素对溶质保留行为的影响。结果表明,在亲水作用色谱模式下,Silica-CBMA固定相对有机酸类化合物的分离是离子交换作用与亲水作用的混合色谱模式。流动相中盐浓度增大,溶质保留减弱,符合离子交换作用特征;固定相和溶质的离子化程度受流动相pH值影响较大,pH值增大,溶质保留增强;而溶质的保留时间随流动相水含量增加而降低则是典型的亲水作用色谱特征。使用自制Silica-CBMA柱,建立了芦丁片中维生素C、芦丁含量的亲水作用色谱测定方法,操作方法简单,为强极性样品的分离测定提供了新方法。

羧基甜菜碱型两性离子聚氨酯水凝胶的制备及水下抗原油黏附性能

通过4-溴丁酸乙酯和N-甲基二乙醇胺之间的亲核取代反应制备得到季铵离子型二元醇.以季铵离子型二元醇与六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体为基本原料,通过聚加成反应制备得到聚氨酯预聚体.进一步经碱性水解等过程后制备得到不同水解时间的羧基甜菜碱型两性离子聚氨酯水凝胶(CBPU).结果表明,水解60 min后的羧基甜菜碱型两性离子聚氨酯水凝胶不仅具有较好的机械性能,而且对十六烷、煤油、石油醚、异辛烷甚至原油的水下油接触角(UOCA)均达160°以上,水下油黏附力均为0.该羧基甜菜碱型两性离子聚氨酯水凝胶在防油涂层、油水分离膜以及防污减阻等方面均具有重大的应用前景.

聚氧乙烯化羧基甜菜碱的性能研究

对自制的在疏水碳链与亲水基团间嵌插有聚氧乙烯片段的非离子/两性离子型表面活性剂聚氧乙烯化羧基甜菜碱(EBS)的性能进行了研究,并对其结构作了表征。用吊环法测得了EBS在25℃时的γ-lg c曲线,得到EBS的cmc为1.12×10-4mol·L-1;与结构相近的十二烷基二甲基羧基甜菜碱(BS-12)相比,两者抗硬水性能相当,但是EBS的耐盐(NaCl)性、钙皂分散力、泡沫和润湿性能明显更好。

双十二烷基甲基羧基甜菜碱在水溶液中的胶束化研究

采用表面张力法和荧光探针法研究了25℃下双十二烷基甲基羧基甜菜碱(diC12B)在水溶液中的临界胶束浓度(cmc)和胶束聚集数(Nm)。结果表明,用2种方法测得的cmc值基本一致,分别为3.7×10-6和3.5×10-6mol.L-1;与十八烷基二甲基羧基甜菜碱(cmc为4.2×10-6mol.L-1)相比,diC12B具有更强的亲油性,但cmc值相当,表明双长链烷基在一定程度上具有抑制胶束形成的作用。由于具有双长链烷基,diC12B的水溶性较差,其单一体系的Nm不便测定,通过将其与同类物质十二烷基二甲基羧基甜菜碱混合,可以测得混合胶束的Nm随体相中diC12B摩尔分数的变化,外推得到单一diC12B的Nm=65,这一Nm值明显大于具有类似结构的阳离子表面活性剂双十二烷基二甲基溴化铵的Nm=29,表明diC12B分子在胶束中的排列比阳离子表面活性剂更为紧密,这一特征与其在水/空气界面的单分子层中紧密排列、具有较小的分子截面积相符合。

