胶质和沥青质油水界面膜黏弹性

Resin and asphaltene were separated from Daqing crude oil and were dissolved in decane The interfacial viscoelasticity was investigated by applying the controlled stress model of oscillatory ring interfacial rheometer CIR 100 The effects of resin, asphaltene contents in decane, pH values, and demulsifiers in aqueous phase on interfacial viscoelasticity were studied It was shown the interfacial viscoelasticity of water/decane containing asphaltenes or resins is of the order of 4 higher than that of water/decane, and the interfacial viscoelasticity increased with increasing resin and asphaltene concentrations in decane When the pH value in aqueous phase was about 7,interfacial elasticity approached a maximum Demulsifers in aqueous phase could obviously reduce interfacial viscoelasticity and interfacial

化学驱体系油水界面扩张黏弹性研究进展

在化学驱过程中,油水的界面扩张流变性对驱油机理和效果的影响极大。本文综述了化学驱体系中表面活性剂、碱和聚合物对油水界面扩张黏弹性的影响规律,重点剖析了不同类型物质在油水界面上的分布特征、相互作用及界面膜结构,分析了时间、频率和浓度等因素与油水界面扩张黏弹性的关系,为研究化学驱的渗流特征、乳化机理、油墙形成、乳液后处理等问题提供参考和依据。

三元复合体系界面黏弹性对残余油乳化作用研究

分别用不同界面张力和界面扩张黏弹性的三元复合体系进行微观驱替实验,分析油水界面扩张黏弹性、界面张力对残余油乳化的影响。结果表明:界面扩张黏弹性影响残余油的启动和运移,油水界面扩张黏弹性和界面张力存在协同乳化效应;界面张力降低到10-2 mN/m后,界面扩张黏弹性对残余油乳化作用的影响增强;随着界面张力和界面扩张黏弹性的降低,三元复合体系对残余油的乳化作用由乳化油滴向乳化油丝转变。

刚性-黏弹性材料界面Ⅱ型动态扩展裂纹的尖端场

裂纹尖端渐近场的研究是断裂力学研究的重要课题之一.为了研究黏性效应作用下的界面动态扩展裂纹尖端渐近场,建立了刚性-粘弹性材料界面II型动态扩展裂纹的力学模型;在稳态蠕变阶段,弹性变形和粘性变形同时在裂纹尖端场中占主导地位,应力和应变具有相同的奇异量级,即(σ,ε)∝r-1(n-1).结合运动和协调方程,推导出黏弹性材料动态扩展裂尖场的控制方程.根据问题的边界条件和连续条件,通过数值计算,得到了裂纹尖端连续的分离变量形式的应力、应变和位移场.数值计算表明,裂纹尖端场主要受材料的蠕变指数n和马赫数M的控制,这为解决工程实践中所遇到的相应的问题和建立材料的破坏准则提供理论参考.

典型聚合物溶液油水界面扩展黏弹性研究

使用Trackr全自动液滴界面张力仪，研究了聚合物种类和水质对聚合物溶液与十二烷的界面扩展黏弹模量的影响。结果表明，目前广泛使用的聚合物与正十二烷动态界面张力为32～34mN／m，聚合物溶液与正十二烷形成的界面黏弹膜以弹性为主，相应的弹性模量比黏性模量高3倍以上，配制聚合物溶液水中活性组分和含盐量使聚合物的界面扩展弹性模量降低，对聚合物的界面黏性模量影响更复杂。

三元体系的界面特性对驱油效率的影响机制

大量实验表明,不同碱浓度、相同界面张力的三元驱油体系的驱油效果不同。除了体系黏弹性差异之外,影响驱油效果的因素还可能与界面黏弹性有关。针对这一现象,分别使用相同界面张力、不同界面黏弹性的三元复合体系和相同界面黏弹性、不同界面张力的三元复合体系进行微观驱油实验,通过实验分析油水界面黏弹性、界面张力对驱油效率的影响机制。结果表明:三元体系的界面张力、界面黏弹性均对驱油效率有影响,降低界面张力和界面黏弹性均有利于残余油乳化及驱油效率的提高;三元体系的界面张力低、界面黏弹性低,驱油效率高;随着界面张力和界面黏弹性的降低,三元复合体系对残余油的乳化作用由乳化油滴向乳化油丝转变。上述规律与贝雷岩心实验结果一致。

破乳剂对含聚乳状液破乳及油水界面膜作用研究

采用界面张力仪、界面流变仪和微弱电特性分析仪研究了两种破乳剂对含聚乳状液油水界面张力、界面黏弹性和油膜破裂过程以及对乳状液破乳脱水效果的影响.结果表明:破乳剂顶替油水界面上的聚合物和天然活性物质吸附到界面,使界面黏弹性降低,界面膜变薄,最终导致膜破裂,乳状液破乳;破乳剂对油水界面黏弹性的影响表现出以弹性为主的特征,对含聚的水包油型乳状液的破乳,水溶性破乳剂更适合.

