疏水纳米颗粒在油层微孔道中的吸附机制

基于对疏水纳米颗粒在储集层微孔道系统中的受力分析,建立了作用对象问的微观作用能数学模型,计算了疏水纳米颗粒和水分子所受的微观作用能量级,进而阐述了两者的竞争吸附机制.计算结果表明,疏水纳米颗粒受到的综合作用为指向孔壁的引力作用,总作用能量级约10-18～10-17J,是水分子与孔壁的作用能量级的103倍左右,在竞争吸附中占绝对优势,这使得疏水纳米颗粒可以突破孔壁表面的水化层并与孔壁产生牢固吸附.通过扫描电子显微镜和能谱仪检测了疏水纳米颗粒在岩心孔壁的吸附状况.结果显示,经纳米液处理过的岩样表面具有大量纳米颗粒组成的微结构,说明纳米颗粒确实突破了水化层并在岩心孔壁形成了吸附层.     

疏水纳米颗粒在岩心表面的吸附特性试验研究

采用纳米颗粒吸附法可以在岩心表面构建具有微纳米结构的强/超疏水表面,进而在该表面产生水流滑移,从而达到降低水流阻力及注水压力、增加注水量的目的。研究分析影响纳米颗粒在岩心表面吸附效果的主要因素对吸附效果的影响可以指导纳米降压增注材料的开发和矿场试验。通过制作纳米颗粒吸附岩心片,测试岩心片表面接触角的大小来分析纳米颗粒质量浓度、吸附时间、试验温度和pH值等对纳米颗粒吸附效果的影响。结果表明,纳米颗粒质量浓度、关井时间和试验温度都存在使纳米颗粒吸附表面的接触角达到最大的最佳值。碱性环境对纳米颗粒吸附的影响较大,而酸性环境几乎没有影响。      

渝东南龙马溪组页岩储层特征及吸附影响因素分析

页岩的天然气吸附能力对储层含气性评价和资源储量预侧至关重要。文中通过低温氮气吸附实验,对渝东南地区下志留统龙马溪组页岩岩心样品的微观孔隙结构进行了研究,计算了纳米孔隙结构参数;综合运用等温吸附实验侧量岩心样品的甲烷吸附能力,分析饱和吸附量与孔隙结构、有机碳质量分数、矿物组成的相关性,探讨了页岩吸附能力的主控因素。结果表明,孔径小于50 nm的微孔和中孔是主要的孔隙类型,为吸附气提供了有效储存空间;有机碳质量分数控制了纳米孔隙体积和比表面积的发育,是影响页岩吸附能力的决定性因素,而拈土矿物成分对页岩的吸附性贡献不大.     

表面活性剂对制备纳米MoS2颗粒的影响

采用沉淀法制定MoS2纳米颗粒,考察了不同类型的表面活性剂对生成MoS2颗粒的影响,用透射电子显微镜（TEM）考察了几种表面活性剂对颗粒形貌形貌的影响,用红外光谱（IR）考察了改性后的纳米颗粒的表面结构,结果表明,阳离子型表面活性剂对MoS2纳米颗粒的改性效果最好,十六烷基三甲基氯化铵改性的MoS2纳米颗粒的粒径在100nm左右,且具有亲油疏水性。     

疏水修饰纳米颗粒强化天然气泡沫的稳定性及影响因素

为了增强天然气泡沫在提高采收率中的应用效果,采用注射法研究了疏水修饰纳米颗粒(HMNP)与不同类型表面活性剂复合生成的天然气泡沫的稳定性及温度、无机盐(NaCl、CaCl₂)对天然气泡沫稳定性的影响机制。结果表明：在室温(25℃)纯水条件下,HMNP与阴离子表面活性剂(十二烷基磺酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠(AES))复合体系生成的天然气泡沫在3000 min内可保持很好的稳定性,具有显著协同稳定天然气泡沫稳定性的作用。而且,在50℃条件下或离子强度为0.2 mol/L的情况下,阴离子表面活性剂中的聚氧乙烯(EO)基团可以进一步增强HMNP/AES复合体系天然气泡沫的稳定性及耐温耐盐性;阴离子表面活性剂中的苯环则可显著促进HMNP与阴离子表面活性剂的协同效应,更大幅度提高HMNP/SDBS复合体系天然气泡沫的稳定性、耐温性及耐一价金属离子能力。     

暂堵用疏水改性纳米碳酸钙的研制

探讨了纳米碳酸钙的合成机理及其室内制备方法,评价了纳米碳酸钙产品制备的主要影响因素和表面活性剂A对纳米碳酸钙表面改性程度的影响,确定了合成纳米碳酸钙的最佳工艺和最佳的改性条件。改性过程中改性剂的用量越多,改性效果越好,直至全部改性。在相同晶型和粒度分布条件下,纳米碳酸钙的活化度越高,其亲油值越大。     

