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本文系统地研究了表面活性剂复合驱油体系与原油形成超低界面张力机理。主要研究内容包括:表面活性剂浓度以及类型对界面张力的影响以及筛选;原油性质对界面张力的影响;碱剂对形成超低界面张力的作用机理研究。
首先对不同类型的表活剂进行配方筛选及评价,发现阴离子型表面活性剂必须在加入碱复配才能使IFT达到超低状态;甜菜碱两性表面活性剂加碱会导致界面张力从10-3mN/m升高到10-2mN/m。阴一非混合型表活剂QY-3在无碱的条件下与IV下原油之间的界面张力降至超低。而对于非离子型表活剂M2而言,醇的加入使得油水界面处形成双连续相从而达到超低界面张力。
其次发现原油性质对超低IFT形成起着重要的作用。通过原油中不同酸值、活性物的元素分析、胶质沥青质等一系列实验发现原油中的酸性物质与碱反应不是降低界面张力至超低的唯一因素,其机理有待于进一步研究。
此外还通过微观机理解释、宏观显微观察方法来讨论碱对界面张力的影响。对于阴离子及两性表面活性剂,在低碱浓度下,OH-的碱性作用打破了界面层附近的胶束,释放了更多的表面活性剂分子排列在界面上从而使IFT降低;而当碱浓度在0.6%-1.2%的高浓度下,NaOH表现的是Na+的离子作用,高离子强度迫使表面活性剂分子进入油相,于是生成尺寸较大且很稳定的Na+胶束。对于非离子型表活剂尼纳尔而言,低碱浓度(≤0.6%)下,胶束颗粒随着碱浓度的增加而先增大后减小。而当碱浓度高至1.2%时,可能生成大的Na+胶束颗粒直径反而又增加。通过激光共聚焦显微镜和激光纳米粒度及Zeta电位测试仪以及界面膜粘弹性实验分别验证了前面的实验结果。
最后通过加入不同量的碱和盐来对比验证碱的双重作用,发现少量的碱发挥碱性作用,过量的碱起到增加离子强度作用,可用适量的NaCl代替。通过富含奠的活性剂溶液在加NaOH后吸光度明显增加,可以推断NaOH的碱性作用破坏了表面活性剂中的胶束,而NaCl不具备此作用。