阴离子微乳液的形成与其结构——Ⅰ、微乳液的形成与油含量、温度对其影响

微乳液形成的必要条件为π_δ-σ_((O/W)α) ＞0，充分条件为π_O~′(?)π_W~′或者σ_(O/W)(?)σ_(W/M)。本文研究的体系为AS/C_4H_9CH/C_8H_(18)/H_2O和SDS/C_4H_9OH/C_8H_(18)/H_2O。当油含量增加时，增大丁醇在界面膜上解吸，使得σ_((o/w)α)数值明显上升，不利于微乳液生成，似三组分相图上微乳液区域面积减少，甚至消失。温度影响取决于增加膜压和降低膜强度的综合结果。对SDS体系，在0～60℃范围内，区域总面积A_t增加。对AS体系，t＜30℃，A_t随着温度增加；t＞30℃，温度对A_t影响甚微。     

柴油微乳液的配制

 利用非离子型表面活性剂复配制备W/O柴油微乳液,并以油、水、表面活性剂+助表面活性剂为三组分绘制了相图。从微乳液相区面积的变化考察了不同表面活性剂的复配、不同的助表面活性剂及助表面活性剂与表面活性剂质量比（m(C)/m(T)）对柴油微乳液形成的影响。并用不同浓度的NaOH溶液代替水相,考察了碱液对柴油微乳液形成的影响。得到的最佳的柴油微乳液配制的条件为：表面活性剂复配质量比（m(T80)/m(S80)）为0.667,m(C)/m(T)为0.3,助表面活性剂为正丁醇,NaOH溶液质量分数为0.2 %。利用HLB值理论和界面膜理论对实验结果进行了初步分析。     

Span80/Tween80形成的W/O型微乳液体系研究

为筛选一适用于以硝酸为介质进行化学反应制备纳米粒子的微乳液体系,利用相图研究了Span80和Tween80混合表面活性剂、助表面活性剂、油相烷烃、温度对W/O型微乳液的形成及微乳区面积的影响,并利用紫外/可见光吸收光谱考察了65%硝酸对此微乳液体系稳定性的影响,结果表明,m(Span80):m (Tween80)=10:2(记为表面活性剂S)、正己醇为助表面活性剂且m(S):m(正己醇)=2:1、正辛烷为油相、温度为40℃的体系是适和用于纳米微反应器的W/O型微乳液体系,且以65%硝酸代替蒸馏水作为水相,体系仍具有较好的稳定性。     

Gemini微乳液的制备与微相结构研究

采用Gemini表面活性剂C_(12)-3-C_(12_)2Br与水、正辛烷和正丁醇制备了不同相结构的微乳液,绘制了拟三元相图,并通过电导法、偏光显微镜以及荧光探针法研究了Gemini微乳液体系的相结构与相行为。结果表明:与常规表面活性剂相比,采用Gemini表面活性剂可在较低浓度下形成微乳液,微乳液中依然存在油包水、双连续相结构及水包油等微相结构。微乳液中存在油丝液晶织构,而Gemini表面活性剂的独特分子结构使微乳液中层状液晶结构更易生成。认为微乳液体系所处的多变微观环境是导致不同微相结构微乳液的微极性存在差异的主要原因。     

利用W/O微乳液制备具有规则介孔结构的单分散球形纳米SiO2

用氨水、环己烷、壬基酚聚氧乙烯（10）醚和正构醇制备了稳定的W／O微乳液。在该微乳液中，使正硅酸乙酯在碱性条件下水解制备得到了纳米级SiO2。SiO2粒径为60～90nm，并且为单分散的球形颗粒；其粒径随微乳液中H2O与表面活性剂摩尔比的增加而增加。考察了影响SiO2孔径分布的因素，当W／O微乳液中H2O与表面活性剂的摩尔比为5以及采用正辛醇为助表面活性剂时，可以制得孔分布较窄且主要位于介孔范围的纳米SiO2。     

