疏水改性聚丙烯酰胺對(duì)原油組分界面擴(kuò)張流變性質(zhì)的影響

宗 華 王 磊 方洪波 毛雷霆 王宇慧張 路 趙 濉 俞稼鏞

(1中國(guó)石化勝利油田勝利工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司,山東東營(yíng) 257000; 2北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料物理與化學(xué)系,北京 100083; 3中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所,北京 100190)

疏水改性聚丙烯酰胺對(duì)原油組分界面擴(kuò)張流變性質(zhì)的影響

宗 華1王 磊2方洪波1毛雷霆1王宇慧1張 路3,*趙 濉3俞稼鏞3

(1中國(guó)石化勝利油田勝利工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司,山東東營(yíng) 257000;2北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料物理與化學(xué)系,北京 100083;3中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所,北京 100190)

利用懸掛滴方法研究了疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM)對(duì)勝利采油廠高溫高鹽油藏采出原油中酸性活性組分和瀝青質(zhì)界面膜擴(kuò)張流變性質(zhì)的影響,考察了不同活性組分濃度條件下的界面擴(kuò)張流變行為.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:1750 mg·L-1HMPAM能夠在界面上形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),界面擴(kuò)張模量數(shù)值高達(dá)100 mN·m-1左右;油相中的酸性組分隨著老化時(shí)間增加吸附到界面上,與HMPAM分子的疏水改性部分形成聚集結(jié)構(gòu),一方面通過(guò)快速的擴(kuò)散交換過(guò)程大大降低擴(kuò)張模量,另一方面通過(guò)與疏水改性部分的相互作用加強(qiáng)HMPAM分子間的締合強(qiáng)度,增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的彈性.瀝青質(zhì)分子尺寸相對(duì)較大,分子間存在氫鍵等較強(qiáng)的相互作用,造成瀝青質(zhì)界面聚集體和HMPAM形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)共同決定界面膜性質(zhì),混合膜的擴(kuò)張模量較單獨(dú)HMPAM體系僅略有降低.

疏水改性聚丙烯酰胺; 原油; 酸性組分; 瀝青質(zhì); 界面擴(kuò)張流變

Abstract：The effect of hydrophobically modified polyacrylamide(HMPAM)on the dilational rheological properties of interfacial films containing acidic components or asphaltenes in petroleum crude oil was investigated by drop shape analysis method.The influence of surface-active component concentration on the dilational rheological behavior was investigated.Experimental results show that the dilational modulus is approximately 100 mN·m-1for a 1750 mg·L-1HMPAM solution.This is due to the formation of an interfacial structure by a hydrophobic interaction among HMPAM molecules.As the interfacial film ages,the acidic component molecules adsorb onto the interface and form mixed complexes with the hydrophobic parts of the HMPAM molecules.These interactions reduce the dilational modulus by a fast exchange process and the elasticity of the structure improves because of an enhanced hydrophobic interaction among the HMPAM molecules.For asphaltenes,the nature of the interfacial film is controlled by both the structure of HMPAM and the interfacial complex formed by pure asphaltene molecules because of their relatively larger molecular sizes as well as their strong intermolecular interactions,which leads to a slight decrease in the dilational modulus compared with the pure HMPAM system.

Key Words：Hydrophobically modified polyacrylamide;Crude oil;Acidic component;Asphaltene;Interfacial dilational rheology

聚丙烯酰胺以其較好的增粘能力、溶解能力、濾過(guò)能力以及增加阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)的能力,在油田得到了廣泛的應(yīng)用,是提高石油采收率的重要油田化學(xué)劑.然而,隨著動(dòng)用油藏的溫度和礦化度不斷提高,常規(guī)的超高分子量聚丙烯酰胺不再適應(yīng)生產(chǎn)實(shí)踐的需求.疏水改性聚丙烯酰胺一方面能通過(guò)聚合物分子間的疏水作用形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),具備良好的增粘效果;另一方面,特定改性結(jié)構(gòu)的聚丙烯酰胺能夠在高溫高鹽油藏條件下使用,顯示了廣闊的應(yīng)用前景[1-2].不過(guò),疏水改性后的聚合物是具有一定界面活性的高分子,其在界面上的吸附會(huì)強(qiáng)烈改變界面層性質(zhì),從而影響石油開(kāi)采生產(chǎn)中的乳化、油墻形成、采出液處理等過(guò)程[3a].

