用于降压增注的双子表面活性剂的合成及性能_李海涛
表面活性剂在低渗透油藏降压增注机理
表面活性剂在低渗透油藏降压增注机理 表面活性剂溶液对低渗透油藏的降压增注效果也非常突出。表面活性剂对超低渗透降压增注的机理并不只是大幅降低油/水界面张力。表面活性剂具有较好地改变岩石表面润湿性的作用。因此，本文将继降压增注实验之后开展降压增注机理分析。 标签：表面活性剂；低渗透油藏；降压增注 1引言 表面活性剂具有降低表面张力、起泡、乳化、分散、润湿、增溶、渗透和抗静电等性能，在油田上最早用于提高采收率，目前广泛应用在油气井增产和水井增注，通过吸附在岩石矿物表面，改变岩石润湿性，从而降低毛管力、减弱储层损害表面活性剂驱油机理，可概括为降低界面张力、降低注入压力、聚并形成油带、形成分子膜、降低边界层厚度、改变岩石润湿性、改变岩石流变性等。 特性，在较低的使用浓度条件下，表面活性剂溶液就能够很快地降低界面张力，根据极性基团的区别，将表面活性剂划分以下几大类：阴离子型、两性型、阳离子型、和非离子型表面活性剂等。其降压增注机理体现为：降低油水界面张力、改变岩石润湿性、降低注入压力、改变原油流变性、提高洗油能力。 2表面活性剂降压增注机理 由于组成表面活性剂分子的两部分为具有极性的“头基”和具有非极性的“链尾”，因此表面活性剂显示两亲性的。 2.1 降低油水界面张力。 由于低渗储层具有孔吼半径细小的特征，连续油流在通过狭小孔隙吼道时，毛管力急剧地增加，会引起贾敏效应，在储层孔隙中油柱会变成断断续续的油滴，从而引起流体渗流阻力的增加。在注入表面活性剂段塞后，在油水界面上吸附着活性剂，引起油水界面张力的降低，引起油滴变形从而更容易通过孔隙吼道，有效地解除了含油堵塞，从而达到了降低注水压力的目的。 关于降低油/水界面张力以降压增注的研究已经很多，且形成了较为一致的看法，在这里做简述。由于表面活性剂都具有一定的表面活性，能够降低界面张力，驱替液（水相）与被驱替液（油相）接触时，表面活性剂快速地达到油/水界面，起到降低界面张力的作用，减小相间相互作用，同时乳化原油、降低原油粘度，阳离子表面活性剂压缩双电层、使边界层变得更薄，从而改善油、水渗流性，提高水相渗透率，降低注入压力。界面张力动态实验表明，双子表面活性剂能快速达到油/水界面，在较短的时间内，使界面张力降低到10-2mN/m，降低了3-4个数量级，故起到了显著的降压增注效果。而表面活性剂降低界面张为能力
生物表面活性剂降压增注技术
生物表面活性剂降压增注技术 技术原理：当油层的油气进行渗透时，在岩石—原油—水系统的界面现象起着在液体和固体直接接触时，在固体的表面上选择性地吸附液体的某些组分，使液体的某些成份在这里浓缩，形成一个其物理化学性质有别于液体体相性质的薄液体层，称之为边界层。在边界层内原油的组分呈现出有规律的变化，在越靠近固体表面的地方，胶质和沥青质的含量越大，在远离固体表面的地方，边界层内原油的组分逐渐过渡到原油体相的组分。这表明，在离固体表面不同的地方，原油边界层有不同的结构力学性质。 不同的压力梯度只能驱动具有相应结构力学性质的原油，不同结构力学性质的原油有各自相应的极限剪切应力。当剪切应力等于或小于这个极限剪切应力时，该原油是不能流动的。这就是低渗或特低渗油层中渗流时呈现某种启动压力梯度的根本原因。 微生物制剂中有有机酸、有机溶剂、表面活性剂和活菌体组成，这些有机代谢产物对于清除岩石表面的原油边界层、降低毛管力、改善油水渗特征具有良好的效果。微生物制剂中含有的大量的活菌体，它们能以岩石表面吸附层的原油为营养源而生长繁殖，因此将会对原油边界起到直接破坏作用。边界原油的清除，将大大降低启动压力，改变油水渗流规律，起到降压增注效果。 微生物制剂中的生物表面活性剂和保护段塞中的表面活性剂能够吸附到岩石表面，改变岩石表面的润湿性，使岩石表面呈现强亲水特性。对于具有亲水特性的孔隙介质表面，当油水两相渗流时，原油
与岩石表面的粘附力会大大减弱，宏观上表现为油水流动阻力降低，注入压力下降，表面活性剂的存在，降低了油水界面张力，使水井井底附近的原油可能克服由第三毛管力所形成的贾敏效应而通过喉道，达到了疏通的目的。 性能指标：（1）矿场试验有效率80%以上；（2）矿场试验有效期6个月以上；（3）矿场试验工艺成功率90%；（4）注水量、注入压力下降1-2Mpa以上，或注入压力不变，注水量超过原子核注水量25%以止；（5）投入产出比利1：2以上； 创造性和先进性：该技术首次将生物与化学技术创造性有机结合在一起、并将微生物技术首次应用在油田注水井的降压增注领域、属国内首创。它的先进性在于该技术在应用过程中施工、工艺简单、对环境及地层无二次污染。
