苯—水—乙醇体系相行为和W/O型乳液交联剂交联机理研究

论文摘要

本文对油-水分散体系的相关性能进行了研究,共分两部分：一是苯-水-乙醇三元体系相行为研究；二是W／O型乳液交联剂交联机理研究。一、苯-水-乙醇三元体系相行为研究通常,微乳液是指在表面活性剂存在下或与助表面活性剂同时存在下,互不相溶的油和水形成的热力学稳定、各向同性且透明的分散体系,其中表面活性剂曾被认为是不可缺少的组份。然而,由正己烷-异丙醇-水形成的W／O型微乳液,证明在适宜条件下,表面活性剂并非是微乳液的必要成份。这种没有传统表面活性剂存在下形成的微乳液称为“无表面活性剂微乳液”（Surfactant-Free Microemulsion,简称SFME）。至目前为止,报道的SFME均为W／O型,研究的体系也很有限,对SFME的认识还很肤浅,有必要对其进行系统研究,以加深对微乳液的科学认识,并为其更广泛的应用提供基础依据。本文选取苯-乙醇-水为模型体系,进行了相行为研究。采用目视滴定法绘制了三元相图,表明存在一个单相（Single-Phase）区和一个两相（Two-phase）区；采用电导率法确定了单相区的亚相区,发现除文献报道过的W／O型微乳液区和水-乙醇氢键聚集体区和常规三元溶液区外,还存在O／W型和双连续（BC）型微乳液区；采用冷冻蚀刻电镜（FF-TEM）证实了O／W型和双连续（BC）型SFME和水-乙醇氢键聚集体区的存在。研究结果表明,SFME具有与常规微乳液同样的类型；与有表面活性剂的油-水分散体系一样,无表面活性剂时也可能存在丰富的相行为。二、W／O型乳液交联剂交联机理研究我国是世界上注水开发油田比例较高的国家之一,水驱开发储量占总储量的60%以上。由于我国大多数油田多为陆相沉积,储层非均质性严重,水驱波及效率低的现象普遍存在,采用聚合物（部分水解聚丙烯酰胺,PHPA）交联凝胶深部调剖技术以提高原油采收率已成为主导措施之一。常规交联剂如有机铬、有机锆和有机铝等因交联速率快、凝胶稳定性差等常引起近井地带堵塞、有效期短等问题,新型延缓交联剂成为交联聚合物深部调剖领域的研究热点。中国石油化工股份有限公司胜利油田采油工艺研究院研制成功了“W／O型乳液交联剂”,具有交联时间长、凝胶稳定性高等特点,能够有效运移到地层深部,达到深部调剖的目的。然而,对交联机理的认识不清楚,委托我们进行了系统研究。首先,对交联剂样品进行了表征,证实是W／O型乳状液,其水相为交联剂溶液；随后,对W／O型乳液交联剂在水中的形态变化进行了研究,发现形成W／O／W型多重乳状液,内水相为交联剂溶液,中间相为油相,外水相为水（或PHPA溶液）；在对W／O／W型多重乳状液稳定性研究的基础上,提出了交联机理。W／O型乳液交联剂在PHPA溶液中先形成W／O／W型多重乳状液；液滴间随时间将逐渐发生聚集、融合、油膜破裂等过程而缓慢释放交联剂,因而具有延缓交联作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 立题背景与意义
• 1.1.1 苯-乙醇-水三元体系相行为研究
• 1.1.2 W/O型乳液交联剂交联机理研究
• 1.2 无表面活性剂微乳液（SFME）
• 1.2.1 微乳液
• 1.2.2 无表面活性剂微乳液（SFME）
• 1.2.2.1 SFME的相行为及电导率
• 1.2.2.2 盐（NaCl）对SFME三相图的影响
• 1.2.2.3 KOH对SFME三相图的影响
• 1.2.2.4 核磁共振法
• 1.2.3 SFME的形成机理
• 1.3 W/O型乳液交联剂交联机理研究
• 1.3.1 调剖技术的发展现状
• 1.3.2 深层调剖技术
• 1.3.3 技术发展趋势
• 参考文献
• 第二章 苯-水-乙醇三元体系相行为研究
• 2.1 引言
• 2.2 试验部分
• 2.2.1 主要实验仪器及设备
• 2.2.2 实验原料及试剂
• 2.2.3 实验方法
• 2.3 实验结果及讨论
• 2.3.1 相行为研究
• 2.3.2 电导法确定三元相图的亚相区
• W）的变化'>2.3.2.1 电导率随水含量（φ_W）的变化
• E）的变化'>2.3.2.2 电导率随乙醇含量（φ_E）的变化
• 2.3.3 冷冻蚀刻电镜（FF-TEM）观察
• 2.3.4 界面张力
• 2.3.5 SFME的稳定性
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 乳液交联剂交联机理研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 样品和试剂
• 3.2.2 主要仪器
• 3.2.3 主要实验方法
• 3.2.3.1 乳液交联剂-水分散体系制备
• 3.2.3.2 乳液交联剂-PHPA-水分散体系制备
• 3.2.3.3 乳液交联剂的表征及性能测定
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 理化性能
• 3.3.2 乳液交联剂结构表征
• 3.3.3 W/O/W型乳状液交联剂稳定性
• 3.3.3.1 粒径分析
• 3.3.3.2 光学显微镜观察
• 3.3.3.3 电导率研究
• 3.3.4 W/O/W型乳状液与PHPA溶液的交联行为
• 3.3.5 机理探讨
• 3.3.5.1 乳状液交联剂释放机理
• 3.3.5.2 乳状液交联剂的交联机理
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 结论
• 硕士期间发表的论文
• 致谢
• 发表论文
• 学位论文评阅及答辩情况表