自动电位滴定法定量测定烷基羧基甜菜碱类表面活性剂含量

研究了酸化剂种类、酸化温度及时间等对电位滴定法测定烷基羧基甜菜碱含量的影响。结果表明,酸化剂的pH,酸化温度和时间等对测定结果有显著影响,关键是保证甜菜碱分子的完全酸化。以pH=3的醋酸-醋酸钠缓冲溶液作酸化体系,于70～80℃下酸化2～3 h后用十二烷基硫酸钠(SDS)进行电位滴定,对C12-C18单长链烷基甜菜碱以及双十二烷基甜菜碱都能得到满意的结果,回收率达到97%～102%。以硫酸作酸化剂,将pH提高到2左右,于室温下酸化1 h后滴定,亦可得到满意的结果。对工业级甜菜碱样品,其中的游离叔胺在测定条件下也定量参与滴定反应,所得结果为甜菜碱和相应叔胺的总量,由于叔胺含量能用独立的方法测出,借助于电位滴定可以测出甜菜碱含量。

适用于低渗透高盐油藏的醇醚磺酸盐与甜菜碱表面活性剂复配增注体系

低渗油藏具有孔喉半径小、渗透能力低、吸水能力差等特点,导致化学驱油效果不理想。针对该问题,在十二醇中引入环氧丙烷和环氧乙烷,并经磺化得到醇醚磺酸盐(DP6E6S),构建了DP6E6S与C16羧基甜菜碱(PNC)表面活性剂的复配体系,评价了该体系的表/界面性能、老化性、吸附性、润湿性和乳化性能,并通过岩心流动实验研究了复配体系的增注性能。结果表明,PNC与DP6E6S具有较强的协同作用,与单一表面活性剂相比,可以有效降低临界胶束浓度和表面张力,提高乳液的稳定性和抗吸附性能。PNC与DP6E6S复配物质的量比为1∶1和2∶3的表面活性剂体系具备较强的抗老化性能,能在较宽的盐度范围(5%~10%)内将油水界面张力维持至10-3mN/m,在60℃下老化30 d后的油水界面张力无明显变化。随着盐度增加,由复配表面活性剂制得的乳液会经历从Winsor I到WinsorⅢ再到WinsorⅡ的相转变过程,中相乳液体积较大,乳液稳定性好。Na Cl加量为8%时,配比为1∶1和2∶3的复配表面活性剂乳液的平均粒径均达到最小值,分别为7.52、10.01μm。此外,该配比下的复配表面活性剂溶液还具有良好的增溶效果,油增溶量分别高达68、64 mL/g。具有低界面张力和高润湿角的PNC/DP6E6S复配体系有利于低渗透储层的降压增注。与水驱相比,配比为1∶1和2∶3的表面活性剂体系的降压率分别可达到28.9%和23.9%,采收率提高21.85百分点和18.92百分点。PNC、DP6E6S配比为1∶1的复配表面活性剂体系降低毛细管力的能力强于配比为2∶3的体系,降压增注效果更好。

油酸酰胺丙基甜菜碱的合成与性能

以油酸、N，N-二甲基-1，3-丙二胺与氯乙酸钠为原料合成了油酸酰胺丙基甜菜碱，并评价了其表／界面性能和增黏性能。研究了反应温度、反应时间和物料比对酰胺化反应的影响。结果表明，在反应温度160℃，反应时间7h，n（N，N-二甲基-l，3-丙二胺）：n（油酸）=1：1条件下，油酸转化率为96．0％；季铵化反应在／Z（油酸酰胺丙基叔胺）：n（氯乙酸钠）=1：1．05，回流反应6～8h条件下，油酸酰胺丙基叔胺转化率为90．6％。采用FTIR和ESI—MS对中间体和目标产物进行了表征确定了化合物结构。油酸酰胺丙基甜菜碱的临界胶束浓度（clnc）为1．21×10～mol·L-1，对应的表面张力γmax为30．94mN·m-1，最小烷烃碳数nmin为16，可与苏丹高温油藏原油达到10～mN·m-1数量级的超低界面张力，且具有明显的增黏性能。