季铵盐型双子表面活性剂与十八醇的混合单分子膜_周栋梁
Vo.l 28 高等学校化学学报No .52007年5月 CHEM I CAL J OURNAL OF CH I NESE UN I VERSI T I E S 932~935季铵盐型双子表面活性剂与十八醇的混合单分子膜 周栋梁1,杨红伟1,朱谱新1,孙玉海2,冯玉军2,吴大诚1 (1.四川大学纺织研究所,成都610065;2.中国科学院成都有机化学研究所,成都610041)摘要 研究了双子表面活性剂12-2-16和12-2-12分别与十八醇(C 18H 37OH )在空气-水界面上混合单分子膜的P -A 等温线.在相分离表面压以下,比较了不同表面压下和不同混合比单分子膜的混合表面过剩自由能$G ex o M ,分析了双子表面活性剂与脂肪醇在空气-水界面上混合膜中的相容性.结果表明,12-2-16与C 18H 37OH 在所有混合摩尔比下随着表面压增高,自由能增大.12-2-12与C 18H 37OH 混合膜体系的相容性取决于两者的 混合比,$G exo M 随所加入C 18H 37OH 摩尔分数的增加逐渐增大,从异种分子间净的吸引作用转变到相互排斥 作用体系,转变点为C 18H 37OH 加入量的摩尔分数0165.当混合为热力学自发过程时,增大表面压将有利于混合;而对相互排斥体系,增加表面压将使体系内异种分子之间的相互排斥作用更大. 关键词 季铵盐型双子表面活性剂;十八醇;混合单分子膜;混合表面过剩自由能 中图分类号 O 647 文献标识码 A 文章编号 0251-0790(2007)05-0932-04 收稿日期:2006-07-05. 基金项目:国家自然科学基金(批准号:50673062)资助. 联系人简介:朱谱新(1956年出生),男,博士,教授,主要从事高分子材料结构与性能、表面与界面等方面的研究. E-m ai:l z hupxscu @163.co m 双子表面活性剂的结构特殊,表面活性更高,能有效地降低表面张力,易形成胶束、易溶解、润湿 性良好[1],因而成为研究的热点[2~11].季铵盐型双子表面活性剂是一种目前研究较多的阳离子型双子表面活性剂,对它的合成以及物理化学性能已有深入的研究[8~11].为了使双子表面活性剂能大规模的应用,人们探索了其与普通阴离子、阳离子、非离子和两性离子表面活性剂进行复配使用,并研究了 其混合体系溶液的表面性质[9~11].以Lang mu ir 膜天平为手段研究双子表面活性剂在空气-水界面的单 分子膜,可以了解其在溶液中的胶束行为.通常,两亲性分子铺展的单分子膜在压缩过程中处于亚稳态,当表面压较低时在缓慢压缩的时间尺度下,可以将压缩单分子膜看成是稳定的,因为铺展分子从 膜中向亚相溶解需要克服脱附能垒,达到平衡的过程很漫长[12].以往对于具有一定水溶性的两亲性分 子表面单分子膜的研究较少,而对此方面的研究可以得到表面单分子膜稳定性的很多信息.本文采用Lang m uir 膜天平分别测定了双子表面活性剂12-2-16和12-2-12与C 18H 37OH 混合膜在空气-水界面上混合膜的P -A 等温线,并计算混合表面过剩自由能,从而说明与极性有机分子C 18H 37OH 复配时,双子表面活性剂12-2-16和12-2-12形成的复合单分子膜的界面行为以及混合膜分子之间的相互作用.1 实验部分 1.1 试剂与仪器 双子表面活性剂12-2-16和12-2-12为自制[13],在丙酮和乙醇的混合溶剂中重结晶3次.在25e 时,12-2-16和12-2-12水溶液的临界胶束浓度分别为0116和0180mm o l/L [13].正十八醇(C 18H 37OH,分析纯,上海光铧科技有限公司);三氯甲烷(分析纯,成都长联化工试剂有限公司);无水乙醇(分析纯,沈阳化学试剂厂);实验用水为二次去离子水;LB 膜分析仪(KSV 2000-Ⅲ型,芬兰). 1.2 实验过程 分别配制12-2-16,12-2-12和C 18H 37OH 的三氯甲烷溶液,浓度约为1g /L ,再按一定摩尔比配成混合溶液.先用无水乙醇将Lang mu ir 槽(材质为聚四氟乙烯,内径尺寸700mm @120mm @10mm )清洗干净,再用二次去离子水冲洗,然后注满二次去离子水,用障条刮水面3次,以去除水面上的杂质.
