新型三嗪基Gemini表面活性剂的合成与表面活性研究

本文以三聚氯氰、十二胺、乙二胺、1,4-丁二胺、1,6-己二胺、N,N-二甲基-1,3-丙二胺、溴乙烷为原料,合成了3种不同连接基长度的三嗪基Gemini表面活性剂C_(12)-m-C_(12)(m=2,4,6)。通过FT-IR、1H NMR、ESI-MS对其结构进行了表征。利用表面张力法、稳态荧光法、动态光散射法测定了所合成的三嗪基Gemini表面活性剂的表面活性。表面张力测试结果表明,随着连接基亚甲基数从2增加到6,C_(12)-m-C_(12)的临界胶束浓度(CMC)从0.013 mmol/L增加到0.050 mmol/L;动态光散射法测试结果表明,C_(12)-m-C_(12)的粒径随着连接基长度的增加而增加;稳态荧光法研究结果表明,随着连接基长度的增加,表面活性剂越容易形成较大的胶束,C_(12)-2-C_(12),C_(12)-4-C_(12),C_(12)-6-C_(12)在水溶液中的临界胶束聚集数分别为105,76和68。

氨基甘油Gemini表面活性剂的合成与性质研究

以脂肪胺、缩水甘油及1,3-二氯-2-丙醇为原料,合成了一系列甘油胺为头基、羟基丙烷为连接基的非离子型Gemini表面活性剂。通过核磁共振(1HNMR、13CNMR)、高分辨质谱(HRMS)、傅里叶红外光谱(FT-IR)对产物的结构进行表征,并研究了它们的表面活性、润湿性、乳化性、起泡性和抑菌活性。结果表明,8-3(OH)-8在2.02 mmol/L时有较好的降低表面张力的效果,12-3(OH)-12具有最好的发泡性以及乳化性;8-3(OH)-8和12-3(OH)-12在水溶液中均呈稳定的纳米分散体系;8-3(OH)-8对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌都有最好的抑菌效果,在40μg/mL时抑菌率达90%以上。羟基丙烷为连接基的脂肪氨基甘油Gemini表面活性剂具有良好的应用前景。

Gemini阳离子/含氟阴离子表面活性剂混合体系的界面润湿调控及解水锁机制研究

为有效解决低渗透致密砂岩气藏开采普遍存在的水锁伤害问题,研究了Gemini阳离子表面活性剂双季铵盐BQ-16和含氟阴离子表面活性剂全氟辛基磺酸钾(PPS)在降低表面张力和润湿调控方面的协同作用,并探究了BQ-16/PPS表面活性剂混合体系的润湿调控及解水锁机制。结果表明,当PPS的摩尔分数(α_(PPS))为0.7时,BQ-16/PPS表面活性剂混合体系的表面张力达到最低,低于任一纯组分,此时BQ-16/PPS表面活性剂混合体系接近电中性;BQ-16和PPS在岩心表面润湿调控方面表现出协同效应,当BQ-16/PPS表面活性剂混合体系总浓度为1×10^(-4)mol·L^(-1)、α_(PPS)为0.7时,盐水滴接触角最大,达到84.23°;BQ-16/PPS表面活性剂混合体系(α_(PPS)=0.7)在石英砂表面的吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型,低浓度时为单分子层吸附,高浓度时为多分子层吸附;BQ-16/PPS表面活性剂混合体系(α_(PPS)=0.7)可将岩心的液体饱和度降至0.410,并将渗透率恢复值提高至0.78,说明BQ-16/PPS表面活性剂混合体系可有效解决水锁伤害,这主要与混合体系能够显著降低表面张力并通过在岩心表面的吸附改变岩心表面润湿性有关。

炔属二醇表面活性剂在环氧树脂灌浆材料中的作用

通过在CW环氧树脂灌浆材料浆液中加入2种不同结构的非离子表面活性剂炔属二醇,制备了2种改性环氧树脂灌浆材料,并开展了黏度、表面张力、接触角、渗透性和浆材固化物力学强度的研究。结果表明:加入表面活性剂对浆液的黏度、浆材固结体抗压强度、抗拉强度无明显影响,但可以提高浆材的粘接强度和抗剪强度,降低浆液的表面张力和接触角,提高浆液在黏土中渗透性。其中,加入表面活性剂S 1对浆液的粘接强度、拉伸剪切强度和在黏土中的浸润渗透高度提升更为显著,分别提高了23.6%、37.5%和109.4%。基于以上试验,初步探讨了表面活性剂提高浆液渗透性的机理。

