分子沉积(MD)膜驱剂多羟基三季铵盐的合成、吸附与润湿性能

国内分子沉积(MD)膜驱油中使用的膜驱剂为单分子双季铵盐。以二甲胺、环氧氯丙烷、2-二甲氨基乙醇为原料,合成了一种可用作MD膜驱剂多羟基的单分子三季铵盐。在25℃、中性条件下,该多羟基三季铵盐在内蒙古图牧吉油砂上吸附5 h达到平衡,饱和吸附量为16 mg/g,温度升高时饱和吸附量降低。吸附等温线符合Langmuir定律,表明为单分子层吸附,且吸附为放热过程。接触角测定结果表明,该多羟基三季铵盐能够使亲油的砂岩表面(98.985°)转变为弱亲油(83.592°),亲水的砂岩表面(50.665°)更加亲水(35.408°),使带有负电的亲油砂岩表面(107.672°)由亲油性向亲水性的转变更加明显(72.000°)。NaCl的加入有利于砂岩表面的润湿性转变。

分子沉积膜驱剂在原油/水中的分配及油水界面张力

考察了pH值、温度和时间对分子沉积膜驱剂在大庆原油和孤岛原油/水中的分配及油水界面张力的影响。结果表明,pH值增加,分子沉积膜驱剂在油水相中的分配系数增加,界面张力降低,但总体上分配系数较低;温度升高,分子沉积膜驱剂在原油/水中的分配系数和界面张力均有所降低;在约196h后,分子沉积膜驱剂在原油/水中的分配达到平衡。分子沉积膜驱剂向界面扩散和吸附的动力学过程缓慢;随着时间的增加,分子沉积膜驱剂溶液与孤岛原油界面张力先迅速降低后缓慢降低,并没有出现象表面活性剂那样的低界面张力;NaCl浓度对油水界面张力的影响不大;分子沉积膜驱剂在孤岛原油中的溶解度大于在大庆原油中的溶解度,且相同条件下的界面张力更低。

分子沉积(MD)膜对金衬底表面改性的研究

利用分子沉积（MD）技术对金衬底表面进行了改性，并且利用原子力显微镜（AFM）对改性后的金衬底表面进行纳米摩擦特性实验。发现改性后的金表面的摩擦力仅与金表面的分子端基有关，而与分子的链长、骨架等无关，当试样表面具有相同的分子端基时，表现出相同的摩擦系数。这说明利用MD技术可对金衬底表面进行改性，只要选择具有良好润滑效果的分子，就可以达到润滑减摩的目的。

分子沉积(MD)膜提高采收率的实验室研究

以二甲胺、环氧氯丙烷、2-二甲氨基乙醇为原料,合成一种多羟基的单分子三季铵盐MD膜剂分子,研究了其与一种有机聚季铵盐(聚合物型MD膜驱剂)进行复配得到的驱替用的MD膜驱剂的驱油效果。利用该MD膜驱剂可在三元复合驱后进一步提高采收率达4.55%。

分子沉积膜剂HB降低聚合物注入压力实验研究

优选出了分子沉积膜剂HB室内最佳配方:两种长链季铵盐(总质量浓度95g/L)及天然高分子、渗透剂、润湿剂、缓蚀剂的水溶液。在经盐水预冲洗的大庆砂岩洗油岩心中注入膜剂HB2PV,在45℃放置48h令岩心孔隙内形成有序分子沉积膜,在45℃下连续注入1000mg/L的HPAM溶液160PV,再改注盐水20PV。与未注入膜剂HB的空白实验相比,岩心内形成分子沉积膜后HPAM溶液最高注入压力梯度由158.4kPa/cm降至64.6kPa/cm,聚合物堵塞被突破后的最终稳定注入压力梯度由141.4kPa/cm降至80.8kPa/cm,改注盐水后的残余阻力系数由8.26降至3.27。岩心内形成分子沉积膜后,流出的HPAM溶液中膜剂HB(以两种季铵盐总量计,下同)的质量浓度随HPAM注入量的增加而减小,注入量达10PV后降至零,由此计算出膜剂HB在岩心内的吸附量为0.0237mg/g岩心。HB形成的分子沉积膜耐冲刷,具有显著的保护储层,降低聚合物注入压力的作用。图1表2参3。