原油中的酸性組分是公認(rèn)的降低界面張力能力最強(qiáng)的原油活性組分[3b];而瀝青質(zhì)則是最重要的成膜物質(zhì),與乳狀液穩(wěn)定性和破乳過(guò)程密切相關(guān)[3c].疏水改性聚丙烯酰胺與原油中重要活性組分在界面上相互作用的機(jī)理研究,具有較強(qiáng)的理論價(jià)值和實(shí)際意義.

盡管原油活性組分的分離和界面性質(zhì)研究方面已有大量報(bào)道[4],但活性組分與驅(qū)油用疏水改性聚合物相互作用的研究還十分缺乏.界面擴(kuò)張流變研究吸附膜受到擾動(dòng)時(shí)的張力響應(yīng),是目前考察吸附分子界面行為的有力手段[5-6].對(duì)于原油及其活性組分的界面擴(kuò)張流變,文獻(xiàn)中報(bào)道較多[7-17];我們?cè)谇捌诠ぷ髦?針對(duì)疏水改性聚合物,系統(tǒng)研究了它和驅(qū)油表面活性劑以及有機(jī)酸、有機(jī)醇的相互作用,考察了離子強(qiáng)度和離子類型的影響,取得了一定的認(rèn)識(shí)[18-21].在本文中,我們進(jìn)一步研究了勝利油田現(xiàn)場(chǎng)用疏水改性聚丙烯酰胺對(duì)勝利采油廠高溫高鹽油藏采出原油中的活性組分(酸性活性組分和瀝青質(zhì))界面膜擴(kuò)張流變性質(zhì)的影響.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品及試劑

疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM),北京恒聚化工集團(tuán)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的II型干粉,分子結(jié)構(gòu)為疏水單體改性的丙烯酰胺和丙烯酸的共聚物,相對(duì)分子質(zhì)量在 2.0×107-2.2×107之間,水解度為 23%,固含量為90%,勝利油田提供;航空煤油,北京化學(xué)試劑公司,室溫下與重蒸后的去離子水的界面張力約為40 mN·m-1;油樣:勝利采油廠高溫高鹽油藏采出原油,20℃時(shí)密度為912.1 kg·m-3,50℃時(shí)動(dòng)力粘度為150.9 mPa·s,凝點(diǎn)為25℃,勝利油田提供;石油醚(60-90)、甲苯、乙醇和正戊烷為分析純,北京化工廠;NaOH、二氯甲烷和鹽酸為分析純,北京精細(xì)化工有限公司;實(shí)驗(yàn)用水為經(jīng)重蒸后的去離子水,電阻率≥18 MΩ·cm.

1.2 原油活性組分分離

1.2.1 瀝青質(zhì)分離

稱取50 g原油,用1950 mL正戊烷溶解,靜置10天.抽濾,所得固體為瀝青質(zhì),用正戊烷洗滌,放入真空干燥箱干燥,計(jì)算含量.

1.2.2 酸性組分分離

取20 g原油,用50 mL環(huán)己烷稀釋,加入1.5%的氫氧化鈉乙醇/水溶液(體積比7∶3)50 mL,回流攪拌5 h.分液,油相重復(fù)加入堿醇液進(jìn)行回流攪拌約5次后,旋蒸除去溶劑,得去酸油.合并每次所得水相后,用石油醚萃取直至醚相無(wú)色,常壓蒸發(fā)濃縮至約100 mL,冰水浴冷卻下用稀鹽酸溶液酸化至pH 2-3,用二氯甲烷萃取3次,合并萃取物后用蒸餾水多次洗滌至中性,油相用無(wú)水硫酸鎂干燥,冷藏過(guò)夜,過(guò)濾、蒸除溶劑后用真空烘箱烘干恒重,得原油酸性組分.

瀝青質(zhì)及酸性組分的含量和元素分析結(jié)果見(jiàn)表1.

