發(fā)布時間：2020-05-17 03:52

【摘要】：納米技術憑借其尺寸效應、表面效應等特殊性能普及到各個領域,同時也成為在油田應用中的一種潛在提高原油采收率的手段。本課題以開發(fā)具備潛在油田應用價值的,新型的改性納米材料體系為目標,主要從吸附結合性能、表面性能和泡沫性能三個角度,對不同納米材料與多種表面活性劑的改性體系進行了研究。創(chuàng)新性地將泡沫體系的固定、冷凍干燥和掃描電鏡表征技術結合,對泡沫體系中納米材料的存在形態(tài)進行微觀表征。探究了離子表面活性劑類型、磺酸鹽表面活性劑結構以及納米材料的電性等對復合體系性能的影響機理。首先,使用新型表面活性劑壬基酚基癸基磺酸鹽(C10-NPAS)對納米二氧化硅進行原位活化改性,采用改進的冷凍表征技術,對納米材料在泡沫體系中的粒徑變化、分布情況及其與泡沫液膜壁厚度的關系進行了微觀分析。結果表明,采用改進的泡沫冷凍表征技術,可以明確納米材料在穩(wěn)定泡沫過程中,存在適度聚集,且不均勻分布,其中部分聚集的納米顆粒主要集中在泡沫相底層形成致密保護膜,起到阻礙氣泡合并及液膜壁排水的作用。采用PVA為支撐劑固定泡沫雖取得良好效果,但仍需進一步篩選更適宜的支撐材料。其次,分別對二氧化硅納米顆粒(Si O2-NPs)、碳納米顆粒(C-NPs)和氧化改性碳納米顆粒(改性C-NPs)進行了原位活化改性,主要考察了納米顆粒-表面活性劑復合體系中,納米材料類型和濃度、表面活性劑類型和濃度、介質中電解質濃度等因素對復合體系的表面活性、吸附性能和泡沫性能的影響。結果表明,新型表面活性劑C10-NPAS可利用分子結構中的羥基與Si O2-NPs、C-NPs及改性C-NPs表面的含氧基團形成氫鍵結合改性,也完成利用陰離子表面活性劑改性帶負電材料的目的。通過吸附量的測定,C10-NPAS在Si O2-NPs、C-NPs、改性C-NPs三種NPs表面的吸附量分別維持在0.19mmol/g、0.15mmol/g及0.36 mmol/g;對三種體系來說,NPs的加入均對表面活性進行了不同程度的提高,表現為表面張力下降斜率的絕對值增大,臨界膠束濃度升高和最低表面張力值下降。Si O2-NPs加入后表面張力-濃度曲線的拐點處斜率絕對值增大至原來的1.91倍,體系的臨界膠束濃度值(CMC)增大至原來的5.46倍,相應最低表面張力值下降了1.05m N/m。C-NPs加入后表面張力-濃度曲線的拐點處斜率絕對值增大至原來的7.12倍,CMC增加至原來的3.13倍,相應最低表面張力值下降了1.86m N/m。改性C-NPs加入后表面張力-濃度曲線的拐點處斜率絕對值增大至原來的1.70倍,CMC增加至原來的5.60倍,相應最低表面張力值也降低了1.70 m N/m;Si O2-NPs及C-NPs對泡沫的穩(wěn)定性也有促進作用,并發(fā)現NPs對泡沫的穩(wěn)定作用在消泡后期效果更顯著;經篩選具有適宜穩(wěn)泡性能的發(fā)泡體系組成為CNPs=0.5wt%,CNa Cl=1wt%,CSur=0.3wt%,向該體系中分別添加0.5wt%的Si O2-NPs和C-NPs后,可使C10-NPAS體系的泡沫穩(wěn)定性分別提高至原來的2.63倍和1.70倍。同時,由于C-NPs結構呈不規(guī)則多孔球狀,直鏈磺酸鹽(SDBS)會被吸附到顆粒內部空隙中,而支鏈磺酸鹽(C10-NPAS)前期呈單層吸附,隨著表面活性劑濃度增大,排布緊密也有被吸附至顆粒內部趨勢;采用濃硝酸氧化法可以增強納米碳顆粒的親水性,得到改性C-NPs,經篩選適宜氧化溫度為120℃,收率為60.18%;改性C-NPs具備較低表面活性,較強穩(wěn)泡性能,但發(fā)泡性差,靠單純加入C10-NPAS增加發(fā)泡性又維持較高穩(wěn)泡性能效果不明顯。
【圖文】：