适合致密油藏的超临界CO_(2)-气溶性表面活性剂复合吞吐技术

为了进一步提高致密油储层超临界CO_(2)吞吐的开发效果,探索适合致密油藏的超临界CO_(2)-气溶性表面活性剂复合吞吐技术,通过原油黏度实验、油气界面张力实验、最小混相压力实验、原油膨胀系数实验以及超临界CO_(2)-气溶性表面活性剂复合吞吐模拟实验,评价了不同类型气溶性表面活性剂的性能及其对吞吐采收率的影响。结果表明:气溶性表面活性剂GRS⁃1的综合性能更加突出,随着气溶性表面活性剂质量分数的不断增大,原油黏度、油气界面张力和最小混相压力均呈现出逐渐降低的趋势,而原油体积膨胀系数则逐渐增大,并且岩心的吞吐采收率和入口端压力也呈现出逐渐增大的趋势;随着混合流体注入量的增加以及闷井时间的延长,岩心吞吐采收率和入口端压力均逐渐增大,并且岩心的渗透率越大,吞吐采收率就越高;超临界CO_(2)-气溶性表面活性剂复合吞吐的最佳实验参数为气溶性表面活性剂GRS⁃1的质量分数0.6%、混合流体注入量0.5 PV、闷井时间3 h、吞吐轮次3次。该复合吞吐技术能够显著提高致密油藏的采收率,对高效开发致密油藏具有指导意义。

亚甲蓝分光光度法测定水中阴离子表面活性剂含量的方法改进

对亚甲蓝分光光度法(GB 7494—1987)测定水中阴离子表面活性剂含量进行了方法改进。以毒性相对较小的二氯甲烷取代三氯甲烷作为萃取剂,试管取代分液漏斗,利用振荡器进行萃取。结果表明:改进方法的最佳萃取时间为1.5 min,单个样品的分析时间在10 min以内;十二烷基苯磺酸钠标准曲线的线性范围在2.0 mg·L^(-1)以内,检出限(3s/k)为0.0297 mg·L^(-1);对十二烷基苯磺酸钠标准溶液重复测定6次,测定值的相对标准偏差(n=6)均小于9.0%;对空白样品进行加标回收试验,回收率为95.0%~99.1%。

不同类型表面活性剂对烟煤润湿性能影响的分子模拟及实验

喷雾降尘是现阶段矿井使用最广泛的除尘方式之一,水对煤的润湿性能对喷雾降尘效果有着直接的影响,所以在水中加入表面活性剂可提高水对煤的润湿性能。为探究不同类型表面活性剂对烟煤粉尘润湿性能影响,以快渗T、1227、BS-12和APG 4种类型的表面活性剂为代表,采用分子模拟技术和实验室实验相结合对烟煤的润湿性能进行了研究。一方面,利用分子模拟手段构建了表面活性剂水溶液的界面体系,基于氢键形成数目和径向分布函数理论,对表面活性剂自身的亲水性进行了模拟分析,并开展了4种试剂的表面张力实验,研究发现,快渗T形成氢键的数目最多,为398个,且径向分布函数曲线出现峰值最早在1.99×10^(-10)m处,最易与H_(2)O分子吸附,实验结果也表现为快渗T对水的表面张力削弱最强,即表面张力最小,为24.4 mN/m。另一方面,通过静电势计算,结合构建的表面活性剂/水/烟煤三元吸附体系相互作用能分析,研究了4种表面活性剂对烟煤润湿性影响,并分别开展了烟煤在4种试剂中的沉降实验和接触角实验,结果表明,快渗T与烟煤分子结合后该部位与水分子的电势差最大,为6.8535 eV,其与烟煤间相互作用能也最大,为-2705.12 kJ/mol,实验结果也表现为2种烟煤在快渗T中的沉降时间最小,分别为26.3、10.22 s,接触角最小,分别为25.8°、21.7°,由此表明分子模拟结果均与实验结果一致,均验证得出阴离子型表面活性剂快渗T对烟煤的润湿性能为最好。