1.3 動(dòng)態(tài)界面張力和界面擴(kuò)張流變性質(zhì)測(cè)量

采用法國(guó)IT-CONCEPT公司生產(chǎn)的TRACKER擴(kuò)張流變儀,利用滴外形分析方法測(cè)定動(dòng)態(tài)界面張力;同時(shí),通過(guò)對(duì)懸掛液滴的振蕩,測(cè)定界面擴(kuò)張流變性質(zhì)[22-23].該方法中,界面是通過(guò)毛細(xì)管末端的液滴與容器的另一種液體接觸得到.通過(guò)與毛細(xì)管相連的馬達(dá)控制的活塞運(yùn)動(dòng),使液滴的大小發(fā)生變化,改變界面的面積大小.通過(guò)攝像機(jī)監(jiān)測(cè)液滴形狀.由于懸掛滴方法的液滴界面是新生成的,因此它可以同時(shí)測(cè)量動(dòng)態(tài)界面張力和動(dòng)態(tài)擴(kuò)張性質(zhì).

表1 瀝青質(zhì)及酸性組分含量和元素分析結(jié)果Table 1 Content and elemental composition of asphaltenes and acidic components

為確保實(shí)驗(yàn)的精確度,每次實(shí)驗(yàn)時(shí)都是新形成一個(gè)液滴,在液滴形成20 s后,開(kāi)始對(duì)液滴的面積施加頻率為0.1 Hz的正弦擾動(dòng),攝像機(jī)能攝到液滴面積的瞬間變化,通過(guò)相應(yīng)軟件處理,可以得到整個(gè)吸附過(guò)程的動(dòng)態(tài)界面張力和動(dòng)態(tài)擴(kuò)張參數(shù)的變化,直到界面張力達(dá)到完全平衡為止.

本文中所有實(shí)驗(yàn)溫度均控制在(30.0±0.1)℃,因?yàn)榇藴囟葪l件下實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性和精確性較好.溫度變化對(duì)擴(kuò)張流變參數(shù)的數(shù)值可能略有影響,但對(duì)流變行為的特征影響不大.擴(kuò)張形變?yōu)?0%(ΔA/A,其中ΔA為形變面積,A為界面面積);水相為重蒸后的去離子水或1750 mg·L-1HMPAM溶液,油相為航空煤油配制的不同濃度瀝青質(zhì)和酸性組分溶液.配制油相時(shí),先稱量一定量的活性組分,然后加入一定體積的航空煤油,加熱并超聲,配制成母液,然后稀釋得到系列濃度的活性組分模擬油.

2 理論部分[24-25]

當(dāng)界面受到周期性壓縮和擴(kuò)張時(shí),界面張力也隨之發(fā)生周期性變化,擴(kuò)張模量定義為界面張力變化與相對(duì)界面面積變化的比值,即

其中,ε為擴(kuò)張模量,γ為界面張力,A為界面面積.

對(duì)于粘彈性界面,界面張力的周期性變化與界面面積的周期性變化之間存在一定的相位差θ,稱為擴(kuò)張模量的相角,其表達(dá)式為:

其中,ω是界面面積正弦變化的頻率;εd為擴(kuò)張彈性,反映了粘彈性界面的彈性部分的貢獻(xiàn),又稱作儲(chǔ)存模量;ωηd代表粘性部分對(duì)擴(kuò)張模量的貢獻(xiàn),稱為擴(kuò)張粘性部分,又叫損耗模量.

因此,擴(kuò)張模量可寫作復(fù)數(shù)形式:

其中,|ε|稱為擴(kuò)張模量的絕對(duì)數(shù)值,簡(jiǎn)稱擴(kuò)張模量.實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的是擴(kuò)張模量和相角,彈性部分和粘性部分通過(guò)計(jì)算得到.