新型双子表面活性剂的制备及性能研究_顾义师
新型双子表面活性剂的制备及性能研究 顾义师黄丹 * （江南大学生态纺织科学与技术教育部重点实验室 无锡 214122） 南通苏州大学纺织研究院开放课题（NS1211）资助2013-01-15收稿，2013-03-11接受 摘要制备了一系列羧基支化改性双子表面活性剂，其利用马来酸酐将2个疏水性基团和2个亲水性 基团通过弱酯键连接基团连接在一起，以反丁烯二酸为羧化试剂在过氧化自由基的引发下进行羧化接枝反应接入了阴离子亲水基团。用红外光谱和核磁共振表征了合成物的分子结构。测定了合成产物的表面张力、胶团形貌、疏水性能、泡沫性能、润湿性能、乳化性能和分散性能。结果显示所合成的双子表面活性具有优异的表面性能。 关键词 双子表面活性剂 表面性能 表面张力 分散性能 Preparation and Properties of Novel Gemini Surfactant Gu Yishi ，Huang Dan * （Education Ministry Key Laboratory of Science ＆Technology for Eco-textiles ，Jiangnan University ，Wuxi 214122） Abstract A series of carboxyl branch modified Gemini surfactants were prepared．These cleavable surfactants possess two identical hydrophobic alkyl group moieties ，two hydrophilic polyethylene glycol group moieties and a succinic acid spacer as weak ester linkage．Nonionic hydrophilic moieties had been added by reacting fumaric acid in the presence of a peroxy-type free radical initiator to form a carboxylic acid groups．The structures of these compounds were confirmed through IR and NMR．The physical and chemical properties of synthetic products ，including surface tension ，micelles morphology ，hydrophilicity ，foam property ，wetting property ，emulsifying property and dispersion property were determined．The results showed that the as-prepared Gemini surfactants have excellent surface properties． Keywords Gemini surfactant ，Surface properties ，Surface tension ，Dispersion properties 双子表面活性剂（Gemini surfactant ）在结构上是由2个亲水基团和2个疏水基团在连接基团的作用下形成的。其有着比传统表面活性剂不止2倍的性能提升且表面张力更低、临界胶束浓度（CMC ）更低的特点。由于其结构的“非常规”性，使得其在生物医学、纺织染整、三次采油上有着独特的应用 ［1 5］ 。 聚醚马来酸双酯是一种双子表面活性剂［6，7］ ，其利用顺丁烯二酸为连接基团将2个聚醚单体在其 亲水基部位或靠近其亲水基部位通过化学键连在一起，形成1个具有2个亲水基团和2个亲油基团的结构， 由于桥基的作用，使得聚醚单体连接得相当紧密，从而使其碳链之间的作用力增强，而且亲水基（—CH 2CH 2O —）部分的斥力由于桥基的存在而大大减弱，这就使得其活性远大于一般的表面活性剂。在过氧化自由基的作用下，以反丁烯二酸为羧化试剂在聚氧乙烯链上进行羧化接枝，使分子链上带有大量的水溶性羧酸基团。这样的亲水基团和疏水基团的交错排列使得其性能相比传统表面活性剂更为优异。之前有研究者以月桂醇聚醚来合成这类表面活性剂，包括对称［8］ 和不对称 ［9］ 双酯，但由于结构中 含有芳香基团，生物降解性能不好。本研究以硬脂醇聚醚为原料合成羧化硬脂醇聚醚马来酸双酯 Gemini 表面活性剂，性能更优异，更易生物降解。 · 735·http ：//www．hxtb．org 化学通报2013年第76卷第6期DOI:10.14159/https://www.360docs.net/doc/ce9332944.html,ki.0441-3776.2013.06.016
双子表面活性剂
双子表面活性剂的合成进展 摘要：双子表面活性剂是一类新型的双亲水基、双疏水基两亲表面活性剂，按照其结构特点，双子表面活性剂可分为阳离子、阴离子、非离子以及两性离子表面活性剂。本文介绍了双子表面活性剂的研究进展和合成现状。 关键词：双子表面活性剂，研究进展，合成现状 双子表面活性剂是一族性能优异的表面活性剂,其分子是由两个普通单链单头基表面活性剂分子在头基处通过联接基团以化学键连接而成。双子表面活性剂特殊的结构决定它比传统表面活性剂具有更优良的性能。它具有两个亲水基和疏水基，通过联接基团将两部分连接，联接基团有化学键作用，降低了两极性间的静电排斥力及其水化层间的作用力，使得双子表面活性剂具有低CMC特性。与单烷烃链和单离子头基组成的普通表面活性剂相比，双子表面活性剂具有如下特征性质：(1)易吸附在气/液表面，有效地降低水的表面张力；(2)易聚集生成胶团，有更低的临界胶束浓度；(3)具有很低的Kraff点；(4)与普通表面活性剂间的复配能产生更大的协同效应；(5)具有良好的钙皂分散性能；(6)优良的润湿性能。目前，双子表面活性剂已经受到世界各国科学家的青睐，并掀起了一股新的研究热潮。本文综述了当前各类双子表面活性剂的研究进展和合成现状。 1阳离子型双子表面活性剂的合成 阳离子型双子表面活性剂由于其特殊结构而呈现出独特的性能, 如抗静电性、杀菌性、柔软性、防腐性等,是其它类型的表面活性剂所无法替代的。国内外对阳离子型双子表面活性剂的合成研究一直比较活跃。大部分阳离子型双子表面活性剂的结构中含有2个亲水基和2个疏水链,且极性基团和疏水链都是相同的,但也看到一些含有特殊官能团表面活性剂的文献 报道。 1.1多烷基多季铵盐表面活性剂的合成
双子表面活性剂表面活性的研究