烃对微乳液形成的影响

从烃的角度,用C₆到C₂₀的脂肪烃和一些芳烃,在十二烷基磺酸钠（AS）,丁醇和水体系中,对其形成微乳状液的影响。研究手段是从AS、丁醇、水和烃的四组分相图中,找出形成微乳液的区域,微乳液所具有的最大含水量;以及通过相图测定形成微乳液过程中的界面张力等性质。本文着重考虑烃类分子量,结构和其含量的影响,从中找出C₆烃能得到W/O型微乳液能连续转变到O/W型,而C₂₀以上烃就不能形成微乳液等规律。最后对其规律进行解释和理论上探讨。这些规律对三次采油也具有指导意义。     

CO_2/水乳液体系的黏度测定

采用超临界CO_2、H_2O和表面活性剂聚乙二醇三甲基壬基醚(TMN-6)构建了水包CO_2的乳液体系,探索了CO_2/水乳液体系的形成条件,利用高压落球黏度计测试了CO_2/水乳液体系的黏度,考察了TMN-6质量浓度、体系温度、CO_2压力及m_(H_2O)∶m_(CO_2)对乳液体系黏度的影响。实验结果表明,在25~40℃,10~25 MPa,m_(CO_2)∶m_(H_2O)=(2∶8)~(5∶5),TMN-6质量浓度在0.2%~1.5%条件下,可形成稳定的CO_2/水乳液体系;乳液体系的黏度随TMN-6质量浓度的增加、CO_2压力的升高、温度的降低及m_(H_2O)∶m_(CO_2)的增加有不同程度的增大,且随着TMN-6质量浓度的增加,CO_2/水乳液体系黏度与温度和压力的相关性也逐渐增加。     

烃对微乳液热力学函数的影响

由 AS(十二烷基磺酸钠),已醇,水和烃四组份构成的微乳液是本文研究的体系。从体系似三组份相图出发得到一系列 n_a/n_s 和 n_o/n_s 数据。两者关联作图得到直线,由其斜率 K 和截距 I计算出已醇从油相转移到微乳液液滴界面相的标准自由能△G_(o→i)~θ。另外,从△G_(o→i)~θ随温度的变化得到过程标准焓△H_(o→i)~θ和标准熵变△S_(o→i)~θ。最后结果指出△H_(o→i)~θ等于零,用计算机拟合得出了△G_(o→i)~θ和△S_(o→i)~θ与碳链长和温度的关系式。对上述结果作了理论探讨和分析。     

胜利油田稠油用微乳液型驱油剂研制

采用三元相图研究了助表面活性剂种类、温度、盐含量和水油比对微乳液型驱油剂制备的影响。结果表明:在一定的范围内,助表面活性剂链长增加可以得到更大面积的微乳液区域;制备温度和NaCl质量分数的提高,均可降低制备微乳液所需最低助表面活性剂质量分数(wmin),助表面活性剂的分子结构也带来wmin的显著变化;通过调控助表面活性剂用量,在水油比(8∶2)~(5∶5)范围均可得到微乳液。采用黏度实验和驱油实验评价了微乳液型驱油剂的性能,结果表明,微乳液质量分数1%时,对单家寺稠油和孤岛稠油的降黏率达到90%以上,降黏效果较好;加入质量分数为2%的微乳液驱油剂可提高稠油热采采收率10%以上。     

以石油醚为油相的微乳液结构研究

采用电导法考察了丙烯酸、丙烯酰胺、表面活性剂和氧化还原引发剂（NH4）2S2O8—NaHSO3等多种因素对十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）或十二烷基苯磺酸钠（SDBS）／正戊醇／石油醚／水体系微乳液结构的影响，讨论了以石油醚为油相的微乳液渗滤阈值和渗滤温度的影响因素。结果表明，与SDBS微乳液相比，CTAB微乳液的渗滤阈值高，发生相转变时的水含量较高。氧化还原引发剂（NH4）2S2O8和NaHSO3的质量分数在0．25％～2％范围时，增大质量分数，微乳液体系电导率变化不大，但渗滤温度和渗滤阈值增大。加入丙烯酸和丙烯酰胺单体均会增大液滴的相互吸引作用，降低渗滤温度，但丙烯酸引起的降低程度较小，丙烯酰胺引起的降低程度较大。     