表面活性剂流体的空化-冲蚀耦合射流试验研究

为了研究赫姆霍兹空化喷嘴的射流机理,依据空化射流理论,以低黏度黏弹性表面活性剂(VES)溶液为介质,基于Schnerr-Sauer空化模型与DPM模型对赫姆霍兹自激振荡空化喷嘴进行流场仿真,对添加颗粒后的VES空化-冲蚀耦合射流近壁面流场特性与颗粒撞击壁面的运动特性进行了数值模拟,并通过淹没射流试验台开展空化-冲蚀耦合射流试验,探讨了VES溶液空化-冲蚀耦合射流对靶材的冲击特性。结果表明:相比于清水,VES射流能够提供更高的冲蚀速率,为清水冲蚀速率的1.37倍,达到3.29×10^(-3)kg/kg;同等条件下,空化喷嘴的冲蚀速率为7.47×10^(-4) kg/kg,略小于流线型喷嘴,但空化喷嘴对靶材的冲蚀凹坑直径为10.5 mm,大于流线型喷嘴的7.5 mm,并且空化喷嘴对靶材的的冲击形貌为V形,相比于流线型喷嘴的W形,更有利于钻井破岩。通过分析空化作用及流体性质对靶材冲蚀特性的差异,阐述了VES溶液空化-冲蚀耦合的射流机理,研究成果为基于VES的空化-冲蚀耦合射流辅助钻井以及提高井下破岩效率提供了新的思路。

三次采油用月桂醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的高效液相色谱分析检测方法

为了建立三次采油用月桂醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的液相色谱分析检测方法,通过对色谱要素的优化实验,确立了最佳色谱条件,并进行了方法学评价。实验确定色谱柱为羟基柱,规格为150 mm×4.6 mm;流动相为乙腈与水;梯度洗脱(0~3 min:25%乙腈/75%水;3~8 min:90%乙腈/10%水;8.01 min:25%乙腈/75%水);流速为1.0 mL/min;质谱检测器正模式检测;进样量为2μL。该方法在20~200 mg/L浓度范围内线性相关系数R=0.99998,检出限低至5 mg/L,加标回收率在88.10%~97.14%之间,10 min完成一次分析,展现了检测结果准确、检测方法灵敏、快速的色谱学优点,能够满足复杂采出液中月桂醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的定量检测。因采用质谱检测器,可同时开展油井采出液中月桂醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的结构鉴定。

高效液相色谱-紫外检测法同时测定洗面奶中4种N-月桂酰氨基酸表面活性剂

N-月桂酰氨基酸(NLAAs)表面活性剂与传统表面活性剂相比在安全性上具有明显的优势,应用领域日益增多。但由于NLAAs的紫外吸收较弱,采用高效液相色谱-紫外检测进行含量测定存在一定困难,一般使用示差折光指数检测器、蒸发光散射检测器等通用型检测器来进行检测。为解决这一难题,本研究通过优化流动相的组成,选择合适的色谱柱和检测波长,建立了高效液相色谱-紫外检测同时测定月桂酰谷氨酸(LG)、月桂酰甘氨酸(LC)、月桂酰丙氨酸(LA)、月桂酰肌氨酸(LS)4种NLAAs表面活性剂的方法。样品在乙腈-0.10%H_(3)PO_(4)水溶液(60∶40,v/v)中超声提取10 min,滤膜过滤后用高效液相色谱仪测定,以乙腈-0.10%H_(3)PO_(4)水溶液为流动相进行梯度洗脱,经Agilent Eclipse Plus C_(18)色谱柱(150 mm×4.6 mm,5μm)分离,在205 nm波长处进行检测。结果显示:4种NLAAs在2.0~800.0 mg/L范围内呈良好的线性关系,相关系数(r)均≥0.9995,检出限(LOD)为0.17~0.49 mg/L,定量限(LOQ)为0.57~1.63 mg/L。在0.60、4.50、15.00、24.00 mg/g 4个加标水平下,NLAAs的加标回收率在94.3%~107.4%范围内。采用该方法对5个洗面奶样品中的NLAAs进行含量测定,发现所有样品都含有一种或多种NLAAs化合物,NLAAs的总含量在64.58~97.01 mg/g范围内。该方法前处理简单,测试快速,方法精密度、准确性、稳定性良好,适于洗面奶中NLAAs的含量测定,也可为该类型表面活性剂原料纯度、合成产率检测及产品的质量控制提供有效的技术参考。