分子沉积(MD)膜表面形貌的测量及影响因素

利用原子力显微镜 (AFM)考察了单层磺化酞菁铜 (CuTsPc)MD膜硅表面随载荷和扫描速率变化的盒维数 ,对单层CuTsPcMD膜硅表面进行了表面形貌的测量 ,并分析了形貌信息中的摩擦力信息对表面形貌信号的影响。结果表明 ,单层CuTsPcMD膜硅表面具有较好的分形几何特性 ,分形是表面的固有属性 ;不同类型的硅表面具有的盒维数基本不变。表面形貌的信息里包含的摩擦力信息是表面形貌测量中的重要影响因素 ,载荷和扫描速率通过影响摩擦力对表面形貌的测量产生影响 ,但载荷影响程度不大 ,且没有较明显的规律 ;扫描速率增加能引起表面粗糙度和表面高度的降低。

MD-1膜驱剂在油砂表面的吸附及润湿性研究

分子沉积(MD)膜驱油是提高原油采收率的一种新方法。在题示实验研究中所用MD膜驱剂MD 1是一种分析纯单分子双季铵盐,油砂未洗油,取自辽河兴隆台109井。介绍了溴百里酚蓝为指示剂测定水溶液中MD 1质量浓度的方法,在10～300mg/L范围内溶液吸光度与浓度之间有良好的线性关系。MD 1在油砂上的吸附很快,在25℃下4h即基本达到平衡,吸附量随MD 1溶液pH值升高而增大,pH值在2～4之间时增加快,在4～9之间时增加慢,在9～12之间时又增加快,由此确定吸附主要是静电作用的结果,油砂表面的电荷性质和电荷量是决定吸附的主要因素。吸附等温线符合Langmuir定律,即为单分子层吸附,计算求得25℃和40℃时饱和吸附量分别为13.04和12.68mg/g油砂,吸附热为-15.2kJ/mol。在吸附MD 1后的油砂上汽油的相对接触角由43.68°增大至49.56°,油砂表面亲油性减弱,亲水性增强。在油砂上吸附成膜时放热,成膜表面润湿性改变,是MD膜驱剂提高原油采收率的2个重要因素。图4表1参12。

MD-1膜驱剂溶液的性质

分子沉积(MD)膜驱油技术是依靠MD膜驱剂在油藏体系的各种界面上单分子层静电吸附释放热量,从而提高原油采收率的新型技术。考察了MD 1膜驱剂溶液的电导率、粘度和其在原油中的分配。结果表明,MD 1膜驱剂属表面非活性物质,其水溶液不存在"胶束"状态;MD 1膜驱剂的加入不增加驱替流体的粘度,不改变油 水流度比,膜驱油机理与聚合物驱不同。随着MD 1膜驱剂质量浓度的增加,其相应油 水分配系数明显降低,MD 1膜驱剂质量浓度小于200mg/l时,其相应油 水分配系数随着质量浓度的增加明显降低,而浓度大于200mg/l时,油 水分配系数一般小于0 1;相同条件下,原油中的胶质和沥青质含量越多,MD 1膜驱剂在油、水两相间的分配系数越高。MD 1膜驱剂的油 水分配系数远小于1,说明其在油相中的溶解量很小。