页岩储层防水锁微乳液的制备与性能

针对目前页岩气储层开采过程中普遍存在的水锁伤害难题,以Gemini季铵盐型表面活性剂GTN+Tween80-正丁醇-正辛烷-水为主要原料,制备了新型微乳液防水锁剂ME-1和ME-2,并对双连续区域内临界O/W（水包油）和W/O（油包水）边界处微乳液稀释形成不同浓度纳米乳液的防水锁性能进行了研究。根据页岩储层超低渗特性,对ME-1和ME-2不同加量所形成的纳米乳液体系开展了表面张力、接触角、粒度分布、膨胀抑制性以及岩心自吸等性能评价实验,探讨了其防水锁机理,其中1.0%ME-2效果最佳。研究表明,新型微乳液防水锁剂能够有效降低体系表面张力,增大与页岩的接触角,减弱孔喉水化膨胀缩径效应,最终降低外来流体侵入储层孔喉的毛管力,同时可以多形态变形挤入微孔缝中,阻挡水分子侵入,阻缓压力传递,大幅降低页岩储层岩心自吸水量,有效减少液相圈闭及水锁伤害,有利于页岩气储层保护。     

专题报道

<正>本期采用超临界CO_2、H_2O和表面活性剂聚乙二醇三甲基壬基醚(TMN-6)构建了水包CO_2的乳液体系,探索了CO_2/水乳液体系的形成条件,利用高压落球黏度计测试了CO_2/水乳液体系的黏度,考察了TMN-6质量浓度、体系温度、CO_2压力及m_(H_2O):m_(CO_2)对     

β-二酮镍-烷基铝催化丙烯线性齐聚反应的研究

研究了用 Ni(acac)_2(2,4-戊二酮镍)或 Ni(dPP)_2(1,3-二苯基-1,3-丙二酮镍)/烷基铝均(?)催化体系进行的丙烯齐聚反应。用一系列 Et_2AIY 型的烷基铝(Y=((?)-C_6H_(12))_2N—、C_2H_5O—、n-C_4H_9O—、n-C_(?)H_(11)CO_2—、C_6H_5CO_2—等)作助催化剂时,发现催化剂活性与 Y 的电负性有关,而且只有当 HY 的酸性与β-二酮配体的酸性相适应时,催化剂才有离活性。     

低聚非离子表面活性剂的合成及柴油微乳液的研制

以脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO_9)与丙三醇缩水甘油醚为原料,在碱性条件下,合成了一种低聚非离子表面活性剂。用红外光谱以及电喷雾电离质谱对其结构进行表征,测定其临界胶束浓度为1.99×10~(-5)g/mL。将低聚非离子表面活性剂与十六烷基三甲基氯化铵复配成混合表面活性剂,制备了W/O柴油微乳液,并以油、水、助表面活性剂和混合表面活性剂为三组分做出拟三元相图。通过考察表面活性剂的复配比例及混合表面活性剂与助表面活性剂的比例对微乳区的影响,得到最佳组成为:m(低聚非离子表面活性剂):m(十六烷基三甲基氯化铵)=1:4,m(助表面活性剂):m(混合表面活性剂)=1.5:1。溶水量随着盐浓度的增加而减小。     

用作延缓交联剂的多重乳液热稳定性研究

拟用作聚合物水基凝胶延缓交联剂的多重乳液按下述方法制备:1.5%醋酸铬水溶液与加入3%油包水乳化剂的柴油按体积比70∶30混合,制成W1/O乳液,后者与加有1%水包油乳化剂的矿化度32 g/L的模拟地层水按体积比70∶30混合,制成(W1/O)/W2多重乳液。用电导率法测定乳液静置30天析出水相中醋酸铬含量并计算乳液破裂率,结果表明多重乳液的稳定性远小于相应的W1/O乳液,使用油包水乳化剂T161(HLB值3.8)和水包油乳化剂Tween20(16.7)的多重乳液的稳定性好于使用Span80(4.3)和Tween20的多重乳液,30℃、50℃、70℃破裂率分别为11.5%,17.8%,28.0%和21.0%,56.0%,67.3%。加入T161的柴油与模拟地层水之间的界面剪切粘度ηs大于加入Span80时的相应值,表面活性剂加量0.3%时,30℃,50℃,70℃下60 minηs值(mN.s/m)分别为0.112,0.100,0.096和0.0442,0.0349,0.0257。在水相中加入0.02%和0.10%Tween20使加入3.0%T161的柴油与模拟地层水之间30℃、60 minηs值降低14.3%和27.3%,油包水乳化剂为Span80时则降低34.9%和65.4%。用T161/Tween20制备的多重乳液稳定性较好的原因,是油水界面的T161分子不易被Tween20分子顶替。图9表3参9。     

