润湿性反转与润湿性反转剂

为了研究润湿性反转现象及其与润湿性反转剂的关系,通过理论分析和润湿性实验研究,分析了润湿性反转现象的本质及润湿性反转剂的作用.从热力学的角度分析了润湿性与黏附功的关系,提出了润湿性因子的定义,从而应用润湿性因子判断润湿性转变的程度,结合润湿性的分类得到发生润湿性反转的临界条件.实验结果表明,根据润湿性反转临界条件,可以判断润湿性是否发生了质的变化;而且可以判断化学剂是否可以作为润湿性反转剂使用.研究结果对于采油中化学剂的筛选具有重要的指导作用.     

钻井液氟碳润湿反转剂作用机理的量子化学研究

针对低孔低渗储层钻井过程中极易受到水锁损害的特点,对氟碳类润湿反转剂的作用机理进行量子化学研究。建立了两种模拟砂岩的原子簇模型。利用量子化学从头计算法(HF-3-21G)计算了两种不同分子结构的氟碳润湿反转剂与砂岩模型的相互作用关系;并计算了水分子与砂岩以及润湿反转剂模型的相互作用关系。结果表明,两种氟碳润湿反转剂均倾向于以HOMO轨道和砂岩的LUMO轨道发生结合,结合后氟碳链官能团向外伸展,对内部结构及砂岩起到了屏蔽保护的作用;水分子在砂岩模型表面的吸附势阱绝对值大约在40 kJ·mol-1左右,为氢键力作用,在氟碳润湿反转剂模型表面的吸附势阱均绝对值小于10 kJ·mol-1甚至更小,为物理凝聚;此外,水分子在润湿反转剂模型表面的吸附距离也远大于砂岩模型表面,说明钻井液与砂岩的接触过程中,氟碳润湿反转剂倾向于以不含氟官能团吸附在砂岩表面,且吸附后砂岩表面与水分子的作用力明显减弱。     

蔗渣的润湿性能研究

用Ｗａｓｈｂｕｒｎ动态法测量了水和表面活性剂水溶液对蔗渣的接触角，比较它们对蔗渣的润湿性能，并进行了小榨机压榨模拟试验。结果表明，与纯水相比较，表面活性剂水溶液对蔗渣的接触角较小，润湿性能较好，同时，蔗汁的转光度升高，而蔗渣的转光度降低了。     

西峰白马区润湿反转剂驱模拟研究

西峰油田白马区长8油藏平均渗透率为0.77×10^-3μm²,属低渗透率油藏,储层岩石润湿性普遍存在中性偏亲油性。为了提高原油采收率,针对该油藏条件开展了室内润湿反转剂驱实验和数值模拟研究,优选出适合该油藏的最佳驱油方案为：段塞尺寸为0.1倍孔隙体积,段塞组合为1000mg/L(0.05PV)＋200mg/L(0.05PV)。应用润湿反转剂模型预测最佳驱油方案的原油采收率可以达到36.75％,与注水开发相比提高9％左右,润湿反转剂换油率达到538t/t。可以认为低渗透油藏注润湿反转剂开发是可行的。     

表面活性剂润湿低阶煤煤尘的性能及作用机理

为筛选出经济高效的低阶煤用添加剂以提高喷雾抑尘法的除尘效率,选取8种常用且经济的表面活性剂,以表面张力及煤尘沉降时间为润湿性评价指标,研究表面活性剂种类、性质及浓度对润湿低阶煤煤尘作用的影响,筛选出适合低阶煤用的添加剂,并对润湿煤尘的作用机理进行分析。结果表明实验用煤尘的可吸入尘含量较高,不易被水润湿,需添加表面活性剂提高除尘效率。8种表面活性剂均可降低溶液表面张力,增加煤尘润湿性,其临界胶束浓度和对应的表面张力值分别在0.04～0.53 g/L和25.61～34.79 mN/m之间差异较大。8种表面活性剂润湿煤尘的能力与其降低表面张力能力排序基本一致,由强到弱为APG>AOT>JFC>SDBS>OA-12>BS-12>1631>CTAB,非离子>阴离子>两性型>阳离子。0.02 g/L的APG溶液表面张力为25.87 mN/m,煤尘润湿时间为0.57 min,是一种高效经济的喷雾抑尘法添加剂。煤尘与APG吸附后表面亲水官能团数量的增加和分子间氢键的形成是APG润湿煤尘作用强的主要原因。     

一氧化钛表面的润湿性能

采用高温座滴法测定了一系列金属及合金在TiO上的接触角。研究结果表明金属Cu,Fe,Co,Ni及FeCr合金与TiO的润湿性均较差,在熔点温度时其接触角为48°～120°。Cu与TiO属非反应型润湿;Fe,Co,Ni及FeCr合金与TiO属反应型润湿。添加某些表面活性剂能提高其润湿性,向Cu中添加2%以上的Mo2C可明显提高Cu在TiO上的润湿性,由非反应型润湿转变为反应型润湿;向FeCr合金中添加1.5%以上的Mn或Si,可显著提高FeCr合金在TiO上的润湿性,添加Mn不改变润湿类型,而添加Si使反应型润湿转变为非反应型润湿。     