MD-1膜驱剂溶液的界面特性研究

以非离子、阳离子、阴离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚OP 10、十六烷基三甲基溴化铵CTAB、十二烷基苯磺酸钠SDBS作对比剂,在20℃用吊环法实验测定了膜驱剂MD 1(一种单分子双季铵盐)水溶液的表面张力和界面张力。MD 1水溶液的表面张力基本上不随溶液浓度而变,其值约71.5mN/m,比纯水表面张力理论值仅约低2%,说明MD 1不具有表面活性,是表面非活性物质。模拟油(1%胶质沥青质的煤油溶液,胶质沥青质为辽河兴隆台原油在体积比2∶3的甲醇/苯中的沉淀物)与MD 1水溶液之间的界面张力在MD 1浓度增至25mg/L时开始下降,250mg/L时降至稳定值(20mN/m左右),只下降36%,不形成低界面张力体系。界面张力下降是MD 1在界面吸附富集的结果。模拟油与1000mg/LOP 10+MD 1混合水溶液之间的界面粘度随MD 1浓度(0,300,500mg/L)增加而降低,降低幅度在低转动角速度下随角速度增加而增大,在高角速度下趋于一致。由于OP 10不具有与MD 1相互作用的基团,加入MD 1引起界面粘度(即界面膜强度)降低,是MD 1与胶质沥青质作用的结果。图4参10。

膜驱剂MD-1在大庆原油界面的吸附特性

为了考察MD膜驱油过程中MD 1膜驱剂(一种单分子双季铵盐)与原油之间的相互作用,研究了MD 1水溶液与大庆原油之间界面上MD 1的静态平衡吸附及吸附动力学和热力学。实验结果表明,MD 1在大庆原油界面的平衡吸附量很小,45℃时小于15μg/g原油,水溶液pH值较高时吸附量较大;吸附动力学遵循一级吸附动力学方程,pH=5.84时的吸附速率常数和吸附活化能均高于pH=10.07时的相应值,即低pH值时吸附速率较高,达到平衡所需时间较短,要克服的势能垒较低;吸附量随MD 1溶液浓度增大而增大,在浓度约75mg/L时达到平衡;在45～56℃温度范围平衡吸附量和覆盖度均随温度升高而减小;吸附过程的ΔG和ΔH均<0,是自发放热过程,吸附热达-50kJ/mol。提出了MD膜驱油的"能量场"机理。图3表2参18。

粘附对分子沉积膜纳米摩擦特性的影响

利用原子力显微镜(AFM)分别对带正电荷的阳离子型2巯基乙基二甲基氯化铵化金表面(AuSR+)、单层磺化酞菁铜(CuTsPc)分子沉积膜(MD)硅表面和单层CuTsPc MD膜金表面进行了纳米摩擦试验,考察了粘附现象对具有纳米级厚度的MD膜摩擦特性的影响。结果表明,在纳米摩擦过程中粘附的存在,不仅会改变表面的性质,造成摩擦因数等摩擦学特性的变化,而且还会因增大法向力,致使摩擦力增加。并进一步证明卸载是验证摩擦过程中存在粘附力的另外一种方法。

MD膜驱剂对水包油乳状液的破乳作用

MD膜驱油现场试验中发现采出的含油污水有逐渐变清的趋势。实验考察了MD 1膜驱剂 (一种单分子双季铵盐 )对油田采出水的zeta电位、脱油率和水包油乳状液的脱水率的影响 ,结果表明 ,MD 1在水中电离生成的阳离子压缩双电层 ,zeta电位随着MD 1浓度的增加而增加 ,压缩双电层是渐进过程 ;MD 1对油田采出水的破乳作用随MD 1浓度增加而增加并且与采出水的含油量有关 ,含油量低时破乳脱油效果不佳 ;由阴离子表面活性剂ORS 4 1和非离子表面活性剂OP 10为乳化剂形成的水包油乳状液 (油相为含 1%胶质和沥青质的煤油 ) ,其脱水率均随MD 1浓度的增加而增加 ,但在乳化剂为OP 10时脱水率较低 ;MD 1膜驱剂与油相中的胶质及沥青质作用 ,破坏油水界面致使油滴聚并、破乳。图 7表 2参

菌紫质分子沉积膜的制备

菌紫质分子沉积膜的制备李正强，王力彦，张希，李伯符，沈家骢（吉林大学分子光谱与分子结构开放实验室，长春，１３００２３）胡坤生，王敖金（中国科学院北京生物物理研究所，北京）关键词菌紫质，分子沉积膜，功能结构细菌视紫红质（Ｂａｃｔｅｒｉｏｒｈｏｄｏｐｓｉ...