一种强吸附疏水改性纳米SiO2封堵剂

钻井过程中钻遇稳定性较差的地层和承压能力较弱的地层时,经常出现井壁失稳和井下漏失等问题,为此开展了新型纳米封堵剂的研究与评价。合成了强吸附疏水纳米封堵剂,对其粒度分布、吸附性、润湿性和砂床封堵性能进行了测试。测试结果表明,该封堵剂粒度分布在100～150 nm,吸附性强,高温下能够将页岩表面水的润湿接触角增大到80.7°;加量为2.5%时,实验浆的砂床滤失量降低到5.0 mL;对钻井液流变性影响较小,API滤失量从4.4 mL降低到1.0 mL,高温高压滤失量从16.2 mL降低到6.2 mL;加量超过3.0 %时,渗透率降低到2.81 μD;PPA封堵率测试表明,该封堵剂能在陶瓷过滤盘内部形成封堵,钻井液的滤失速率降低到0.45 mL/min1/2,瞬时滤失量降低到2.58 mL。研究表明,强吸附疏水纳米封堵剂能够提高钻井液的封堵能力,降低钻井液对地层的侵入量,对保护井壁稳定有较好的作用。      

疏水缔合聚合物与渤海储层非均质性适应性研究

疏水缔合聚合物凭借良好的抗盐、抗剪切性在聚合物驱和调剖堵水中发挥重要作用的同时面临着油藏非均质性适应性问题。本文以渤海某油藏储层特征和流体性质为研究平台,在确定了疏水缔合聚合物AP-P4与目的储层孔喉配伍性的基础上,通过分析三管并联岩心(渗透率分别约4、1.5、0.5μm2)实验中的聚合物浓度变化对小层分流率和驱油效果的影响,开展了疏水缔合聚合物与储层非均质性的适应性研究。结果表明,随AP-P4浓度的增加,聚合物溶液的黏度和分子线团尺寸增大,相近渗透率下的阻力系数和残余阻力系数增大。AP-P4浓度为1500、1750和2000 mg/L时,与其相对应的岩心渗透率极限分别为1150×10-3、1500×10-3和1780×10-3μm2。聚合物浓度变化不仅会影响剖面反转时机,还会影响聚合物溶液在各小层中的驱替能力。聚合物浓度在1500~2000 mg/L范围内,随着聚合物浓度增加,聚合物与储层非均质性适应性变差,中、低渗透层受效波及区域减小,剖面反转时机提前,采收率呈现出先增加后减小的趋势,在聚合物浓度为1750 mg/L时实验增油效果最好,表明疏水缔合聚合物与储层非均质性的适应性对原油采出程度至关重要。     

超低渗透砂岩SiO2纳米颗粒吸附滞留特征

纳米颗粒因其独特的纳米效应在提高原油采收率具有广泛的应用前景,但超低渗储层孔喉细小,纳米颗粒的吸附滞留对其储层物性影响较大。基于SiO₂纳米流体在超低渗岩心中的驱替实验,结合紫外可见分光光度实验测试纳米颗粒在岩心中吸附量,并采用扫描电镜观察了驱替结束后岩心切片。研究结果表明,随着纳米流体质量分数(0.01%～0.50%)的增加,岩心注入压力升高,纳米颗粒滞留率增大(7.60%～87.50%)、渗透率损失率最高可达96.46%。后续NaCl溶液驱替仅可带走少许吸附不稳定的游离态纳米颗粒,但未明显缓解吸附滞留情况,纳米颗粒已在岩心中形成了有效封堵。为了不影响后续流体的注入,超低渗砂岩注入SiO₂纳米流体的质量分数不能大于 0.01%。驱替结束后岩心切片的 SEM 扫描图像显示,纳米颗粒集中吸附在岩心前段的孔喉和基质表面,占据流体渗流通道,引起孔喉结构变化。纳米流体浓度越大,颗粒聚集现象越明显。     