季铵盐型表面活性剂的驱油机理研究

研究了季铵盐型表面活性剂的驱油机理:表面张力和界面张力、表面润湿性、表面电性。认为在用季铵盐型表面活性剂驱油时,存在低界面张力机理,润湿反转机理和表面电性反转机理。在驱油剂浓度达到600 mg•L-1时,采收率可提高5%~6%。可以推测,具有吸附性的阳离子表面活性剂都可有这几种驱油机理,并具有一定的驱油潜力。     

用于解水锁的气润湿反转剂的合成与性能评价

使用不同摩尔比的含氟丙烯酸酯单体和丙烯酸单体合成含氟丙烯酸酯聚合物,通过接触角测量法、自吸吸入法和Owens二液法评价了含氟丙烯酸酯聚合物对岩心表面气润湿反转程度,并考察了处理浓度、无机盐浓度、p H值以及温度对岩心气润湿性的影响。研究发现,当含氟丙烯酸酯单体与丙烯酸的摩尔比为1∶2时,合成的含氟丙烯酸酯聚合物FP-2具有良好的润湿反转能力。质量分数为1%的FP-2可将水相和油相在岩心表面的接触角由未处理时的23°和0°反转为137°和57°,岩心表面自由能由67.52 m N/m降至1.66 m N/m,岩心表面的润湿性由液润湿性反转为中性气润湿。自吸实验结果表明,处理后岩心液相饱和度明显降低,岩心的含水饱和度相比含油饱和度的减小程度更为显著。当无机盐质量浓度达到10 000 mg/L、温度达到120℃、p H值为5~7时,岩心表面仍能够保持中性气湿。     

考虑润湿反转效应的相对渗透率动态计算方法

润湿反转剂是化学驱提高采收率常用试剂之一,润湿反转剂驱后将改变原始储层岩石性质,对开发中后期油水渗流能力产生较大影响。针对润湿反转过程中相对渗透率曲线难以确定的问题,综合考虑了润湿反转剂导致的界面张力降低及润湿性变化特征,建立了相对渗透率及毛管压力曲线动态计算方法,并分析了润湿反转过程中相对渗透率及毛管压力变化规律。研究表明：油水两相相渗曲线变化同时受到毛管数和润湿性的影响,低毛管数条件下,相渗曲线形态主要受到润湿性的影响,随着毛管数逐渐增大,润湿性的影响减小,最终可以忽略不计。同时,润湿反转剂使得界面张力和毛管力减小,将对渗吸过程产生显著影响,因此,在渗吸驱油过程中,需要对润湿反转剂进行优选,以实现对驱油速度和采收率目标的相对最优。研究结果明确了润湿反转提高采收率过程中相对渗透率及毛管压力的变化规律,为研究润湿反转提高采收率的计算及油藏数值模拟提供了理论基础。     

CTAB与原油酸性物质的作用及润湿性反转

在阳离子表面活性剂（CTAB）相间传质实验过程中,分析CTAB在油水之间的相间传质行为及其与原油中酸性物质之间的相互作用;研究水相pH值、原油酸值对分配系数的影响及其对碳酸盐岩表面的润湿性反转作用。研究结果表明:原油羧酸与CTAB相互作用,形成离子对,能促进CTAB在油水之间的传质与分配,且随着水相pH值的增加,CTAB在油水相间传质能力增强;原油羧酸-CTAB相互作用形成的离子对成为油湿表面的有效亲核,可使碳酸盐岩表面的润湿性转变为水湿,而且浓度高于CMC的浓度时,润湿反转作用更强,因为CTAB溶液中胶束的存在有利于岩石表面羧基化合物的解离。     

烷基多苷复配体系的润湿性能研究

润湿性是表面活性剂的一个重要特性。采用帆布沉降法测定了烷基多苷(APG)与目前常用的润湿渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)的润湿力,找出二元复配体系在各个浓度下的最佳复配比,并将该配比下的润湿性与常用的阴离子渗透剂十二烷基硫酸钠(SDS)进行比较。实验表明：复配后的二元体系表面活性剂具有比一元体系更好的润湿力,该复配体系润湿性较优,说明APG与JFC在润湿性方面具有协同效应。     

等离子体喷枪氩等离子体辐照棉织物后亲水性"即时效应"的研究

本文介绍了使用一种等离子体喷枪的常压低温氩等离子体对棉织物进行了辐照亲水性实验，发现使用Ar等离子体处理棉织物一定时间后的亲水性“即时效应”在合适的辐照时间情况下也能得到比较有效的抑制。随着放置时间的延长，在实验中还发现有亲水速率变快的迹象，具体原因还需要以后进行更深入的研究加以确认。这种抑制“即时效应”的方法若能获得实际应用，将有助于推广干法处理纺织品的技术，从而能缓解或解决纺织品处理中的水污染问题。     