3 結(jié)果與討論

3.1 HMPAM對(duì)酸性組分和瀝青質(zhì)模擬油動(dòng)態(tài)界面張力的影響

HMPAM是由少量疏水基團(tuán)或疏水鏈段改性的水溶性高分子,具有界面活性,可以吸附在界面上,降低界面張力.原油中的酸性組分和瀝青質(zhì)分子中也含有親水基團(tuán)和疏水部分,是表面活性分子.本研究中的HMPAM均采用現(xiàn)場(chǎng)濃度1750 mg·L-1(高于其臨界締合濃度(1500 mg·L-1)),為簡(jiǎn)便起見(jiàn),下文不再提及HMPAM濃度.不同濃度酸性組分與純水及HMPAM溶液間的動(dòng)態(tài)界面張力見(jiàn)圖1,不同濃度瀝青質(zhì)與純水及HMPAM溶液間的動(dòng)態(tài)界面張力見(jiàn)圖2.

從圖1和圖2可以看出,酸性組分和瀝青質(zhì)的油水界面張力均表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)行為.隨著體相濃度增加,酸性組分界面張力的動(dòng)態(tài)行為大大削弱,達(dá)到平衡時(shí)間變短;而瀝青質(zhì)則在整個(gè)實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)都表現(xiàn)出較強(qiáng)的界面張力動(dòng)態(tài)特性.這是由于酸性組分一般以單分子形態(tài)在界面上吸附,隨著體相濃度增大,界面與體相間的擴(kuò)散交換加強(qiáng),界面吸附層達(dá)到平衡的時(shí)間變短.而瀝青質(zhì)分子間存在氫鍵等較強(qiáng)的相互作用,界面吸附層分子間會(huì)形成聚集體,界面膜具有長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu).隨瀝青質(zhì)體相濃度增大,分子界面濃度也增加,界面層達(dá)到平衡需要經(jīng)過(guò)的分子聚集、重排等過(guò)程耗時(shí)增加,因此,其動(dòng)態(tài)行為仍然較強(qiáng).

水相中加入HMPAM后,酸性組分和瀝青質(zhì)界面張力的動(dòng)態(tài)行為均得到增強(qiáng).這是因?yàn)榛钚越M分分子與HMPAM分子中的疏水改性部分間存在較強(qiáng)的疏水相互作用,能形成類似混合膠束的界面聚集體[26],界面聚集體與單分子間存在的交換過(guò)程延長(zhǎng)了界面層達(dá)到平衡的時(shí)間.

不同濃度酸性組分和瀝青質(zhì)與純水及HMPAM溶液間動(dòng)態(tài)界面張力的穩(wěn)態(tài)值見(jiàn)圖3.從圖中結(jié)果可以看出,酸性組分具有較強(qiáng)的降低界面張力的能力,高濃度下可降至10 mN·m-1左右.瀝青質(zhì)是重要的成膜物質(zhì),但其降低界面張力能力較弱,在30 mN·m-1左右.在整個(gè)實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi),HMPAM的加入均使得活性組分的界面張力穩(wěn)態(tài)值進(jìn)一步降低,這是由于活性組分分子與HMPAM分子之間的相互作用促進(jìn)其在界面上的吸附造成的.這與HMPAM影響活性組分界面張力動(dòng)態(tài)行為的結(jié)果是一致的.

3.2 HMPAM對(duì)酸性組分動(dòng)態(tài)界面擴(kuò)張性質(zhì)的影響

界面擴(kuò)張性質(zhì)比界面張力更能反映吸附分子的行為和界面膜的狀態(tài).當(dāng)吸附接近平衡時(shí),界面張力達(dá)到其平臺(tái)值,吸附膜內(nèi)分子的重排和取向等過(guò)程卻仍可能影響擴(kuò)張性質(zhì),可能造成擴(kuò)張參數(shù)的變化.因此,通過(guò)擴(kuò)張流變的研究,可以獲得界面上分子排布、分子間相互作用和超分子聚集體的信息,在理論上和實(shí)踐上均有特殊意義.