高效液相色谱-质谱法测定油藏地层水和土壤中甜菜碱型表面活性剂的样品处理

比较了测定油藏地层水和土壤这类复杂基质中3种甜菜碱型表面活性剂的样品净化方法。选用直接过微孔滤膜、活性炭固相萃取柱、碱性氧化铝固相萃取柱、HLB固相萃取柱、MCX固相萃取柱、WCX固相萃取柱,对10、50、100 mg/L质量浓度下的回收率对比分析,并结合高效液相色谱-质谱联用全扫描质谱图甄选较优净化手段。分析结果显示,采用混合型强阳离子交换柱(MCX固相萃取柱)进行净化提取后,用高效液相色谱-质谱联用法进行检测,3种甜菜碱型表面活性剂在质量浓度10~50 mg/L内与色谱峰面积线性良好,相关系数均达到0.99以上,检出限为0.01 mg/L。加标回收率为96.9%~100.5%,相对标准偏差为0.7%~2.1%(n=7)。该方法操作简单,特异性强,作为复杂基质中甜菜碱型表面活性剂净化最佳方法,为甜菜碱型表面活性剂的检测提供坚实的基础。

耐盐型阴/阳离子表面活性剂高效渗吸体系构筑及性能评价

针对长庆安塞油田油藏条件,构建了阴离子表活剂APGSHS和双十八烷基阳离子表活剂复配的耐盐型高效渗吸体系。在矿化度为74.11 g·L^(-1)、温度为50℃的条件下,通过界面张力优选出适合该油田的最佳渗吸体系,并研究了该渗吸体系的润湿性能、乳化性能以及渗吸采油效果。结果表明:复配体系可将油水界面张力维持在10^(-3)mN·m^(-1)数量级;同时,该体系具有优异的润湿反转能力以及较佳的乳化性能,该复配体系针对0.3~30.0 mD的岩心渗吸采收率可达40%以上。

表面活性剂对玻璃微珠镀银微观结构及性能影响

利用硅烷偶联剂KH792对小粒径玻璃微珠(GMs)表面进行修饰改性,以葡萄糖为还原剂,通过化学镀法制得玻璃微珠镀银(GMs@Ag)复合粒子,探讨了不同类型表面活性剂对样品物相、微观结构、外观及电性能的影响。将该复合粒子作为导电填料,制备柔性电磁屏蔽织物,对样品的电磁屏蔽性能进行了测试。结果表明:添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和阿拉伯树胶(AG)复合表面活性剂制备的GMs@Ag镀层致密、均匀、连续,粉末电阻率值为12.4mΩ·cm,在其添加量为70%,在电磁波频率为30~1500MHz下,涂层的电磁屏蔽效能可达到40dB以上,有一定的应用前景。

分子动力学模拟表面活性剂驱油的研究进展与展望

表面活性剂在油田三次采油中具有广泛应用,从微观上对表面活性剂驱油的作用机理进行研究具有重要意义。近年来,分子动力学(Molecular Dynamics,MD)模拟已成为油气田开发研究的一种重要方法。运用MD模拟方法对表面活性剂进行研究已成为热点。通过MD模拟计算系统中所有运动粒子的牛顿方程数值解,分析原子位置随时间变化的规律。利用MD模拟研究表面活性剂分子的微观行为,从而探究表面活性剂分子的性能和微观驱油机理,MD模拟界面处表面活性剂的运动及聚集状态,分析界面处表面活性剂分子对界面体系的影响,对表面活性剂的现场应用具有一定的指导意义。为此,基于MD模拟的原理概述,首先对MD模拟中的力场、边界条件、系综类型和数值算法进行了总结;其次重点阐释了MD模拟表面活性剂驱油的微观机理,包括降低油水界面张力,改变表面润湿性,增加界面电荷及乳化作用等;介绍了MD模拟在表面活性剂驱油的应用实例;最后提出了MD模拟在表面活性剂驱油的发展方向,包括与生产相近的驱油环境、新型表面活性剂的设计、理论与实验的关系、分子力场和势能模型的优选、复合与多功能一体化表面活性剂的研发等。