疏水缔合聚合物AP的静态吸附特征

实验研究了作为驱油剂的疏水缔合聚合物AP在45℃下的溶液吸附特征。所有吸附等温线均不符合Langmir吸附模式,而呈开口向下、复杂程度不等的双曲线形,即随聚合物平衡浓度的增大,开始阶段吸附量增大,达到最大值后又减小,出现吸附峰。在石英砂上的吸附等温线形状最简单,近似单一的吸附峰略显不对称。在高岭土、膨润土、大庆洗油油砂上的吸附等温线,吸附峰的起始侧出现明显的肩峰。最大吸附量(以μg/g计)分别为2335(膨润土)、1405(高岭土)、168(大庆油砂)、155(石英砂),大庆油砂上出现最大吸附量的聚合物平衡浓度在400-450 mg/L,低于在大庆油田的使用浓度1000 mg/L。高聚合物浓度区吸附量减小的原因,是疏水缔合聚合物在岩石或矿物表面的吸附是多分子层吸附,吸附层内的聚合物分子间发生了疏水缔合,当溶液中聚合物浓度达到并超过临界缔合浓度时,部分聚合物分子脱附进入溶液。肩峰的产生可能与分子内缔合有关。图4表2参5。     

乙醇－水在疏水硅沸石表面上的吸附分离

研究不同温度下乙醇在不含Ｓｉ－ＯＨ基团的疏水硅佛石（Ｓｉｌｉｃａｌｉｔｅ－Ⅰ）表面上的吸附等温线及脱附等温线。计算出硅沸石上乙醇的吸附热及脱附活化能分别为４９．４ｋＪ及１４．９ｋＪ／ｍｏｌ。疏水硅沸石吸附剂或硅沸石填充硅橡胶分离膜能有效地从稀乙醇－水的混合液中，或从发酵产生的啤酒中分离、浓缩乙醇。     

脉冲色谱法研究醇和水在疏水多孔硅胶上的吸附行为

采用脉冲色谱法测定了140℃时疏水多孔硅胶(HPS)上C2～5醇的吸附等温线及醇和水的Henry常数。分析得出,C2～5醇的吸附等温线在醇分压小于2.5kPa时符合Freundlich模型,醇分压小于0.3kPa时符合Langmuir单分子层模型,C2～5直链醇的Henry常数随醇的沸点和碳原子数的增加呈指数性递增,支链醇与HPS表面的作用力更强;醇的Henry常数可以分解为—CH3,—CH2—,—OH基团贡献值的加和,其对数值分别为0.68,0.60,0.46,-11.42;在气相条件下,因HPS的疏水性而使水分子不易接近HPS表面;HPS对醇-醇物系的分离是由于HPS具有基团选择性的特性。     

页岩气在矿物孔隙中的微观吸附机理差异性研究

针对页岩气在不同矿物孔隙中的吸附机理差异性,采用巨正则蒙特卡洛分子模拟方法(GCMC),利用Material Studio 软件模拟页岩气体在3种矿物(干酪根、黏土矿物、石英)孔隙模型中的赋存状态,研究页岩气在不同矿物孔隙中的吸附机理。结果表明:不同类型矿物的吸附能力按大小依次为干酪根、黏土矿物、石英;有机质、黏土矿物和碎屑矿物吸附能力产生巨大差异的主要原因是气体在不同矿物表面的吸附位特征(吸附质气体分布密度和吸附强度)显著不同;深入理解页岩气在不同矿物孔隙中的吸附机理差异对客观评价吸附气含量至关重要。该研究可为今后预测不同地区页岩气吸附能力提供理论基础。     

疏水硅沸石吸附分离C_8芳烃静态相平衡的研究

研究C8 芳烃在无粘结剂疏水硅沸石吸附剂S -Ⅰ上液相吸附的相平衡。对二甲苯对乙苯与邻二甲苯的选择吸附分离系数分别为 7 95和 10 4。筛选出六种与吸附剂相匹配的脱附剂 :苯、甲苯、丁苯、一氯苯、对二乙苯、对二氯苯。C8芳烃与脱附剂单组份液相吸附等温线均呈典型的Langmuir吸附 ,由此测得了它们的饱和吸附量。对多组份溶液的竞争吸附行为进行了较为详细的考察     

沥青质在石英表面吸附行为的分子动力学模拟

为考察沥青质分子在不同溶剂环境中在岩石表面的吸附情况,选用代表性的沥青质分子结构,采用分子动力学模拟的方法研究了正庚烷、甲苯和吡啶3种溶剂中沥青质分子在羟基化石英表面的吸附机理。沥青质分子的平衡吸附构型显示,在正庚烷中,沥青质分子以较强的弯曲构型吸附在石英表面上;在甲苯和吡啶中,沥青质分子自身构型变化减弱,向石英表面吸附的趋势也明显下降。沥青质分子在石英表面吸附能及其与溶剂相互作用能的计算结果表明,正庚烷中沥青质在石英表面的吸附强度最大,而在甲苯和吡啶中其在石英表面的吸附则较弱;库仑相互作用能是沥青质在石英表面吸附过程中的决定因素,而范德华相互作用能则在沥青质与溶剂相互作用中占主导地位。因此,分子动力学方法可对沥青质分子吸附的动力学过程进行有效模拟。     