双子表面活性剂表面活性的研究 马素俊，孙玉海，冯茜，马天态，杨景辉 (中国石化胜利油田分公司采油工艺研究院，东营257000) ［摘 要］利用胜利油田临盘采油厂的注入水配制了不同含量的双子表面活性剂，考察了双 子表面活性剂的表面活性，并将其与对应的传统表面活性剂进行了对比。结果表明，双子表面活性剂具有较强的耐温抗盐性能，且在较低含量下降低表面张力的能力明显优于对应的传统表面活性剂，可用于高矿化度和温度为70 90?的油藏。 ［关键词］阳离子双子表面活性剂 杂双子表面活性剂 表面活性 收稿日期:2011－08－01。 作者简介:马素俊，硕士，主要从事油层保护技术研究工作。 双子表面活性剂是近年来研究较多的新一代表面活性剂，因其特殊结构而使其具有一些特殊的性质，如低临界胶束浓度、高表/界面活性、良好的水溶性和润湿性等。20世纪90年代初，双子表面活性剂在世界范围内引起极大关注，成为胶体与界面化学领域的研究热点。目前，国外一些研究学者 〔1－2〕 已合成出一系列阴离子、阳离子、 非离子及两性型双子表面活性剂。2001年我国开始进行双子表面活性剂的研究，唐善法等〔3－6〕 合成了不同类型的双子表面活性剂，并对其性能及应用做了大量研究。在石油开采应用中，双子表面活性剂在提高驱油效率方面已有报道〔4〕 ，在 油田开发方面具有广阔的应用前景 〔7〕 。 我们利用胜利油田临盘采油厂的注入水配制了不同含量的双子表面活性剂，考察双子表面活性剂联结基长度对表面张力的影响及阳离子、杂双子表面活性剂的耐温抗盐性能，为双子表面活性剂在实际油藏中应用提供了理论和实践指导。1实验部分 1．1 主要仪器与试剂 SVT 20型旋转滴张力仪，Data physics 公司;天平;恒温水浴TC －202D ，美国Brookfield 。 双子表面活性剂12－2－12、 14－3－14、14－4－14、14－6－14、8(－)－2－16(+)，纯度80%，自制;十二烷基三甲基溴化铵(DTAB )、十四烷基三甲基溴化铵(TTAB )，分析纯。 临盘采油厂1316站注入水为NaHCO 3水型，离子组成见表1。 表1 临盘采油厂1316站注入水离子组成 mg /L 1．2 实验方法 盐水配制:按照m (NaCl )?m (CaCl 2)?m (MgCl 2·6H 2O )=7?0．6?0．4质量比配制3种不同含量的盐水。 表面活性剂溶液的配制:用临盘采油厂1316站注入水及不同含量的盐水配制不同含量的表面活性剂溶液。 表面张力测定方法:采用SVT 20旋转滴张力仪测定表面活性剂溶液表面张力。 2结果与讨论 2．1 双子表面活性剂与对应的传统表面活性剂 的性能比较 用1316站注入水配制了不同含量的两种双子表面活性剂溶液及其对应的传统表面活性剂溶液，在70?下，采用旋转滴法测定其表面张力，结果见表2。当表面活性剂溶液含量(质量分数，下 同)＞100?10－6 时， 双子表面活性剂在降低表面张力的能力上没有明显优势;当12－2－12含量 为0．1?10－6 时，表面张力为25．54mN /m ;而DTAB 含量为10?10－6时，表面张力为26．36mN /m 。这表明双子表面活性剂在较低含量下可达传统表面活性剂DTAB 高含量下的表面效果， 5 2011年12月马素俊等．双子表面活性剂表面活性的研究
表面活性剂驱在改善低渗油藏开发中的作用
表面活性剂驱在改善低渗油藏开发中的作用X 陈 勇 (长江大学工程技术学院) 摘 要:针对低渗透油藏在开发过程中所遇到的注水压力过高、注入水沿裂缝突进等问题,应用表面活性剂驱通过降低油水界面张力、增加毛管数,以达到提高驱油效率的目的。 关键词:低渗透油藏;表面活性剂驱;驱油效率 中图分类号:T E357.46 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2011)05—0118—01 低渗透油藏普遍存在着孔喉细小、渗流阻力大,只有较大的驱替压力液体才能流动。为提高注水开发效果而增加注入压力,但注水压力高,易造成微裂缝开启,注入水沿裂缝突进,造成驱油效率低,波及体积小,且套损严重。 之所以会产生上述的情况,是因为在低渗透油层中,低渗透油层渗流时表面分子力、毛管力等对渗流起到实质性的影响。低渗透油层的显著特征是低渗、低孔隙度、微观孔隙结构影响增强。这样,孔道细小,孔喉作用增强,微观孔隙结构影响增强,高比表面这些特点就直接对流体产生明显影响,而且渗透率较低,这种影响愈强,使得渗流过程出现了较达西渗流更复杂的、更强烈的一些作用力。由于高比表面,细孔道,表面分子力作用更为强烈,造成了“流动渗透率”的影响程度和影响速度域的加大,甚至微毛细孔道内液体的滞留、孔道结构复杂程度的增强使得孔喉控制作用加大,于是出现了渗透能力随压力梯度改变的非线性流动。低渗透油层液体非达西型渗流特征反映了渗流过程中强烈的固液表面分子力的影响。 1 表面活性剂驱应用于低渗透油藏开发的优势以及国内外研究趋势 通过上述分析,可以看出,由于表面活性剂溶液可降低油水界面张力,减小亲油油层的毛细管阻力、能增加毛管数及提高驱油效率性能。因此,表面活性剂降压增注技术研究可以有效地提高低渗透油藏的开发效率。 从国外文献看:有关表面活性剂降压增注技术研究方面国外已在一些油田开展了先导性研究及矿场试验,并取得了成功经验。《用于提高注入井吸水性、油层采收率的水溶性高洗油效率表面活性剂复合物》[1]一文主要选择了用于不同地质条件下表面活性剂复合物,这些复合物溶于水中可使油水界面张力降到10-2-10-3mN/m,具有很强的增溶性。在鞑靼石油公司进行了6口注入井的现场试验,试验温度20～40℃、90～100℃,注入水为矿化水(由淡水至170g/L)。化学剂用量28.8～54m3(分散剂在近井地带的波及半径为4～12m)。处理之后注入井的吸水性平均提高1.4倍。吸水指数在指示曲线上平均增加到2倍。在压降曲线上平均增加到1.5倍。有效期可达4～18个月(平均12个月)。在塔林石油管理局处理了5口井,砂岩层射开厚度为14.9～31.7m,注水井在加压注水时吸水量为200～700m3,而在试验初期为70～100m3。为了恢复其吸水性注了3.4～6.6t被稀释成95～150m3水溶液的表面活性剂复合物。处理后所有井吸水性平均提高到1.5倍,有效期平均为一年左右。《马格纳斯油田注水井表面活性剂驱油增产经验》[2]一文介绍了BP公司曾在马格纳斯油田实施了注水井表面活性剂增注先导性试验方案,其机理是通过注表面活性剂,降低残余油饱和度,改善井眼附近水相对渗透率,从而提高注入能力。BP公司最初在实验室内对多种表面活性剂体系进行了筛选,选出两种表面活性剂体系:一种是用于低温试验的聚链烷碳酸盐与烷基酚烷氧基甲醇和C4、C5脂肪族甲醇混合物;另一种是用于高温试验的烷基芳香族烷环基硫酸盐。这些表面活性剂浓度较低(1.4%)。在室内温度下用旋滴界面张力仪测量油水界面张力,其结果是从25左右降至约10-3m N/ m,这样低的界面张力值能使毛管力圈闭的残余油量大大降低。同时,高温岩心驱替试验结果表明,在注入表面活性剂溶液注入不到1个孔隙体积时,残余油饱和度就开始降低,直到注入2.5个孔隙体积停止。随着残余油的大幅度降低,渗透率有很大改善,几乎恢复到绝对渗透率值,渗透率提高了5～6倍。最后在室内研究基础上,BP公司在一口卫星井开展了先导性试验。从注表面活性剂期间的野外监测以及试验数据的解释结果显示:注水井注入表面活性剂后注入能力得到明显改善。 国内有关表面活性剂研究方面的大多是用于提高采收率方法研究。表面活性剂是提高采收率幅度较大、适用较广、具有发展潜力的一种化学驱油剂。室内岩心驱油效率试验结果表明:碱/表面活性剂驱不但能较大幅度地提高采收率,而且可以增大油藏中的渗滤速度,降低注入压力,从而减小渗透率较低油藏的高压注水难度,节省开采费用。在长庆油田表面活性剂降压增注试验中,通过研究找到了一种以石油磺酸盐和非离子表面活性剂按一定比例组成的表面活性剂复配体系,在长庆油田所提供的油水条 118内蒙古石油化工 2011年第5期
