唐善法.阴离子双子表面活性剂表面活性研究

阴离子双子表面活性剂表面活性研究汇报人：唐善法长江大学石油工程学院目录研究目的和意义实验部分结论与认识一、研究目的与意义

表面活性剂的表面活性与其在溶液表面上的吸附有关,而吸附又取决于表面活性剂的分子结构。目前，有关双子表面活性剂的研究，无论是合成技术及性能研究方面均以阳离子为主，且相对较全面；近来有关阴离子双子表面活性剂合成及其合成产品性能评价日趋增多，但对其分子结构变化引起表面活性变化的系统研究却报道甚少。据此，本项目组系统研究了分子结构(碳链长度、间隔基团碳数)变化及无机盐等对阴离子双子表面活性剂溶液表面活性的影响，以期为耐高矿化地层水、高表面活性驱油剂的设计与合成提供理论依据。二、实验部分1、实验试剂

阴离子双子表面活性剂：GA6-4-6，GA8-4-8，GA10-4-10，

GA12-4-12；GA8-2-8，GA12-2-12；

化学试剂：NaCl、CaCl2、MgCl2、SDS(十二烷基磺酸钠)。2、实验方法

①表面张力测试：采用滴体积法测定，测试温度33℃。表面张力计算公式为：γ=VρgF/r；其中V：液滴体积，r：管口半径，F：校正因子。

②临界胶束浓度(cmc)确定：临界胶束浓度(cmc)通过溶液滴体积V对lnC作图确定。三、结论与认识1、阴离子双子表面活性剂的表面活性研究

1.1

阴离子双子表面活性剂浓度变化对其表面张力的影响阴离子双子表面活性剂的表面活性具有比传统表面活性剂更好更快的降低表面张力的能力。随着疏水碳链长度增加，表面张力下降速度呈先快后慢之势。图1表面张力与阴离子双子表面活性剂浓度的关系三、结论与认识1、阴离子双子表面活性剂的表面活性研究1.2阴离子双子表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)表面活性剂

SDSGA6-4-6GA8-4-8GA10-4-10GA12-4-12临界胶束浓度(mg/L)/(mmol/L)1000/3.47447/0.73360/0.54282/0.39538.6/0.69系列阴离子双子表面活性剂的临界胶束浓度均比十二烷基磺酸钠(SDS)小一个数量级，其表面活性比传统阴离子表面活性剂更高。随着疏水碳链增长，对应cmc呈先减后增之势，说明单就提高表面活性而言，疏水碳链长度存在最佳值(8～10)。表1阴离子双子/单链表面活性剂临界胶束浓度三、结论与认识2、阴离子双子表面活性剂分子结构对其表面活性的影响2.1碳链长度对阴离子双子表面活性剂表面活性的影响表2碳链长度对阴离子双子表面活性剂溶液表面张力的影响表面活性剂GA6-4-6GA8-4-8GA10-4-10GA12-4-12表面张力（mN/m）29.925.926.230.7间隔基团碳数(s=4)一定时，随疏水碳链长度增加，阴离子双子表面活性剂溶液表面张力呈先减后增之势，在碳链长度为8时达最小值(25.9mN/m)。三、结论与认识2、阴离子双子表面活性剂分子结构对其表面活性的影响2.1碳链长度对阴离子双子表面活性剂表面活性的影响间隔基团碳数（s=2）一定时时，表面活性随疏水碳链增长而减小，碳链长度为8时表现出较好的表面活性。图2阴离子双子表面活性剂疏水碳链长度对其溶液表面张力的影响三、结论与认识2、阴离子双子表面活性剂分子结构对其表面活性的影响2.2间隔基团碳数对阴离子双子表面活性剂表面活性的影响表3间隔基团碳数对最佳表面张力的影响表面活性剂GA8-2-8GA8-4-8GA12-2-12GA12-4-12表面张力（mN/m）31.625.931.830.7碳链长一定时，随间隔基团碳数增加(2～4)，其表面活性增加,但疏水碳链愈长，间隔基团碳数对阴离子双子表面活性剂表面活性影响愈小。三、结论与认识3、无机盐（NaCl、CaCl2、MgCl2）对阴离子双子表面活性剂表面活性的影响

图3NaCl浓度对GA8-4-8溶液表面张力的影响图4CaCl2和MgCl2浓度对GA8-4-8溶液表面张力的影响加入低浓度的盐可以降低GA8-4-8溶液的表面张力,随盐浓度的增加，表面张力呈先增后减之势，盐浓度增加到一定值时，可有效降低GA8-4-8溶液的表面张力。