壳聚糖吸附溴百里香酚蓝的机理研究

考察了溶液初始pH值和温度对吸附性能的影响,借助吸附等温线研究了壳聚搪吸附溴百里香酚蓝的吸附性能和机理,结果表明,在pH值为3.4时,壳聚搪对溴百里香酚蓝的吸附容量达到最大.温度对壳聚糖吸附溴百里香酚蓝的影响较小,随着温度的升高,吸附能力降低.计算得到吸附过程的热力学参数△G0,△H0和△S0分别为-19.74kj/m...     

疏水纳米SiO2抑制黏土膨胀机理

纳米减阻技术是针对高压欠注问题研发的一项有效新技术,其减阻机理尚不十分明确。疏水纳米材料抑制黏土的膨胀是纳米减阻机理之一。采用一种适用于疏水纳米粉体防膨率的测试方法,测试了多种疏水纳米SiO₂对黏土的防膨率。采用吸附实验和扫描电子显微镜（SEM）研究了纳米颗粒在岩心表面的吸附特征。防膨实验结果显示,所测疏水纳米SiO₂大多具有一定的防膨作用,但防膨效果差异较大。纳米SiO₂的表面修饰剂以及纳米粉体与黏土的比值(纳土比)对防膨效果有较大的影响,合适的纳土比和表面修饰材料可达到较好的防膨效果。HNP2在纳土比为1∶25时,防膨率为46.9%,而HNP4在纳土比为1∶25时,防膨率却为-25.8%。SEM照片显示,疏水纳米SiO₂通过吸附作用在岩心表面形成了纳米颗粒层,使岩心表面具有了强疏水特性,接触角达到138.3°。研究表明,疏水纳米SiO₂通过在黏土矿物表面吸附,形成具有强疏水特性的隔离层,起到隔离水分子与黏土矿物的作用,从而产生了防膨效果,这与一般黏土稳定剂的防膨机理有所不同。     

液相吸附法燃油深度脱硫机理的研究进展

针对吸附脱硫的分子扩散和表面吸附两个过程。从分子尺寸选择、酸性位点吸附以及配位作用等方面综述了现有的吸附脱硫机理,介绍了各个机理指导下的液相吸附脱硫技术。指明了吸附脱硫机理的研究对开发高效燃油深度脱硫吸附剂和吸附脱硫新技术的指导意义。     

抗冲共聚聚丙烯树脂粒子的生长机理

在抗冲共聚聚丙烯(hiPP)的聚合过程中,通过在乙烯丙烯共聚阶段加入1,9-癸二烯得到了乙丙无规共聚物(EPR)同步交联的hiPP。利用FTIR,SEM,TEM等方法研究了EPR同步交联hiPP的组成、凝胶含量及hiPP粒子在EPR中的分散形态。表征结果显示,EPR发生同步交联后,其流动性受到阻滞,因此高度均匀并稳定分散于聚丙烯粒子中,与催化剂碎片分散形态相对应,与通常情况下EPR未交联时主要在聚丙烯粒子内部孔隙处聚集的现象进行对比,说明hiPP聚合过程中并未发生催化剂碎片的迁移,而只是由于EPR的迁移造成其在聚丙烯孔隙处的聚集。利用交联EPR可进一步提高EPR在hiPP中的含量而不必担心聚合物颗粒发生团聚和黏釜等问题。     

BaX分子筛吸附C8芳烃作用机理

采用正则系综蒙特卡洛方法模拟等量4种C₈芳烃分子分别在SiFAU和BaX分子筛上的吸附行为,并结合量子化学计算和波函数分析,基于分子筛组成和结构、C₈芳烃分子结构和电子分布特征进行吸附机理研究。蒙特卡洛模拟结果表明：4种C₈芳烃分子的密度分布主要在分子筛超笼内,吸附能分布近似为正态分布,吸附状态多样化;SiFAU上吸附位随机且范围广,但对二甲苯无选择性;BaX上吸附位集中在超笼内的Ba附近,平均吸附热由高到低的顺序为对二甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯,与BaX分子筛对C₈芳烃吸附选择性的实验结果顺序一致。波函数分析结果表明,4种C₈芳烃分子静电势分布相似,芳环区域静电势为负,静电势极小值点偏离于取代基方向。考虑乙苯侧链柔顺性,将C₈芳烃分子的负静电势面积与其在BaX分子筛上的平均吸附能进行关联,阐明电子分布特征对吸附性能的影响。