储层增注高效活性水
高效表活剂评价及活性水注入研究 针对储层孔喉细小、毛管阻力大，注水压力高的问题，优选高效的表面活性剂，并配套活性水注入工艺，降低注入压力。与传统表面活性剂不同，双子表面活性剂中含有至少两个亲水基团（离子头基）和两个疏水基团（碳氢链、碳硅链或碳氟链），并在亲水基团处或靠近亲水基团的疏水基团处由连接基团以化学键相连接。其结构示意图如下： 双子高效表面活性剂具有改善油、水渗流特性，减小渗流阻力，同时配套算化工艺措施，可以实现降压增注的目的。 图10 技术原理 1、高效表面活性剂的优选 为了优选高效表面活性剂，对国内几种常用的双子表面活性剂的表面张力、分散配伍性进行了实验。 实验方法： 将活性剂按不同浓度配制，根据检测标准测定其表界面张力。
实验仪器：K11表界面张力仪 表9 助排剂评选结果表 由表中结果可知，在同等浓度条件下SZ2的表界面张力明显小于SZ1的表界面张力，因此选用SZ2高效表面活性剂。 2、高效表面活性剂的性能评价 通过测试不同温度下和不同矿化度时SZ2表面活性剂的表面张力进行性能评价。 实验方法： 将活性剂按不同浓度配制，根据检测标准测定其界面张力。 实验仪器：K11表界面张力仪 图11 温度对界面张力影响
图12 矿化度对界面张力影响 由图11和图12的结果可知温度和矿化度对于SZ2的界面张力都影响较小，根据测试结果和成本考虑采用0.2%SZ2作为活性剂。 3、活性水注入研究 通过活性水岩心流动模拟实验，确定高效表面活性剂的使用浓度。 活性水配方：0.2%SZ2+1%FPJ 实验步骤： ①取抽空饱和地层水后的岩芯，放入岩芯夹持器； ②开泵将岩芯夹持器进液一端管线中气体排出，使管线全部被液体充满； ③用地层水驱岩芯，待流动状态趋于稳定后，以一固定流量通地层水，测基础渗透 率和压力P ； ④以相同流量通180PV的活性水，测压力P 1 ； 计算出岩心压力降低率：（P 0- P 1 ）/P ·100%
论文双子表面活性剂
双子表面活性剂综述 张家婧 （山东大学化学与化工学院山东省济南市250100） 摘要双子表面活性剂使其在表面活性剂相关领域脱颖而出。双疏水基双亲水基表面活性剂独特的分子结构使其具有与传统的单疏水基单亲水基表面活性剂不同的特性，如CMC很低，降低水溶液表面张力的效率很高。无论是表面活性，还是溶液中的性质，如界面行为、粘度特性等都体现出独特之处。另外，双子表面活性剂的应用也日趋广泛。 关键字双子表面活性剂结构性质应用 Review of Gemini surfactant Jiajing Zhang (College of Chemistry and Chemical Engineering,Shandong University,Jinan,250100) Abstract The particularity of the Gemini surfactants’structure makes it stand out in the related fields of surfactants.Gemini surfactants have two hydrophobic groups and two hydrophilic groups per https://www.360docs.net/doc/ce9332944.html,paring to conventional surfactants which have single hydrophobic group and single hydrophilic group per molecule,the distinct molecular structure of Gemini surfactants make them possess some special properties,such as quite lower surface tension and higher efficiency for reducing surface tension.The surface activity,solubility and viscosity characteristics change a lot,which make Gemini surfactants increasingly wide application in practice.On the other hands,the application of surfactants in many fields is also becoming more widely. Keywords Gemini surfactants,Structure,Character,Application 1引言 表面活性剂按照分子结构的特征可分为三类：传统型、Bola型和Gemini型。 相对于传统的表面活性剂，双子表面活性剂可以说是一个全新的概念，这种有两个亲水端基和两个疏水端基的表面活性剂，相当于通过一个连接基将两个表面活性剂分子连接在一起的结构。越来越多的科研工作者们积极开展相关方面的研究，因为其有着独特的溶液和界面性质，使得效果往往优于传统表面活性剂。 1971年，Bunton[1]等首次合成了一类阳离子型Gemini表面活性剂并对它们的表面活性和临界胶束浓度进行了研究。1988年，日本Osaka大学的Okahara[2]等研究并合成了以柔性基团连接离子头基的若干双烷烃链表面活性剂，但真正系统性地开展这类新型表面活性剂研究工作则是从1991年Menger[3]合成了以刚性基团连接离子头基的双烷烃链表面活性剂开始。他将这类型顺序排列的两亲分子命名为：Gemini表面活性剂，并对Gemini表面活性剂的吸附形式和胶束形式作了探讨。从1991年开始，美国纽约州立大学Brookly学院的Rosen小组采纳了其命名，系统合成和研究了刚性基团连接的双子表面活性剂，撰写了一篇综述文章[4]。同时，
阳离子型双子表面活性剂的合成及表面活性
2006年第64卷化学学报V ol. 64, 2006第18期, 1925～1928 ACTA CHIMICA SINICA No. 18, 1925～1928 * E-mail: yjfeng@https://www.360docs.net/doc/ce9332944.html,; Tel. & Fax: ＋86 (0)28 85236874. Received March 10, 2006; revised May 19, 2006; accepted June 30, 2006. 中国科学院“百人计划”及中石油风险创新基金(No. 050511-2-3)资助项目.