微乳法制备负载型胺化催化剂的研究

利用W／O型的微乳液，制成脂肪醇胺化的负载型催化剂。研究了制备方法对催化剂性能的影响。结果表明，利用非离子表面活性剂配成W／O型微乳液，在固体无水碳酸钠的作用下制成的催化剂与共沉淀法制的催化剂比较，催化活性高，还原温度低。前者在反应温度120℃、催化剂加入量1．5％的条件下，2h内转化率为97．9％，其程序升温还原温度为250℃，而后者在相同条件下转化率仅为75．9％，其程序升温还原温度为380℃。     

高界面活性微乳液型助排剂AO4的制备及效果评价

以非离子型表面活性剂AEO-9为主要原料,通过增溶法配制得到微乳液,利用微乳液界面性能为主要指标筛选出配方,制得AO-4,并进行稳定性及助排率评价。结果表明,组成为0.5%(w)均相微乳液+0.02%(w)氟表面活性剂(其中均相微乳液的组成为:w(AEO-9)∶w(正丁醇)∶w(煤油)∶w(水)=31%∶13%∶11%∶45%)的体系,可以形成稳定的微乳液型助排剂,其表面张力为23.22mN/m,界面张力为0.12mN/m(与煤油),助排率达到83.26%,具有较好的应用前景。     

SPan80-Tween60/白油/丙烯酰胺/丙烯酸钠/H2O体系形成反相微乳液的研究

采用电导法和相体积法相结合，并借助相图、黏度、光学显微镜，研究了Span80-Tween60／白油／丙烯酰胺／丙烯酸钠／H2O体系形成反相微乳液的过程，以及表面活性剂Span80与Tween60质量比、温度、乙酸钠对体系形成反相微乳液区的影响。结果表明，体系中表面活性剂质量分数小于20％时，电导法与相体积法确定的反相微乳液区边界基本一致；表面活性剂质量分数大于20％时，两方法确定的反相微乳液区边界相差甚远。说明仅由电导率突变不能准确确定反相微乳液区的边界，必须与相体积法相结合来共同确定相区的边界。当质量比m(Span80)：m(Tween60)=13：7、温度为25～30℃、乙酸钠质量分数为2％时，体系能形成比较大的反相微乳液区，适合进行微乳液聚合。     

微乳液在油砂洗油中的应用

针对常规油砂开采能耗大，成本高，提出用微乳液洗油开采方法；研究了十二烷基苯磺酸钠（ABS）、OP-10微乳体系的形成及醇含量、盐含量等因素对体系的影响；并对ABS微乳液体系在油砂洗油中洗油效率及ABS在油砂和净砂上的吸附进行了测定。实验表明，在ABS质量分数3.76％、正丁醇2．40％、氯化钠1．92％、油水体积比为1时形成的中相微乳液的洗油效率最好，可达88．9％。ABS微乳体系随醇、盐含量的增加，可发生WinsorⅠ→WinsorⅢ→WinsorⅡ连续相转变。体系的最佳盐含量为1．92％。     

纳米乳液与微乳液在油气生产中的应用进展

纳米乳液一般指液滴粒径范围在50~200 nm的乳液,是油相(或水相)分散于水相(或油相)中形成的多相分散体系,是动力学稳定体系,制备过程中需要输入能量。而微乳液是由不相混溶的油、水和表面活性剂形成的外观均匀、透明、稳定的体系,是热力学稳定体系,可以自发形成。由于2者都具有稳定性高、油水增溶性能好、界面张力低等特点,同时2者可以灵活选用表面活性剂和分散相种类、含量等,配制成适合不同条件下的特定类型的纳米乳液和微乳液,因此在钻井液完井液、油基钻井液滤饼清洗、油气增产等方面具有重要的应用价值和前景。但由于纳米乳液与微乳液在外观、稳定性、制备方法等方面有很多相似之处,因此在实际应用和一些文献中常有混淆。分析了2者的相似与区别之处,给出了辨别2者的方法,介绍了他们的应用进展情况,以指导相关理论和实际生产应用。