FePt颗粒膜反磁化机制

构造了FePt∶Au有序纳米颗粒膜的微结构模型,利用微磁学模拟的方法研究了一系列不同Au含量的FePt∶Au颗粒膜的磁学性质.对比实验数据,分析反磁化过程可知:当反映Au含量的交换作用比例系数β>0.4时,FePt∶Au颗粒膜的矫顽力随β减小而增大,但增幅较小,磁化反转为一致反转;当β<0.3时,随β的减小矫顽力迅速增大,磁化反转一致性降低.分析指出,当FePt磁性颗粒之间间距约为3～4nm时,颗粒间的交换相互作用可以近似为零,磁化反转为非一致反转.     

等离子体喷枪辐照纺织品后亲水性"即时效应"研究

本文介绍了一种等离子体喷枪。作者使用这种喷枪利用不同气体的常压低温等离子体对几种纺织品材料进行了辐照亲水性实验，发现使用Ar等离子体处理羊毛织物一定时间后的亲水性“即时效应”得到抑制。经过近一年的实验观察，被辐照织物的亲水性仍保持织物刚被辐照几分钟后的亲水性水平，这表明“即时效应”确实得到了有效抑和i制。这种抑制“即时效应”的方法若能获得实际应用，将有助子推广干法处理纺织品的技术，从而能缓解或解决纺织品处理中的水污染问题。     

以表面活性剂改善水对鳞片石墨的润湿性研究

研究了表面活性剂KS1055改善水对石墨的润湿性作用。结果表明,这种表面活性剂能明显改善水对鳞片石墨的润湿性,表面活性剂浓度以0．4％（重量比）为宜。     

Sn-Zn基无铅焊接材料的界面反应和润湿性能

总结了近年来Sn-Zn基与不同成分基板的界面反应的研究现状,概括了界面反映的主要生成物是Cu6Sn5和Cu5(Zn,Sn)两种化合物.同时总结了提高Sn-Zn基无铅焊料润湿性能所作的工作,指出在添加剂中加入金属有机物可能会成为提高焊料润湿性能的一个途径.     

适用于柴油基钻井液的洗油型冲洗液研究

针对柴油基钻井液易残留井壁和套管壁表面,影响水泥环胶结质量这一问题,进行了FYJ洗油型冲洗液研究：（1）建立表面活性剂的优选方法;（2）优选高效表面活性剂;（3）以清洗效率、润湿反转性能及其与柴油基钻井液和水泥浆的相容性为评价指标,获得综合性能良好的FYJ洗油型冲洗液。实验结果表明：（1）适用于洗油型冲洗液用表面活性剂应选用HLB值在12~15的阴离子型、非离子型或两者复配的表面活性剂体系,且加入表面活性剂的溶液表面张力（γ）接近或小于钻井液的临界表面张力（γ_c≈23~27 mN/m）,而较优加量至少大于临界胶束浓度（CMC值）;（2）FYJ洗油型冲洗液对不同种类的柴油基钻井液的清洗效率皆达到82%以上,有较好的抗温抗盐性;（3）该洗油型冲洗液与柴油基钻井液和水泥浆的相容性良好。     

金属陶瓷中陶瓷相的润湿性与其价电子结构的关系

通过经验电子理论(EET理论)计算了多元陶瓷相价电子结构,运用多元线性回归建立了成分与价电子结构的关系;并且将价电子结构与座滴法实验测得的接触角进行了回归分析。结果表明,不同碳化物的添加均能导致最强键上共价电子数nA的增加,其中添加VC的影响最为显著,依次为VC>Mo2C>NbC>WC>TaC。研究还发现,碳化物的添加使体系接触角持续下降,同时接触角随键能的增加持续下降。     

微生物生长吸附规律及防蜡机理实验研究

用浊度法测定了江苏油田现场所用3株防蜡微生物的生长曲线,用染色、拍照、计数法研究了实验微生物在生长过程中的吸附规律、吸附平衡时间和稀释时的吸附变化规律,用测润湿角方法研究了微生物作用时表面润湿性的变化。结果表明,实验微生物生长时具有明显的延滞期、对数生长期和稳定期,温度升高使延滞时间增长,生长速度加快,而且壁面上的吸附密度与菌浓度不成正比关系,吸附平衡时间为1～1.5h,将菌浓度逐次稀释到10个/mL时,壁面吸附密度仍很高;微生物作用可加速壁面润湿性变化,使油相粘附功大幅减小,从而不利于蜡在管壁上沉积;微生物作用可使蜡组分减少和含量降低。