HMPAM對(duì)不同濃度酸性組分模擬油界面動(dòng)態(tài)擴(kuò)張模量和相角的影響見(jiàn)圖4.HMPAM是相對(duì)分子質(zhì)量超過(guò)107的大分子,且分子間存在疏水締合效應(yīng),一定濃度之上,能夠在界面上或水相亞層形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[20-21,26],因此,1750 mg·L-1HMPAM溶液的界面擴(kuò)張模量高達(dá)100 mN·m-1左右.同時(shí),由于濃度較高,HMPAM溶液擴(kuò)張參數(shù)的動(dòng)態(tài)效應(yīng)不顯著.不同濃度酸性組分模擬油與純水間的動(dòng)態(tài)擴(kuò)張參數(shù)如圖5所示,從圖中可以看出,單獨(dú)酸性組分的動(dòng)態(tài)擴(kuò)張行為與低分子量的表面活性劑類似:在短時(shí)間內(nèi),活性分子在界面上的吸附量較低,不能形成吸附膜,擴(kuò)張模量幾乎為零;隨著老化時(shí)間增加,活性分子在界面上大量吸附,模量也隨之明顯增大;當(dāng)界面吸附接近平衡時(shí),模量也接近其平臺(tái)值[22].如果界面吸附層存在明顯的結(jié)構(gòu)重排,則擴(kuò)張參數(shù)可能通過(guò)一個(gè)極大值[27].

從圖4可以看出,HMPAM存在條件下,不同濃度酸性組分?jǐn)U張模量的動(dòng)態(tài)行為截然不同:在整個(gè)實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi),擴(kuò)張模量很快達(dá)到一個(gè)較大數(shù)值,然后隨界面老化時(shí)間增加逐漸降低至平臺(tái)值.這是由于短時(shí)間內(nèi),HMPAM分子在界面區(qū)域形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),擴(kuò)張模量較大;隨著老化時(shí)間增加,酸性組分分子吸附到界面上,并且與HMPAM分子的疏水改性部分形成聚集結(jié)構(gòu).酸性組分分子在界面與體相間的擴(kuò)散交換過(guò)程以及界面上酸性組分分子與聚集體間的交換過(guò)程均為快過(guò)程,造成擴(kuò)張模量逐漸降低至平臺(tái)值.同時(shí),由于HMPAM分子是通過(guò)疏水改性部分間的相互作用形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的,酸性組分分子在界面上與疏水改性部分的相互作用能夠加強(qiáng)HMPAM分子間的締合強(qiáng)度,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的彈性增強(qiáng),因此,圖4中表征界面膜粘性和彈性比值的相角數(shù)值隨界面老化時(shí)間增加也逐漸降低至平臺(tái)值.

HMPAM對(duì)不同濃度酸性組分界面膜擴(kuò)張流變參數(shù)穩(wěn)態(tài)值的影響見(jiàn)圖 6,虛線為 1750 mg·L-1HMPAM與煤油的模量和相角.從圖中可以看到:對(duì)于固定濃度的HMPAM溶液,隨著模擬油相中酸性組分濃度增大,界面擴(kuò)張模量的穩(wěn)態(tài)值大幅度降低至接近高濃度下酸性組分與純水的擴(kuò)張模量數(shù)值;同時(shí),與酸性組分和純水的擴(kuò)張相角隨濃度增大單調(diào)增加相反,酸性組分與HMPAM溶液的擴(kuò)張相角隨濃度增大逐漸降低.這與上文關(guān)于HMPAM對(duì)不同濃度酸性組分模擬油界面動(dòng)態(tài)擴(kuò)張模量和相角的影響的討論是一致的:酸性組分分子在界面與體相間的擴(kuò)散交換過(guò)程以及界面上酸性組分分子與聚集體間的交換過(guò)程均為快過(guò)程,能夠降低擴(kuò)張模量,因此,隨酸性組分濃度增大,擴(kuò)張模量逐漸降低.同時(shí),隨酸性組分濃度增大,其增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的作用更加明顯,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的彈性增強(qiáng),因此相角逐漸降低.