河南油田MD膜剂与聚合物复配技术提高采收率实验研究

介绍了聚合物和MD(分子沉积)膜剂筛选方法和主要指标,考察了MD膜剂与聚合物复配液对体系粘度、稳定性及驱油率的影响。结果表明,聚合物HPAM1与MD-3膜剂常温复配后粘度基本保持不变;聚合物HPAM1浓度1700mg/L与MD-3膜剂浓度1000mg/L复配液经85℃老化90d后,复配液体系粘度仍达58.1mPa.s,说明体系热稳定性好;MD-3膜剂浓度1000mg/L与聚合物HPAM1浓度1700mg/L复配液室内岩芯驱油实验结果表明,驱油率达到22.6%,高于相同浓度单纯MD-3膜剂驱、单纯聚合物HPAM1驱及其他复配浓度的驱油效率。

分子沉积膜驱油效率实验及影响因素分析

研究了分子沉积膜驱油剂的驱油效率。通过岩心驱替实验,考察了岩心渗透率、段塞尺寸(宏观和微观条件下)、膜剂浓度和阳离子度、吸附时间、温度等因素对膜剂驱油效率的影响。实验结果表明,膜剂驱油能有效提高原油采收率,岩心渗透率和温度对膜剂驱油效率影响较小,段塞尺寸、吸附时间和膜剂阳离子度对驱油效率有一定的影响,较高的膜剂浓度有利于提高采收率。当膜剂质量浓度为1 500 mg/L、膜剂阳离子度大于24%、膜剂注入体积约为1 PV、吸附时间12 h以上时,可获得较高的原油采收率。

分子沉积膜摩擦学研究进展

概述了近十年来分子沉积膜在摩擦学领域的研究进展,包括分子沉积膜的纳米摩擦性能、粘附特性、磨损性能和力学特性,以及采用分子动力学模拟对摩擦产生机制、粘滑现象的理论分析,肯定了分子沉积膜的减摩润滑性能,在此基础上提出了今后的主要研究方向。

PDDA/Au NPs复合分子沉积膜的制备、表征和摩擦学行为

采用小分子柠檬酸钠对金纳米粒子进行包覆改性,紫外光谱分析经改性的金纳米粒子表面共振吸收峰为526,nm,激光纳米粒度仪分析表明其平均粒径为8.4,nm.改性后的金纳米粒子通过分子沉积技术,与聚二烯丙基二甲基胺盐酸盐(PDDA)组装,制得单层和多层PDDA/AuNPs复合纳米粒子分子沉积(MD)膜(简称PDDA/Au NPs复合MD膜).采用原子力显微镜(AFM)研究了PDDA/Au NPs复合MD膜的表面形貌以及摩擦、磨损行为.研究结果表明:该复合膜能降低基底的摩擦力,其中以3层膜降低摩擦力的效果最显著.在氮化硅探针扫描行程达到30次后,膜表面才开始出现磨损痕迹.随着扫描次数的增多,膜表面在探针剪切力的作用下逐渐由致密变得疏松,形成颗粒堆积,使表面粗糙度增大,摩擦力、磨损深度也随之增加.通过实验还发现这种复合膜存在两种非正常磨损现象,即磨损负增长和膜的脱落现象.