复合驱体系化学剂对原油活性组分界面扩张性质的影响

采用小幅低频振荡方法,研究了复合驱体系化学剂如盐、碱、聚合物以及表面活性剂对原油活性组分界面膜扩张黏弹性质的影响和界面扩张模量及相角的变化趋势。研究结果表明,复合驱体系化学剂对原油活性组分界面膜的性质均有一定影响:盐通过改变活性物质在界面上的吸附而影响界面扩张黏弹性质;聚合物能增大低相对分子量活性组分的界面扩张黏度,对高相对分子量活性组分的影响不明显;碱与原油活性组分反应,使扩张黏度明显变化,界面膜的弹性大大增强;表面活性剂能将高相对分子量活性组分从界面上顶替下来,使界面体现为近似单独表面活性剂的性质,而对于低相对分子量活性组分,界面表现为活性组分与表面活性剂混合吸附膜的性质;扩张模量的相角在高工作频率下出现负值。探讨了表观负相角产生的机理。

界面扩张流变法研究部分水解聚丙烯酰胺与表面活性剂相互作用

利用界面扩张流变方法研究了部分水解聚丙烯酰胺(HY)和阴离子(SDS)、非离子型表面活性剂(Brij-35、TX-100)在十二烷-水界面上的扩张流变性质,探讨了油/水界面上聚合物与表面活性剂不同的相互作用方式和机理。结果表明,HY+TX-100体系的界面模量最小(约3 mN/m),HY与HY+Brij-35体系相当(约16 mN/m),HY+SDS体系的略高(约18 mN/m)。阴离子表面活性剂(SDS)带负电荷的头基、聚合物的羧基与矿化水中高价金属阳离子通过桥连作用在油水界面形成复合膜,导致界面膜强度增加。而非离子表面活性剂与部分水解聚丙烯酰胺的静电相互作用较弱,不易形成界面复合膜。在油水界面吸附能力较强的表面活性剂分子(TX-100)足以替换聚合物大分子,形成小分子界面膜,表现出与复合膜完全不同的界面流变性质。

部分水解聚丙烯酰胺溶液的界面扩张流变特征

借助于界面扩张流变测量方法,研究了测量时间对超高分子量聚丙烯酰胺Mo 4 0 0 0溶液与十二烷形成界面的黏弹性特征;研究了Mo 4 0 0 0溶液浓度对界面扩张黏弹模量E的影响,探讨了Mo 4 0 0 0溶液与空气、十二烷、原油所形成界面的E特征.结果表明,同一浓度的Mo 4 0 0 0溶液与十二烷形成的E大小随测量时间而变化,初期E较小,随着测量时间的增长而逐渐增大直至达到平衡.在同一测量时间时,Mo 4 0 0 0溶液浓度愈大E愈大,达到平衡E的时间愈短.不同浓度时,初始E的差异大于平衡E的差异.由于Mo 4 0 0 0的黏均分子量高达2 .2×10 7,故弹性模量E′对E的贡献大,虽然随着溶液浓度的增大,黏性模量E″对E的贡献比例略有上升,但是弹性模量E′对E的贡献仍为主导.此外,Mo 4 0 0 0溶液与不同物质所形成的不同界面具有不同的黏弹性特征,与空气、十二烷、原油所形成界面的E的大小次序为E空气>E十二烷>E原油,即E的大小随两相密度差的减小而减小.