1926化学学报V ol. 64, 2006 表面活性剂的研究却少有报道. Oda等[7]于1997年率先合成了m-s-m'(m－m'＝4)型不对称型双子表面活性剂, 考察了疏水基长度和不对称性对相行为[8]及胶束聚集体[9]的影响, 利用1H和19F NMR谱研究了其胶束化行为[10,11], 并以其合成了有序的介孔材料[11]. Sikiri?等先后研究了不对称型双子表面活性剂12-2-14在水溶液中的吸附和缔合行为[12]、连接基的长度(s＝2, 6, 10)对不对称型双子表面活性剂12-s-14固体相转变[13]和在水溶液中的吸附和缔合行为[14]的影响. Wang小组研究了不对称型双子表面活性剂m-6-m'(m＋m'＝24)的热力学性质和胶束化行为[15,16], 并利用微量热计[17]研究了其与DNA的复合物的性质. 但固定一端疏水碳链及连接基的长度、考察另一端疏水碳链长度对溶液性质的影响尚未见报道. 本文通过固定连接基的长度(s＝2)和一端的疏水碳链长度(m＝12), 变化另一端的碳链长度, 合成了一系列阳离子双子表面活性剂二溴化-N,N'-二(二甲基烷基)乙二铵(12-2-m', m'＝4, 8, 12, 16), 并考察了它们在水溶液中的表面张力和电导行为. 1 实验部分 1.1 试剂 主要化学试剂: 1-溴代丁烷、1-溴代辛烷、1-溴代十二烷、1-溴代十六烷和四甲基乙二胺均为化学纯, 购自中国医药集团化学试剂公司; 实验用水为二次蒸馏水. 1.2 对称双子表面活性剂的制备和纯化 参考文献[3]的方法合成对称型双子表面活性剂12-2-12, 但在本工作中对反应条件作了一定的改进. 利用溴代十二烷对四甲基乙二胺在异丙醇中进行季铵化, 反应48 h后蒸发除去溶剂, 在丙酮和乙醇的混合溶剂中三次重结晶, 结晶物经真空干燥24 h后得白色固体粉末状产物, 产率为80%. 1.3 不对称双子表面活性剂的制备和纯化 根据文献[7]的思路合成不对称双子表面活性剂, 但对反应条件做了改进. 先通过四甲基乙二胺与溴代烷在丙酮中进行季铵化反应合成中间体m'-2 (m'＝4, 8, 12), 蒸发除去溶剂, 在乙醚中多次重结晶, 结晶产物经真空干燥24 h, 产率为60%～70%. 然后, 中间体4-2和8-2与1-溴代十二烷、12-2与1-溴代十六烷在乙腈中反应2～3 d, 蒸发除去溶剂得到粗产物. 粗产品在丙酮中重结晶数次, 真空干燥24 h后得白色固体产物. 1.4 中间体及双子表面活性剂的结构表征 中间体m'-2 (m'＝4, 8, 12)和双子表面活性剂12- 2-m'(m'＝4, 8, 12, 16)分别以D2O和CDCl3为溶剂, 在Bruker Avance 300核磁共振仪上进行1H NMR表征. 利用CARLO ERBAO1106型元素分析仪(意大利) 分别对中间体和表面活性剂进行元素分析. 1.5 水溶液表面张力和电导率的测定 表面活性剂试样溶解在二次蒸馏水中配制成一定 浓度的溶液, 通过连续稀释法分别利用全自动表面张力 仪BZY-1(上海衡平仪器厂)和DDS-11A电导率仪(成都 方舟科技开发公司)在(25.0±0.1) ℃测定不同浓度下水 溶液的表面张力和电导率. 2 结果与讨论 2.1 双子表面活性剂的合成和纯化 溴代烃与二胺之间发生的是季铵化反应, 属于SN2 取代反应, 因此反应溶剂的极性、沸点和对产物的溶解 性对反应速率影响很大. 在对称型双子表面活性剂 12-2-12的制备过程中, 采用高沸点的异丙醇作为反应 溶剂回流48 h. 在不对称双子表面活性剂中间体的制备 过程中采用丙酮作为反应溶剂以减少二胺的副反应, 从 而提高中间体的收率. 第二步反应采用乙腈作为反应溶 剂来加快反应的速率. 其中, 12-2-4与12-2-8的第二步 制备反应需要在40 ℃左右反应3 d, 而12-2-16需要在 回流温度下反应2 d. 根据产物的溶解性, 12-2-12采用丙酮与乙醇混合溶 剂进行重结晶, 12-2-4, 12-2-8及12-2-16在丙酮中重结晶. 但发现, 12-2-16在丙酮与乙醇的混合溶剂中重结晶 的效果更好. 产物12-2-4与12-2-8在室温下为蜡状固体, 12-2-12和12-2-16为白色固体粉末. 中间体及最终 产物的收率见表1. 表1 双子表面活性剂及中间体的收率 Table 1 The yield of intermediates and geminis Yield/% Sample This work Literature data 4-2 70 — 8-2 65 — Intermediate 12-2 67 78[12] 12-2-4 60 — 12-2-8 58 — 12-2-12 80 — Gemini surfactant 12-2-16 70 — 2.2 中间体及双子表面活性剂的结构表征 表2和3分别是中间体和双子表面活性剂的1H NMR数据. 从表中可以看出, 不同官能团中氢原子的 位移与理论值相吻合; 各种类型氢所占的比例与化合物