附：双子表面活性剂其它研究成果与认识(1)合成研制了系列阳离子(CA)、阴离子(GA)系列双子表面活性剂，共计16个品种；并用红外光谱、核磁共振谱对其双链结构进行了认证。20304050607080020004000600080001000012000浓度mg/lC12-2-12.2Br-1N、N’-双月桂酰基乙二胺二丙烯酸钠十二烷基硫酸钠十二烷基三甲基溴化铵表面张力mN/m测试样品临界胶束浓度mg/l表面张力mN/m石油磺酸盐100038.0十二烷基苯磺酸钠120038.8十二烷基硫酸钠100037.01CA-6/双子/33.8CA-3/双子/33.4CA-1/双子50032.2GA12-2-12/双子45026.3(2)研究了其表面活性：具有高的表面活性和低的表面张力(3)研究了其界面活性或油水界面张力 双子表面活性剂可有效降低油水界面张力，且优于单链表面活性剂；双子表面活性剂界面活性取决于其分子结构，如疏水链长及连接基团结构。测试样品浓度（mg/L）界面张力（mN/m

）GA12-2-12100010-3CA-1200～150010-3～10-2NES/单链2000～30004.1附：双子表面活性剂其它研究成果与认识活性剂浓度界面张力水介质

00.1%0.2%0.5%1%蒸馏水无效椭球椭球椭球1.29×10-10.5%NaCl无效椭球椭球L/D≈3.57.81×10-21%NaCl无效1.62×10-27.82×10-33.64×10-31.73×10-22%NaCl无效1.12×10-21.91×10-22.6×10-23.84×10-35%NaCl无效1.35×10-21.27×10-21.61×10-23.74×10-2模拟地层水无效1.18×10-15.62×10-21.06×10-21.52×10-2阴离子双子表面活性剂GA848在不同水介质中油水界面张力值(4)与单链表面活性剂复配实验研究：双子表面活性剂与非离子表面活性剂具有良好的协同作用，在两者1：1混合条件下，CA-1(双子)只需200mg/L(总量400mg/L)就可使稀油油水界面张力降至10-3mN/m，由此可大大降低双子表面活性剂和单链表面活性剂(1000～3000mg/l)加量，降低其化学驱成本。附：双子表面活性剂其它研究成果与认识(5)双子表面活性剂增溶性研究：阴离子双子表面活性剂GA12-2-12增溶能力明显优于相应碳数单链表面活性剂SDS。

附：双子表面活性剂其它研究成果与认识(6)油水乳化性能研究：CA-1加量>500mg/L时，可使长庆稀油形成较稳定的O/W体系，稳定时间达2hr；GA12-2-12在Ca2+含量高达600mg/l是仍能与煤油形成乳状液，但相同碳数的SDS则不能。附：双子表面活性剂其它研究成果与认识(7)双子表活剂(人造岩心)驱油提高采收率研究：岩心编号孔隙度%气测渗透率m

μm2水相渗透率m

μm2束缚水饱和度%水驱采收率%CA12-2-12.2Br-1表面活性剂驱（0.5PV）表面活性剂浓度/mg.l-1提高采收率%K836.5490457.9510.1545.003005.00I5736.2240843.2428.8061.305006.45K336.4790055.1120.5257.7010007.70L15

36.90

1703

99.20

14.47

49.06

10002.83

对比岩心K3和岩心L15的渗透率发现，CA12-2-12.2Br-1更适合于中、低渗油藏水驱采收率的提高。附：双子表面活性剂其它研究成果与认识(8)双子表活剂溶液流变性研究：双子表面活性剂具有良好的增粘性。如图，CA-6、CA-3在加量为0.5%时，其溶液粘度已达45mPa.s，而相同碳链的单链表面活性剂加量达10%时，才具有增粘作用。可简化驱油体系和作清洁压裂液。附：双子表面活性剂其它研究成果与认识(9)双子表活剂润湿性研究：GA12-2-12对固体界面亲水性的影响明显优于SDS。

利于水驱与

洗油。

附：双子表面活性剂其它研究成果与认识(11)杀菌性能研究：(10)防腐蚀性能研究：缓蚀率达35%缓蚀率达67%102个/ml103-104个/mlGimini加量仅需普通杀菌剂的1/4附：双子表面活性剂其它研究成果与认识(12)吸附性能研究：无论是CA-1还是GA12-2-12均较相应的同碳数单链常规表面活性剂在油砂上的吸附损失低20%～50%；可有效降低活性剂注入浓度及驱油成本。单双链表面活性剂吸附规律051015202530354005001000150020002500平衡浓度（mg/l)同碳数单链表面活性剂CA-1吸附量(mg/g)附：双子表面活性剂其它研究成果与认识(13)深层稠油井筒乳化降粘效果研究GA8-4-8双子表面活性剂乳化降粘效果普通表活剂乳化降