辽河油田兴42块兴53井组MD膜驱油研究

将辽河油田兴42油藏岩心以不同方式处理并饱和兴隆台采油厂脱气脱水原油,在65～67℃下用兴二联回注水驱替至流出液含水98%,再用MD 1膜驱剂(一种单分子双季铵盐,分析试剂)的0.01mmol/L水溶液驱替至含水98%,得到了如下驱油结果并从MD膜驱油机理作了解释:在水驱基础上MD膜驱提高采收率的幅度,在直接饱和原油的岩心上一般很高,3个岩心为13.32%～15.73%,1个岩心为8.86%;在含束缚水的油饱和岩心上略低(15.92%和9.37%);在洗油、洗盐的含束缚水的油饱和岩心上极低(1.96%);在油中长期浸泡后的洗油、洗盐、含束缚水油饱和岩心上则很高(16.19%和15.93%);在直接饱和油的非油藏岩心上很低(4.04%)。在兴42块兴53一注五采高含水井组实施了MD膜驱油先导性矿场试验(井组油井含水80.0%～98.3%,平均92.4%),1998年5～10月注入有效成分25%的工业膜驱剂40t,注入液浓度2500～3000mg/L,注入总量0.005PV。5口采油井中有4口增产油、增产气并减产水,有效期超过2年。截止2000年11月有效期尚未结束,每注入1t工业膜驱剂已增产原油172t,经济效益可观。给出并讨论了膜驱油前后全井组和2口典型井的产油、含水曲线及全井组产气曲线。膜驱油过程伴随油井增产气过程,其特点是检验膜驱是否有效及有效期长短的矿场判据。图5表4表5。

大庆油田MD膜驱提高采收率室内实验研究

在大庆主力砂岩油藏岩心上 ,考察了膜驱剂MD 1在不同开发阶段的驱油效果 (4 5℃ )。膜驱剂MD 1为含2 5 %单分子双季铵盐的工业品 ,用矿化度 5 2 10mg/L的油田采出水配制驱替液。注入 0 .5 7PV的 5 0 0mg/LMD 1溶液使未洗油、含束缚水的岩心表面由亲油变弱亲油 ,由弱亲油变中性。在洗油后饱和水 ,再用油驱替至束缚水状态的若干组岩心上 ,膜剂驱的采收率如下 :直接用 5 0 0mg/L溶液间歇驱油 ,采收率 6 0 .8%和 6 4 .1%;水驱后提高采收率 2 .2 3%(5 0 0mg/L× 0 .5PV) ,3.0 9%(10 0 0× 0 .5 ) ,9.10 %(5 0 0× 2 .0 ) ,8.2 0 (5 0 0× 10 .0 ) ,最终采收率略低于直接膜剂驱 ;水驱、聚合物驱 (提高采收率 6 .4 8%～ 8.6 1%)之后提高采收率 1.96 %(5 0 0× 0 .5 ) ,2 .4 4 %(10 0 0×0 .5 ) ,6 .4 8%(5 0 0× 5 .0 ) ,6 .4 6 %(5 0 0× 10 .0 ) ;水驱、三元复合驱 (提高采收率 14 .89%～ 15 .89%)之后提高采收率1.4 5 %(5 0 0× 0 .5 ) ,0 .6 5 %(10 0 0× 0 .5 ) ,5 .98%(5 0 0× 5 .0 ) ,5 .13%(5 0 0× 10 .0 )。在大庆油田 ,聚合物驱和三元复合驱之后采用膜驱技术可进一步提高采收率。表 4参

辽河油田欢2-14-16块MD膜驱油试验结果

分子沉积膜（MD膜）驱油是注入一种单分子双季铵盐水溶驱油的技术，注入的双季铵盐在油层孔隙表面形成纳米级MD膜，使原油与表面间黏附力降低，后续流体容易将原油剥离并驱出。该技术具有大量优点，适用于孔隙度10％--40％、渗透率〉10×10μm^2、温度0--320℃、剩余油饱和度〉25％、50℃原油黏率〈0．5Pa·s、地层水矿化度〈100g／L的油藏。油田面积1．1肼，有注水井7口，对应采油井11口的辽河欢2—14—16区大凌河0层油藏，于2001年3月开始注水开发，到2005年产量递减率达46．9％，综合含水达54．5％。从2006—05—18开始，分2个段塞，间隔30天，在7口注水井随注入水注入浓度0．8kg／m^3的膜驱剂，到2006—10—25为止累计注入膜驱剂45．62吨。从2006年6月到2007年5月一年内，81：2油井动液面上升，全区产油量停止递减，按月平均的日产油量增加到48．9吨，一年共增产油3453吨，比预测增油量增加5056吨。这一试验结果表明该项EOR技术已经成熟。图2表2参5。