非离子Gemini表面活性剂的表／界面扩张性质

为了解发生在非离子Gemini表面活性剂表／界面膜及附近的主要弛豫过程，加深对表／界面膜微观性质的认识，利用界面流变仪研究了非离子Gemini表面活性剂的表／界面扩张黏弹性，考察了聚合物和振荡频率对其表／界面扩张黏弹性的影响。实验结果表明：非离子Gemini表面活性剂的表面扩张黏弹性随表面活性剂质量分数增加出现极大值；表面扩张黏弹性随表面张力减小而降低；表／界面扩张弹性随振荡频率增加而增大，而表／界面扩张黏性随振荡频率增加出现极大值。非离子Gemini表面活性剂与聚合物二元体系的表面扩张黏弹性和相角均随着聚合物质量分数增加而增加；表面扩张黏弹性随着振荡频率降低而降低，而相角随着振荡频率降低而增加。

考虑界面蠕变效应的层合壳结构的力学响应

采用三维有限元方法分析了考虑界面蠕变效应的斜交铺设层合壳结构的力学响应,引入带阻尼弹簧单元模拟Kelvin-Voigt黏弹性界面.与其他学者的解析解结果作对比研究,验证了该有限元层合壳模型的有效性和准确性.进一步研究表明,由于层间界面的蠕变效应,层合壳结构的力学响应随时间发生显著变化;同时,随着时间推移,结构的承载力和整体刚度明显下降,因此在将来的层合结构设计过程中应充分考虑弱界面的影响.

含氢硅油改性聚醚破乳剂的表界面性能研究

将聚醚破乳剂SP169、AP201和AE1910进行硅油改性获得改性破乳剂SISP、SIAP和SIAE,并通过红外光谱进行了结构表征。测定了上述破乳剂的表面参数cmc、γ_(cmc)、Γ_(max)、A_(min),结果显示改性后的破乳剂表面张力更低。动态油/水界面张力研究结果显示,多支化的SIAP和SIAE其降低油/水界面张力的能力更强。通过不同破乳剂的油/水界面黏弹性研究,得到了破乳剂油/水界面扩张弹性(εd)和扩张黏性(ωηd)随着扩张频率(ω)变化的曲线,结果表明聚醚改性主要影响了破乳剂油/水界面黏性模量的变化。研究了破乳剂对原油乳状液的破乳性能,SP169和AP201改性后破乳剂SISP和SIAP性能提升最明显。

油基钻井液用乳化剂油/水界面吸附及对乳液结构的影响

在油基钻井液中,乳化剂在油/水界面的吸附行为对乳化稳定性及乳化机理影响极大。利用界面扩张流变技术研究了油基钻井液用主乳化剂PF-BIOEMUL与油基钻井液用辅乳化剂PF-BIOCOAT对油/水动态界面张力及界面黏弹性的影响,并考察了PF-BIOEMUL与PF-BIOCOAT配制乳液的微观流变性。研究表明,PF-BIOEMUL的主要功能是提供弹性模量,提高油/水界面膜强度高,最佳加量为2.0%。PF-BIOCOAT的主要功能是提供黏性模量,降低油/水界面张力,最佳用量为1.5%。PF-BIOEMUL和PF-BIOCOAT可以同时吸附到油/水界面上,保证了乳化体系既具有较低的油/水界面张力,又有较好的界面膜稳定性,所形成的乳液具有三维网状结构,稳定性良好。这些研究为油基钻井液体系稳定性研究提供了理论基础。图11参21。

三元组分对弱碱三元复合驱模拟乳状液乳化稳定性的影响

考察弱碱三元组分对大庆油田石油磺酸盐三元复合驱模拟乳状液的乳化稳定动力学参数、界面黏弹性、扩散双电层Zeta电位等稳定参数的影响,研究三元组分对弱碱石油磺酸盐三元复合驱模拟乳状液乳化稳定性的影响规律。结果表明:表面活性剂的两亲性使其吸附于油水界面,质量分数的增加使其形成的油水界面膜稳定性增强,当表面活性剂质量分数高于0.1%时,形成的模拟原油采出液稳定较高,破乳较难;弱碱碳酸钠在三元复合体系起着双重作用,当碳酸钠质量分数小于0.8%时,碳酸钠主要与原油中的酸性物质生成表面活性物质,增加油水界面膜的强度,提高模拟乳状液乳化的稳定性,当碳酸钠质量分数大于0.8%时,碳酸钠的主要作用是中和表面活性剂分子在油水界面膜上的表面电荷,压缩油水界面扩散双电层,降低模拟乳状液的稳定性;聚合物主要是改善油水界面膜的黏弹性,其质量浓度的增加可使吸附在油水界面的有效分子数增多,油水界面的黏弹性增大,从而增强模拟乳状液的稳定性。