東北石油大學工程碩士專業(yè)學位論文米二氧化硅及泡沫體系的基體系中的作用及其表征方法已在第 1 章沫體系為例，闡述改進表征技術在體系體系的穩(wěn)定作用機理。以及該表征方法親水型納米二氧化硅：純度為 99.8%，初來自麥克林。材料的合成方法為氣相處理 24h，確保干燥；壬基酚基癸基磺如圖 2-1 所示，需要預先經過合成與表；聚乙烯醇，平均分子量為 74-80KDa

濃度(wt%)Zeta電位(mV)平均粒徑(nm)PDIZeta 電位(mV)平均粒徑(nm)P0.001 -16.98 192.5 0.291 -21.08 234.1 00.005 -25.32 196.1 0.196 -23.56 431.2 00.01 -35.07 199.8 0.198 -5.00 176111 00.05 -29.04 212.7 0.209 9.60 1523.6 00.1 -24.47 200.1 0.212 22.75 395.4 00.5 -12.81 193.6 0.224 34.38 216.5 01 -14.89 280.0 0.234 45.92 210.7 02 -12.27 295.0 0.236 42.32 215.0 0穩(wěn)定情況及平均粒徑數據對比可知，在適宜實際應用的濃度 SiO2-NPs 的改性優(yōu)于常規(guī)改性劑 CTAB。與此同時，C10-NPAS 與靜電力，其改性機理是由于表面具有酚羥基的磺酸鹽類表面活性劑硅羥基形成氫鍵，從而具備較好的改性效果，，具備良好的分散效果具備良好的穩(wěn)定作用。其機理圖如圖 2-2 所示。
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TE39

【參考文獻】

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1 陳元千;;對Aronofsky滲吸驅油機理經驗模型的推導[J];斷塊油氣田;2015年06期

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4 劉立營;王秀峰;程冰;章春香;;NaCl改性SiO_2微球的制備及其自組裝光子晶體研究[J];功能材料與器件學報;2009年04期

5 王云芳;郭增昌;王汝敏;;納米二氧化硅的表面改性研究[J];化學研究與應用;2007年04期

6 周廣宇;簡淼夫;;透明型白碳黑粉體比表面積的測定和計算[J];哈爾濱師范大學自然科學學報;2006年02期

7 郭志偉;徐昌學;路遙;鄒立壯;;泡沫起泡性、穩(wěn)定性及評價方法[J];化學工程師;2006年04期

8 歐陽兆輝;伍林;李孔標;易德蓮;秦曉蓉;;乙烯基三乙氧基硅烷表面改性納米SiO_2[J];化工新型材料;2006年02期

9 ;ENHANCED OIL RECOVERY BY FLOODING WITH HYDROPHILIC NANOPARTICLES[J];China Particuology Science and Technology of Particles;2006年01期

10 王莉娟,張高勇,董金鳳,周曉海,洪昕林;泡沫性能的測試和評價方法進展[J];日用化學工業(yè);2005年03期

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2 范成成;陰離子表面活性劑與無機鹽相互作用的理論研究[D];中國石油大學(華東);2014年

3 姜麗;三次采油用石油磺酸鹽的合成研究[D];中國石油大學;2009年

4 李國橋;烷基芳基磺酸鹽同系物合成及其界面性能[D];大慶石油學院;2007年

5 張穎;納米SiO_2的表面改性及其分散性研究[D];太原理工大學;2006年

6 劉娜;新型結構芳基烷基磺酸鹽驅油劑的合成與性能研究[D];大慶石油學院;2005年

7 湯先文;納米二氧化硅表面改性研究[D];武漢理工大學;2003年

本文編號：2667883