蓄能缝网压裂开发中表面活性剂作用研究

水平井蓄能体积压裂结合焖井渗吸是提高非常规油藏油井产量的主要方式。通过渗吸动力解析计算和多介质油藏温度常压静态可视平行渗吸实验定量比较渗吸液驱油效率,认识到表面活性剂在非常规油藏开发和渗吸置换中的作用是双向的:正向作用是改善储层表面润湿性、降低残余油饱和度,但是作用深度和程度十分有限。表面活性剂降低界面张力大幅度减小渗吸动力,常态下难以进入微纳米孔缝,进而难以改变非常规油藏细粒沉积岩作为原油主要赋存空间的微纳米岩石的润湿性。表面活性剂在非常规油藏开发中的负向作用是降低油水界面张力、减小毛细管力、减小渗吸动力,大幅度降低了油水渗吸置换效率,而且表面活性剂浓度越高,渗吸排油效率越低。为发挥表面活性剂在非常规油藏中的作用,需要以纳米粒子等为载体,以改善润湿性为主要目的。该成果认识对于致密油、页岩油开发中注入介质和方式的选择具有借鉴作用。

注射用牛肺表面活性剂不同给药方式在新生儿胎粪吸入综合征中的应用

目的探讨注射用牛肺表面活性剂不同给药方式在新生儿胎粪吸入综合征(MAS)中的应用效果。方法回顾性分析2021年3月至2023年3月南阳市第一人民医院收治的120例MAS患儿的临床资料,根据给药方式不同分为A组和B组各60例。A组患儿采用肺泡灌洗+气管内滴入给药,B组患儿采用气管内滴入给药,连续治疗48 h。比较两组患儿的临床疗效,以及治疗前后的血气指标[氧分压(PaO_(2))、二氧化碳分压(PaCO_(2))、氧指数(OI)]、肺动脉收缩压(SPAP)、凝血纤溶指标[D-二聚体(D-D)、纤溶酶原激活抑制剂-1(PAI-1)/组织型纤溶酶原激活物(t-PA)、血小板活化因子(PAF)]、炎症因子[肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、降钙素原(PCT)、白细胞介素-5(IL-5)、白细胞介素-13(IL-13)]水平,同时比较两组患者的康复相关指标和并发症发生情况。结果A组患儿的治疗总有效率为91.67%,明显高于B组的76.67%,差异有统计学意义(P<0.05);治疗后,A组患儿的PaO_(2)为(60.65±6.33)mmHg,明显高于B组的(56.12±5.93)mmHg,PaCO_(2)、OI、SPAP分别为(42.36±4.02)mmHg、13.10±1.12、(26.14±2.67)mmHg,明显低于B组的(45.66±4.33)mmHg、(15.66±1.53)、(29.46±3.11)mmHg,差异均有统计学意义(P<0.05);治疗后,A组患儿的血浆D-D、PAI-1/t-PA、PAF含量分别为(1.35±0.38)mg/L、3.52±0.78、(404.55±78.78)×10^(9)/L,明显高于B组的(1.00±0.31)mg/L、2.64±0.71、(340.59±65.33)×10^(9)/L,差异均有统计学意义(P<0.05);治疗后,A组患儿的血清TNF-α、PCT、IL-5、IL-13含量分别为(11.11±1.01)ng/L、(0.78±0.23)ng/mL、(0.90±0.34)pg/mL、(1.15±0.66)pg/mL,明显低于B组的(13.75±1.63)ng/L、(1.46±0.34)ng/mL、(1.50±0.40)pg/mL、(1.63±0.94)pg/mL,差异均有统计学意义(P<0.05);A组患儿的发绀、吸气性三凹征消失时间及氧疗时间、住院时间、机械通气时间明显短于B组,差异均有统计学意义(P<0.05);A组患者的并发症总发生率为1.67%,明显低于B组的15.00%,差异有统计学意义(P<0.05)。结论相较于气管内滴入给药,注射用牛肺表面活性剂肺泡灌洗+气管内滴入给药治疗MAS患儿的治疗效果更优,其可促进血气指标、凝血纤溶指标恢复,降低肺动脉高压,减轻机体炎性损伤,降低并发症发生率。

