表面活性劑混合對(duì)表面界面張力的影響

表面活性劑混合對(duì)表面界面張力的影響

表面活性劑驅(qū)油是指以表面活性劑體系為主體的驅(qū)油方法。這是提高原油采收率的一個(gè)很好的方法。表面活性劑驅(qū)為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)有原油儲(chǔ)量展示了廣闊的前景。然而,單獨(dú)使用某一類(lèi)型的表面活性劑驅(qū)油存在著活性劑驅(qū)油效率差、耐溫抗鹽性能差等缺點(diǎn)。因此,近年來(lái)開(kāi)展了不同種類(lèi)表面活性劑復(fù)配體系的研究。對(duì)于一種復(fù)配形成的復(fù)合表面活性劑驅(qū)油體系,表面/界面張力是衡量其性能的主要指標(biāo)之一。本實(shí)驗(yàn)選用陰離子表面活性劑AES、非離子表面活性劑OP-10和TX,研究了陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑以不同比例混合后對(duì)表面/界面張力的影響,并從機(jī)理上進(jìn)行了相關(guān)探討,為其在三次采油中的應(yīng)用提供實(shí)踐與理論指導(dǎo)。本實(shí)驗(yàn)控制復(fù)合表面活性劑驅(qū)油體系的低成本,對(duì)大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用具有重要意義。1實(shí)驗(yàn)部分1.1非離子表面活性劑全自動(dòng)平衡表面張力儀;K100C型全自動(dòng)表面界面張力儀脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉:RO(CH2CH2O)nSO3Na(R為C12~15烷基),簡(jiǎn)稱(chēng)AES(陰離子表面活性劑);辛基苯酚聚氧乙烯醚,簡(jiǎn)稱(chēng)OP-10(非離子表面活性劑);烷基酚聚氧乙烯醚,簡(jiǎn)稱(chēng)TX(非離子表面活性劑);煤油1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1單組表面活性劑試驗(yàn)室溫下,分別改變單組分表面活性劑AES、OP-10和TX的質(zhì)量濃度,測(cè)其表面/界面張力。1.2.2不同質(zhì)量比的重復(fù)試驗(yàn)室溫下,固定表面活性劑復(fù)配體系的總質(zhì)量濃度,分別改變AES與OP-10和AES與TX的質(zhì)量比,測(cè)其表面/界面張力。1.2.3不同質(zhì)量濃度的重復(fù)試驗(yàn)室溫下,按上一步實(shí)驗(yàn)結(jié)果的最佳質(zhì)量比配樣,改變表面活性劑復(fù)配體系的總質(zhì)量濃度,測(cè)其表面/界面張力。2結(jié)果與討論2.1cmc對(duì)表面活性劑吸附行為的影響室溫下,分別改變單組分表面活性劑AES、OP-10和TX的質(zhì)量濃度,測(cè)其表面/界面張力,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。從圖1可以看出:隨著表面活性劑質(zhì)量濃度的增加,表面/界面張力逐漸下降,但下降到一定程度后卻幾乎不再變化。這是由于當(dāng)表面活性劑溶液的質(zhì)量濃度低于CMC時(shí),溶液中基本上是單個(gè)表面活性劑分子(或離子),表面吸附量隨質(zhì)量濃度的增大而逐漸增加,表面/界面張力逐漸下降,直至表面/界面上再也擠不下更多的分子,此時(shí)表面/界面張力不再下降。當(dāng)質(zhì)量濃度大于CMC后,溶液中的表面活性劑通過(guò)分子間的吸引力相互締合形成膠束,此時(shí),隨著質(zhì)量濃度的增加,膠束的數(shù)目增加,而單個(gè)表面活性劑分子的數(shù)目不再增加。因膠束表面是有許多親水基覆蓋的,故膠束本身不具備表面活性,不被溶液表面吸附,因而表面/界面張力幾乎不再變化。2.2不同質(zhì)量比的復(fù)合試驗(yàn)aes,op-10質(zhì)量比的確定室溫下,固定表面活性劑復(fù)配體系的總質(zhì)量濃度為8000mg.L-1,改變AES與OP-10的質(zhì)量比,測(cè)其表面/界面張力,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。張力/表面/界面張力室溫下,固定表面活性劑復(fù)配體系的總質(zhì)量濃度為8000mg.L-1,改變AES與TX的質(zhì)量比,測(cè)其表面/界面張力,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。從圖2和圖3可以看出:當(dāng)混合體系中某組分質(zhì)量所占比例較高時(shí),對(duì)表面/界面張力的降低效果不理想,隨著二者的比值降低,對(duì)表面/界面張力的降低能力有所增強(qiáng),當(dāng)AES與OP-10和AES與TX的質(zhì)量比分別為8∶2和6∶4時(shí),表面/界面張力均為最低值。2.3不同質(zhì)量濃度的重復(fù)試驗(yàn)2.3.1比較as和op-10的實(shí)驗(yàn)室溫下,固定AES與OP-10的質(zhì)量比為8:2,改變AES與OP-10復(fù)配體系的總質(zhì)量濃度,測(cè)其表面/界面張力,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。2.3.2表面/界面張力的變化室溫下,固定AES與TX的質(zhì)量比為6:4,改變AES與TX復(fù)配體系的總質(zhì)量濃度,測(cè)其表面/界面張力,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。從圖4和圖5可以看出:隨著表面活性劑質(zhì)量濃度的增加,AES、OP-10、TX以及AES與OP-10和AES與TX復(fù)配體系的表面/界面張力逐漸下降,但下降到一定程度后卻幾乎不再變化。AES與TX復(fù)配體系的表面/界面張力比AES與OP-10復(fù)配體系的表面/界面張力小,且介于單組分表面活性劑的表面/界面張力值之間。這是由于非離子表面活性劑OP-10和TX親水基上的部分氧原子與水中的Na+結(jié)合,帶有一定的正電性,與陰離子表面活性劑AES發(fā)生靜電吸引作用,在溶液中形成混合膠束,降低了非離子表面活性劑膠束內(nèi)離子間的靜電斥力作用,同時(shí)又由于陰離子表面活性劑AES的表面活性高于非離子表面活性劑OP-10和TX,故使其表面活性有所提高。3aes與op-10的復(fù)配體系的表面/界面張力3.1AES、OP-10和TX的臨界膠束濃度分別為:4000mg.L-1、3000mg.L-1、4000mg.L-1;相應(yīng)的表面/界面張力分別為:29.3mN.m-1與0.015mN.m-1;33.7mN.m-1與0.232mN.m-1;34.1mN.m-1與0.230mN.m-1。當(dāng)AES與OP-10的質(zhì)量比為8:2,總質(zhì)量濃度為7000mg.L-1時(shí),表面/界面張力均達(dá)到最低值32.1mN.m-1與0.079mN.m-1;當(dāng)AES與TX的質(zhì)量比為6:4,總質(zhì)量濃度為7000mg.L-1時(shí),表面/界面張力均達(dá)到最低值29.4mN.m-1與0.058mN.m-1。3.2