注水井降压增注的研究与应用
注水井降压增注的研究与应用 摘要：我国的大部分低渗透油田仍以注水开发为主。由于低渗透油田的渗透率低、孔隙度小等特性，造成低渗透油层吸水能力差，注水压力高。通过对多氢酸复合活性水降压增注工艺的研究达到了降压增注的效果，并在胜利油田的到了广泛的应用。 关键词：注水井低渗降压增注 一、前言 我国的大部分低渗透油田仍以注水开发为主。由于低渗透油田的渗透率低、孔隙度小等特性，低渗透油层一般吸水能力低，加之油层中粘土矿物遇水膨胀和注入水的水质与油层不配伍等因素导致的油层伤害，以及水质的原因，地层极易堵塞，油层吸水能力不断降低，注水压力不断上升，致使注水井附近形成高压区，降低了有效注水压差，造成注水量迅速递减【1】。 目前低渗透油田增注主要采取酸化、补孔、分层注水等常规措施方法【2】。但酸化有效期短，对近井地带渗透率的改善作用有限，作业使近井地带受到二次伤害。通过对低渗透油藏注水井油层改造方面做了大量的工作，开发出多氢酸复合活性水降压增注工艺，并成功应用在胜利油田东辛油田营11、营72区块，东胜河125区，见到了很好的效果。 二、多氢酸复合活性水降压增注工艺 1.活性水降压增注技术 表面活性剂溶液可降低油水界面张力，减少亲油油层的毛管阻力，能增加毛管数及提高驱油效率。 我们研制出一种新型双聚醚类活性剂体系，在较高浓度下以段塞处理的方式，通过降低表面张力和油水界面张力、快速溶解近井带残余油的协同作用，提高后续水驱水相渗透率，实现降压增注的目的。 2.表面活性剂的表界面性能 在温度70℃，矿化度11525mg/L条件下测试了主表活剂的界面活性。该表活剂具有优异的降低界面张力作用，使用浓度为0.1%时，油水界面张力达到超低（6.67×10-3 mN/m）。 分别用40000 mg/L标准盐水和35467.72mg/L矿化度地层水配制。0.1%复合活性体系溶液，在130℃环境中高温放置24小时后观察有没有发生沉淀分层现象。观察表明溶液在高矿化度溶液经高温放置后，溶液相体均匀，无分层，通过
双子表面活性剂文献综述
文献综述 题目：阴离子型Gemini表面活性剂的应用性能及研究进展 学生姓名杨亮 学号0909422 专业班级09应用化学
阴离子型Gemini表面活性剂的应用性能及研究进展 摘要：综述了一系列阴离子型Gemini表面活性刺(包括磺酸盐型，硫酸酯盐型，羧酸盐型及磷酸酯盐型)的合成方法，并介绍了其表面活性、水溶性、协同效应、增溶作用、抗盐能力等理化性能，对今后阴离子型Gemini表面活性剂的研究提出了一些看法。 关键词：阴离子型；Gemini表面活性荆；合成；性能 传统表面活性剂分子中只有1个亲水基和1个亲油基,由于这种表面活性剂疏水链之间的缔合作用与离子头基间电荷斥力和水化作用引起的分离作用存在平衡,使得它们在界面或分子聚集体中不能更紧密排列,因而降低表面张力的能力有限[1]。 Gemini 表面活性剂由2 个传统的表面活性剂分子通过特殊的连接基团以化学键方式连接而成,分子中含有2 个亲水基团及2 个亲油链。与传统的表面活性剂相比,Gemini 型表面活性剂具有以下特点: ①成胶束能力强,临界胶低; ②吸附在界面的能力超过形成胶束的能力,降低表面张力的效率高; ③Krafft 点低,水溶性好,且有优异的水溶助长性和增溶性,有助于配方设计; ④与其他表面活性剂的配伍性好[2~7]。 笔者在此综述了阴离子型Gemini表面活性剂的合成方法及性能作用的研究进展。 1 阴离子型Gemini表面活性剂的合成方法
2.1磺酸盐和硫酸酯盐型 （1）从1988年起，日本Osaka大学的Okahara小组研制了几种连接基为亲水型的阴离子Gemini表面活性剂，合成方法是先用相转移催化法制备出二环氧化合物，再用长链的脂肪醇与二环氧化合物反应生成低聚二醇，然后在一定条件下，低聚二醇与氯磺酸或丙磺内酯反应生成硫酸酯盐或磺酸Gemini表面活性剂‘3～8。 也可利用低聚二醇与溴乙酸或磷酸经上述路线反应生成羧酸盐或磷酸酯盐型Gemini表面活性剂。用环氧化合物作反应物的合成路线其合成条件容易达到、产率较高，但产物提纯较难。 (2)1999年，Renouf等[1妇报道了一系列阴离子型Gemini表面活性剂的合成及性质研究。与Okahara研究小组的合成路线相似，也是先生成双烃链双羟基化合物，然后再引入两个亲水基。 （3）二烷基二苯醚双磺酸盐是已经实现工业化的产品，由DOW化学公司生产。该产品以二苯醚和烯烃或长链卤代烃为主要原料，先烷基化，再经磺化、中和得到[1引。在合成过程中，会产生多种烷基异构体的取代二苯醚，因此要控制反应条件，选用合适的催化剂以及反应设备，才能得到较纯的产品。 二烷基二苯醚双磺酸盐具有稳定性好、易溶解、抗氧化、抗热分解的特点，适合油田及特殊需求的行业使用。苏瑜等Ⅲ3以二苯醚、溴代十二烷为原料，利用发烟硫酸和氯磺酸为磺化剂合成了类似产物十二烷基二苯醚二磺酸钠。 (3)磺基琥珀酸型Gemini表面活性剂具有合成工艺简单、无三废、价格低、基建投资少、生物降解性好、抗硬水能力强等优点，是最近几年的研究热点。其合成经单酯化、双酯化、磺化三步完成。