疏水缔合聚合物对SZ36-1油田生产污水稳定性的影响

针对SZ36-1油田聚合物驱生产污水组成特点,分别测定不同相对分子质量、浓度及水解度的疏水缔合聚合物对污水表观黏度、污水中油滴粒径、zeta电位、油水动态界面张力、油水平衡界面张力、油水界面扩张黏弹性等的影响。研究结果表明:生产污水中所含降解后低相对分子质量聚合物会增加污水黏度,吸附于油水界面增强生产污水中O/W型乳液滴的负电性,增加油水界面膜弹性强度,增强污水乳化程度和稳定性,降低污水中油滴的聚并效率。

聚合物对W/O乳状液稳定性的影响规律研究

根据孤岛聚合物驱现场采出液特征,室内模拟配制了W/O乳状液,研究了聚合物对乳状液表观黏度、液滴直径及油水界面黏弹性质的影响规律。结果表明,采出液中的残留聚合物可显著提高乳状液的表观黏度,当聚合物浓度为400 mg/L时,乳状液黏度达到极大值;大于400 mg/L时,乳状液的黏度不再增大。聚合物浓度增大使W/O乳状液的水珠粒径减小、分布集中;聚合物浓度大于300 mg/L时,水珠粒径基本不变。聚合物可改变油水界面膜的流变性,增强油/水界面的黏弹性模量和复数黏度,增大界面膜的强度,增加乳状液的稳定性。以上效应导致含聚合物的采出液乳化更加稳定,破乳更加困难。

微生物减氧空气泡沫复合驱油实验研究

以SDS十二烷基硫酸钠作为发泡表面活性剂,聚合物为大庆炼化生产的聚丙烯酰胺,相对分子质量为1900×10^(4),用减氧后的废弃菌液配制泡沫体系进行一系列室内评价和减氧空气泡沫驱油实验,结果表明:微生物耗氧菌减氧速率与气液比成反比,气液比越大减氧速率越慢,在气液比为4∶1时24h可以使空气减氧到含氧量为10%的安全线以下,为矿场注采的安全生产运行提供保障;通过气泡悬滴弛豫震荡法,测定耗氧之后菌液的气液界面黏弹性,结果表明微生物菌液气液界面黏弹性强,可增强泡沫体系的稳定性,提高发泡表面活性剂半衰期一倍以上;驱油实验表明,用菌液配制的泡沫体系相比于单独二元泡沫体系,在非均质岩心条件下菌液泡沫体系能够多提高采收率5%,使体系对原油的乳化性能增强,不仅能够达到较好的泡沫驱油效果,而且还能大幅度降低气源成本。

高效低温破乳剂的合成与性能研究

制备了不同PO/EO质量比的壬基酚酚醛(NPF)、多乙烯多胺(MA)、双酚A酚醛(BPF)和双酚A酚胺(BPA)为起始剂的二嵌段聚醚。在50℃时,评价了合成系列聚醚的低温破乳性能。结果表明,随着EO含量的增加,聚醚的脱水速率先增加后减少,挂壁和界面情况逐渐得以改善。同系列聚醚均存在着破乳性能最佳的PO/EO比例,这说明当界面活性物质和破乳剂浓度一定时,最佳破乳剂的相对溶解参数(RSN值)应存在确定的数值。在4个系列聚醚中,BPF的脱水速率最快,NPF的脱水速率最慢。将合成聚醚与现场在用破乳剂HYP-110进行对比,发现合成聚醚的破乳性能更好。对BPA9915、BPF9920、NPF9915和MA9920聚醚的动态油水界面扩张黏弹性进行了研究。结果表明,合成聚醚对动态油水界面弹性的影响规律与其宏观破乳性能相关。聚醚分子引起了油水界面膜强度的降低,降低了乳状液的稳定性。

锦州9-3油田产出聚合物对污水稳定性的影响研究

针对渤海锦州9-3油田聚合物驱生产污水组成特点,分别测定了不同相对分子质量、质量浓度及水解度的产出聚合物对含聚污水表观黏度、油滴粒径、Zeta电位、油水动态界面张力、油水平衡界面张力、油水界面扩张黏弹性等指标的影响。研究结果表明,含聚污水中产出聚合物的存在会增加含聚污水的黏度,吸附于油水界面增强含聚污水中O/W型乳液滴的Zeta电位,增加水化层以及油水界面膜强度,从而增强污水的乳化程度和稳定性,降低污水中油滴的聚并效率,增大了含聚污水的达标处理难度。