亲水基尺寸对芥酸甜菜碱吸附膜性质的影响

为揭示甜菜碱的表面吸附机制,利用气泡外形分析方法,研究亲水基团尺寸不同的表面活性剂芥酸羧基甜菜碱(EDAC)和芥酸磺基甜菜碱(EDAS)的表面吸附膜的流变性质,考察时间、频率和浓度等因素对表面扩张模量的影响。结果表明:EDAC和EDAS分子中具有较大的亲水基团,其平铺在溶液表面上,形成的吸附膜以弹性为主;EDAS的亲水基团尺寸较大,其吸附膜的性质在临界胶束浓度(CMC)前主要由膜结构决定,且EDAS吸附膜的弹性更强,扩张模量数值最高达50 mN/m,明显高于EDAC的35 mN/m;说明较大的亲水基团尺寸有利于甜菜碱吸附膜强度的增大。

胜利油田无碱复合二元驱油体系的研制与性能评价

为降低无碱二元复合驱的油水界面张力,同时保持聚合物溶液的黏度,针对胜利ST油田的地层条件,研究了表面活性剂油酸酰胺羧基甜菜碱(OAB)、烷醇酰胺(WCXA)对疏水缔合聚合物(AP)溶液的黏度及其与胜利油田原油界面张力的影响,评价了复合表面活性剂与AP组成的二元驱油体系的驱油性能。结果表明,单一的WCXA或OAB与AP组成的二元体系与原油间的界面张力达不到超低值。WCXA与OAB复配可产生协同效应,增加WCXA的比例可以提高体系的黏度保留率,而增加OAB的比例有利于油水界面张力的降低。当WCXA与OAB复配质量比为3∶1、复合表面活性剂加量为0.1%~0.4%、AP加量为0.15%~0.25%时,油水界面张力值可在2 h内降至10^-3m N/m数量级,且体系黏度保留率为102%~111%。配方为0.25%AP、0.4%复合表面活性剂的复合体系可在水驱基础上提高采收率36%,驱油效果良好。

低渗透油田超低界面张力表面活性剂降压增注研究

针对临盘低渗透区块水井注入压力高的问题,开展了室内低渗透岩心低界面张力表面活性剂降压驱替实验,实验筛选的烷醇酰胺(6501)与羧基甜菜碱(CBET)复配体系能与该区块含蜡原油界面张力达到10-3 mN/m数量级。实验通过注入一定量的原油来模拟储层中的残余油以及注入水中油滴对孔道的堵塞作用,水驱压力平衡后再转注表面活性剂溶液,考察活性剂的降压能力。结果表明:复配体系为0.01%6501+0.01%CBET时降压效果最好,压降率为19.56%。

两性表面活性剂(羧甲基)十二烷基二甲基铵氯化物的合成

制备了(羧甲基)十二烷基二甲基铵氯化物(Ⅲ),对其进行了结构分析和纯度鉴定。用均匀设计法考察了反应条件对产率的影响,在此基础上找出了试验范围内的适宜工艺条件。

二元层状氢氧化物盐及其插层材料的制备和表征

采用共沉淀法制备二元氢氧化铜锌硝酸盐(CZL)和氢氧化镍锌硝酸盐(NZL),考察了p H和Cu/Zn(Ni/Zn)原料摩尔配比对其晶体结构的影响,并通过XRD、FTIR和TG-DTA对其结构和热稳定性进行表征。结果发现,NZL的热稳定性明显高于CZL。在此基础上,分别采用共沉淀法和离子交换法制备阴离子十二烷基硫酸钠(DS)和两性十二烷基二甲基羧基甜菜碱(DCB)表面活性剂插层CZL和NZL插层材料,并采用XRD和FTIR表征其结构,结果表明,采用离子交换和共沉淀法均可合成晶型单一且结构完整的NZL-DS;采用共沉淀法可合成晶型单一的NZL-DCB结构;采用离子交换和共沉淀法均可合成两种晶型的CZL-DS,且离子交换法不能完全取代层间的NO-3;采用离子交换法不能合成NZL-DCB和CZL-DCB,这与DCB的带电性弱有关。