阴离子双子表面活性剂研究现状及发展趋势
阴离子双子表面活性剂研究现状及发展趋势 摘要：本文从有无联接基团及联接基团联接顺序方面，综述了四种不同Gemini型阴离子表面活性剂合成方法的研究现状，并对其进行总结与展望。Gemini 表面活性剂具有优良的性能，但目前存在着合成路线长、产率低、成本高等制约其大规模工业化的缺点，应大力发展性价比高的Gemini 表面活性剂。 关键词：阴离子双子表面活性剂联接基团 随着我国油田开采程度的加深，注水开发的油田基本上已经处于高采出和高含水程度阶段，油田可采出的油越来越难，油田当年新增可采储量低于产油量，储采失衡，亟需三次采油提高采收率新技术以保持原油产量的增长和稳定。在三次采油方法中，表面活性剂驱是一种极具发展潜力的提高采收率的方法[1]。Gemini表面活性剂[2]具有两个亲水基团和两个亲油基团以及一个桥联基团的化合物，相当于两个普通表面活性剂分子通过一个桥梁联结在一起。Gemini表面活性剂具有以下几个优点：（1）可以大幅度降低表面张力；（2）临界胶束浓度比传统表面活性剂低2个左右的数量级；（3）易溶解；（4）协同效应强；（5）具有奇特的流变性，粘度随浓度的增加而增大。当Gemini表面活性剂分子结构中亲水基为阴离子，把它叫做Gemini阴离子表面活性剂。 1 Gemini阴离子双子表面活性剂研究进展 1.1 先接疏水尾链 双子表面活性剂的合成路线归纳起来有以下三种：第一种是用联接基团先将两个疏水尾链联接起来，再接上两个亲水头基。 贾金英等人[3]以马来酸酐、乙二醇及十二醇、十四醇、十六醇、十八醇为原料，活性炭负载磷钨酸为催化剂，合成了Gemini-12、Gemini-14、Gemini-16 和Gemini-18一系列磺酸盐型双子表面活性剂，它们都具有较低的临界胶束浓度（cmc），表面张力可达到20.11 mN/m。与SDBS及NaCO3进行复配，得到了超低界面张力。郑宝江[4]以壬基酚与甲醛为原料，缩合桥联后用氯磺酸磺化得到一种新型的阴离子Gemini表面活性剂，有较好的耐碱性；有较好的耐温性，180℃时稍有分解；耐硬水能力一般。杜西刚[5]以正构长链酸为原料，经付克酰基化反应、格林反应、催化氢化还原及磺化、中和等反应，合成了不同结构的新型烷基苯磺酸盐Gemini表面活性剂Ia、Ib、Ic、Id 、Ie、IIa 和IIb。其易在低温下溶解，临界胶束浓度比传统烷基苯磺酸盐低两个数量级，但合成过程需六步进行，合成工艺繁琐。 1.2 后接疏水尾链 第二种合成方法是用联接基团先将亲水头基联接起来，再接上疏水尾链。薛凝等人烯酸甲酯分别与不同的长链脂肪酸（月桂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸、癸酸）
双子表面活性剂合成与应用
双子表面活性剂的合成与应用 化学化工学院 应用化学 赵佳20091129010020 b5E2RGbCAP
双子表面活性剂的合成应用 摘要：本文主要介绍了双子表面活性剂 5PC zVD7HxA 该类表面活性剂有阴离子型、非离子型、阳离子型、两性离子型及阴 - 非离子型、阳- 非离子型等。 二、发展历程 双子表面活性剂的研究最早始于20世纪70年代。1971年Bunton 等人合成了一族新型两亲分子，其分子结构顺序为:长的碳氢链、离子头基、联结基团、第二个离子头基、第二个碳氢链，并且把它作为相转移催化剂使用，结果发现它比普通的阳离子表面活性剂具有更高的催化效率。 jLBHrnAILg 1988年后，日本Oskaa大学的专家们合成并研究了柔性联结基的若干双烷烃链表面活性剂。然而真正系统开展这类新型表面活性剂研究工作则是从1991年开始。该年Emery大学的Menger教授和Lihua等人合成并研究了刚性联结基团的双烷烃链表面活性剂，并给这种类型表面活性剂起名为Gemini surfactants Gemini 在天文学上的意思为双子星座，以此形象地表达这类表面活性剂的分子结构特点。我国学者赵国玺也因此将其译为“双子表面活性剂”。xHAQX74J0X 三、双子表面活性剂的合成及在制革业中的应用