油酸鈉溶致液晶體系的物化性能及其在多孔介質(zhì)的滲流研究.pdf

1、油酸鈉(OAS)是一種羧酸鹽類的表面活性劑，能降低水溶液的表面張力和油/水之間的界面張力，在溶液中形成多種締合結(jié)構(gòu)如膠束、微乳液、溶致液晶、囊泡等，這些締合結(jié)構(gòu)的物理化學(xué)性質(zhì)在生物、醫(yī)藥、三次采油、合成材料等方面得到重視和應(yīng)用。本論文考察了油酸鈉水溶液的平衡表面張力、動態(tài)表面活性及油水間的界面張力；研究其溶致液晶的物化性能如(微結(jié)構(gòu)與微粘度和粘彈性的關(guān)系等)；在水驅(qū)后進(jìn)行溶致液晶驅(qū)替試驗(yàn)，分析溶致液晶的物化特性與室內(nèi)模擬驅(qū)替效果之間的關(guān)

2、系，探討溶致液晶體系的驅(qū)油機(jī)理，并希望能為溶致液晶在三次采油中的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。 用Kruss型表面張力儀和最大泡壓法動態(tài)表面張力儀測定油酸鈉水溶液的平衡表面張力、動態(tài)表面張力。臨界膠團(tuán)濃度(cmc)和臨界膠團(tuán)濃度時表面張力γcmc是衡量表面活性劑溶液表面活性的主要性能參數(shù)，油酸鈉的水溶液在25℃的cmc為1.03×10-3mol/dm3，γcmc為24.0mN/m。用Ward-Tordai和Rosen兩種方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出

3、：只有濃度大于cmc的溶液才表現(xiàn)出較高的動態(tài)表面活性；升高溫度可提高OAS溶液的動態(tài)表面活性，但效果沒有濃度那么明顯；增大pH值同樣也能提高動態(tài)界面活性，pH=11時，動態(tài)界面活性最高。 驅(qū)油體系注入地層與原油的接觸是一個動態(tài)過程；研究油水的界面張力十分重要。用Texas-500旋滴界面張力儀測定油酸鈉與原油、模擬油間的油水界面張力，考察加鹽、堿對油水界面張力的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨OAS濃度增大，IFT時間效應(yīng)減小，IFTmin相

4、差不大；OAS的水溶液加鹽NaCl，存在最佳鹽度為4.0g/L左右，此時瞬時界面張力最低，且時間效應(yīng)最??；加Na2CO3開始階段，IFT隨時間升高而降低，后期有所回升，前期是鹽效應(yīng)與堿效應(yīng)共同作用的結(jié)果，后期由于加鹽的效應(yīng)。 表面活性劑聚集體的流變性質(zhì)與聚集體的微觀結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部基團(tuán)間的相互作用有直接關(guān)系，可以從流變測量的結(jié)果得到體系內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的許多信息。就溶致液晶的屈服應(yīng)力值而言，層狀最大，六角次之，立方的最小。應(yīng)力掃描表明：

5、層狀液晶和六角液晶儲能模量的臨界應(yīng)力值小于其損耗模量的臨界應(yīng)力值，儲能模量大于損耗模量，說明層狀和六角狀液晶的彈性性質(zhì)比粘性性質(zhì)突出；而立方液晶損耗模量大于儲能模量，且損耗模量的臨界應(yīng)力值小于儲能模量的臨界應(yīng)力值，說明立方液晶的粘性性質(zhì)比彈性性質(zhì)突出。幾種液晶的粘度隨剪切速率的變化曲線及頻率掃描、蠕變回復(fù)曲線也各不相同，這主要是由于它們的微觀結(jié)構(gòu)不同的緣故。 在水驅(qū)后，分別用層狀液晶、六角液晶、立方液晶、膠束、聚合物、ASP進(jìn)行

6、室內(nèi)模擬驅(qū)替實(shí)驗(yàn)。就驅(qū)替效率而言，液晶高于膠束、聚合物和ASP；而三種液晶中立方液晶最高，六角次之，層狀最低。結(jié)合流變性質(zhì)的測量結(jié)果及界面活性的測量，探討溶致液晶體系在多孔介質(zhì)中的滲流機(jī)理。 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)：1.較為系統(tǒng)地研究了油酸鈉/油酸/鹽水體系溶致液晶的流變性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了‘溶致液晶的流變性質(zhì)可以用來區(qū)分其微觀結(jié)構(gòu)’這一最新觀點(diǎn)。 2.首次將油酸鈉/油酸/鹽水體系中各種不同微觀結(jié)構(gòu)的溶致液晶，用于室內(nèi)模擬驅(qū)油實(shí)