L38区长8油藏表面活性剂驱先导试验开发特征分析

环江油田超低渗油藏储量、产量占比大,一次井网注水开发后水驱矛盾突出。表面活性剂性能评价结果显示,此次表面活性剂驱试验能大幅降低界面张力,具有抗吸附性、小浓度下改变润湿性等效果,两相共渗区范围扩大,驱油效率可提高5.53%。在L38区中部选取4个注采井组开展先导试验,连续注入8个月后水驱矛盾改善,控水增油效果显著,开发指标变好,水驱动态储量增加1.07倍。

含聚醚基团阴离子表面活性剂对PMMA表面润湿性的影响

为了探索同时具有聚氧异丙烯基团(PO)和聚氧乙烯基团(EO)的延展型表面活性剂分子在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面的润湿性调控机制,对5种具有PO基团和EO基团的阴离子延展型表面活性剂十八烷基-(聚氧异丙烯)_(m)-(聚氧乙烯)_(n)-羧酸钠(C_(18)PO_(m)EO_(n)COONa,m=5、10、15和n=5、10、15)溶液在PMMA表面的润湿性进行测试分析,考察了PO基团、EO基团和表面活性剂浓度对表面张力(γ_(LV))和接触角(θ)的影响,并计算黏附张力(γ_(LV)cosθ)、黏附功(W_(A))和固液界面张力(γ_(SL))等吸附参数。结果表明:表面活性剂浓度小于临界胶束浓度(CMC)时,C_(18)PO_(m)EO_(n)COONa分子在溶液-空气界面和PMMA-溶液界面吸附,导致γLV降低,疏水烷基链朝向水相,导致γSL升高,两者共同作用导致θ不发生变化,维持在约75°;浓度大于CMC时,C_(18)PO_(m)EO_(n)COONa分子在溶液-空气和PMMA-溶液界面同时达到饱和吸附,吸附参数趋于稳定;进一步增大浓度,C_(18)PO_(m)EO_(n)COONa分子通过疏水相互作用在PMMA-溶液界面形成聚集体,亲水基团朝向水相,导致γSL迅速减小,θ急剧降低,C_(18)PO_(5)EO_(15)C的θ可降低至约43°。随着PO基团数量的增加,C_(18)PO_(m)EO_(n)COONa在CMC时的γLV和高浓度时的θ逐渐升高;而随着EO基团数量的增加,γLV和θ几乎不发生变化。

纳米流体和两性表面活性剂改善钻井液性能实验研究

本文研究了碳化硅纳米流体和表面活性剂对水基钻井液物理和化学性质(热稳定性、黏度、表面张力和滤失特性)的影响。将碳化硅纳米流体、表面活性剂溶液和水基钻井液混合形成表面活性剂——碳化硅(Si C)钻井液,分别用流变仪、张力仪和压滤机对混合钻井液的黏度、表面张力和滤失性等性质进行了研究。实验结果表明,与常规表面活性剂相比,两性表面活性剂对钻井液黏度的增量最大,此外,混合钻井液具有更好的热稳定性,随着温度的升高,黏度平均变化率为9%,表面张力和滤失性分别下降了31.0%和22.2%。

表面活性剂辅助的煤矸识别教学实验设计

基于“液体介入+红外检测”技术设计了不同浓度表面活性剂辅助下的煤矸识别实验,从煤矸温变规律、煤矸温差规律、混矸率及识别准确率计算三方面分析了活性剂辅助对煤矸石识别效果的影响。实验结果表明,表面活性剂可极大增强煤矸温变效应,但不同浓度的活性剂扩大煤矸温差的程度不同;与清水对照组相比,0.05%浓度的DTAB溶液具有最佳的煤矸短时温差提升效果,可大幅提高基于红外图像的煤矸识别准确率。该实验设计基于智能放煤领域学科前沿成果,涉及采矿、计算机、化学等多个学科的知识交叉,能够提升学生综合运用跨学科知识解决实际问题的能力。