3.3 HMPAM對(duì)瀝青質(zhì)動(dòng)態(tài)界面擴(kuò)張性質(zhì)的影響

HMPAM對(duì)不同濃度瀝青質(zhì)模擬油界面動(dòng)態(tài)擴(kuò)張模量和相角的影響見(jiàn)圖7,HMPAM對(duì)不同濃度瀝青質(zhì)界面膜擴(kuò)張流變參數(shù)穩(wěn)態(tài)值的影響見(jiàn)圖8,虛線為1750 mg·L-1HMPAM與煤油的模量和相角.從圖中可以看出,HMPAM對(duì)不同濃度瀝青質(zhì)界面膜擴(kuò)張性質(zhì)的影響趨勢(shì)完全不同于酸性組分界面膜:除0.005%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))瀝青質(zhì)模擬油外,瀝青質(zhì)-HMPAM體系動(dòng)態(tài)擴(kuò)張模量隨老化時(shí)間增加而逐漸增大至平臺(tái)值;在整個(gè)濃度范圍內(nèi),瀝青質(zhì)只是略微降低HMPAM的界面擴(kuò)張模量,同時(shí)使得相角略有降低,且模量和相角隨濃度改變變化不大.

酸性組分分子量較低,且分子間不存在較強(qiáng)的相互作用.因此,對(duì)酸性組分-HMPAM體系而言,決定界面擴(kuò)張性質(zhì)的主要是酸性組分分子與HMPAM分子中疏水改性部分的相互作用.而瀝青質(zhì)分子量相對(duì)較大,同時(shí),分子間存在氫鍵等較強(qiáng)的相互作用[28].因此,瀝青質(zhì)分子與疏水改性部分發(fā)生作用、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的作用較弱,但瀝青質(zhì)分子間在界面上形成聚集結(jié)構(gòu)的作用明顯.此時(shí),瀝青質(zhì)界面聚集體和HMPAM形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)共同決定界面膜性質(zhì).

單獨(dú)瀝青質(zhì)的界面吸附能力強(qiáng)于HMPAM分子,且由于瀝青質(zhì)分子尺寸較大,與HMPAM分子相互作用較弱,因此,對(duì)于一定濃度的瀝青質(zhì)模擬油,短時(shí)間內(nèi)界面吸附的瀝青質(zhì)分子以單分子形態(tài)為主,并降低了HMPAM的吸附量,擴(kuò)張模量較低;隨著老化時(shí)間增加,界面上瀝青質(zhì)分子一方面形成聚集體,另一方面與HMPAM分子的疏水改性部分發(fā)生作用,模量逐漸增大至平臺(tái)值,相角略有降低.由于在整個(gè)實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi),雖然界面膜的動(dòng)態(tài)擴(kuò)張性質(zhì)強(qiáng)烈依賴于老化時(shí)間,但由于瀝青質(zhì)單分子在界面與體相間的擴(kuò)散交換過(guò)程不起主導(dǎo)作用,擴(kuò)張參數(shù)的穩(wěn)態(tài)值隨瀝青質(zhì)濃度改變變化不大.另外,HMPAM存在條件下,瀝青質(zhì)界面膜擴(kuò)張相角的穩(wěn)態(tài)值在很寬的濃度范圍內(nèi)都高于酸性組分界面膜,也說(shuō)明了瀝青質(zhì)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力明顯弱于酸性組分.

4 結(jié) 論

本文研究了1750 mg·L-1HMPAM和酸性活性組分及瀝青質(zhì)體系的界面擴(kuò)張流變性質(zhì).實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:酸性組分和瀝青質(zhì)的油水界面張力均表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)行為,且這種動(dòng)態(tài)行為隨著水相中加入HMPAM而增強(qiáng);界面張力穩(wěn)態(tài)值隨HMPAM加入而降低.一定濃度的HMPAM能夠在界面上形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),界面模量較大;油相中的酸性組分隨著老化時(shí)間增加吸附到界面上,與HMPAM分子的疏水改性部分形成聚集結(jié)構(gòu).一方面通過(guò)快速的擴(kuò)散交換過(guò)程降低模量,另一方面通過(guò)與疏水改性部分的相互作用加強(qiáng)HMPAM分子間的締合強(qiáng)度,增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的彈性,使得相角降低.瀝青質(zhì)分子尺寸相對(duì)較大,分子間存在氫鍵等較強(qiáng)的相互作用,它與疏水改性部分發(fā)生作用、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的作用較弱,但瀝青質(zhì)分子間在界面上形成聚集結(jié)構(gòu)的作用明顯.因此,瀝青質(zhì)界面聚集體和HMPAM形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)共同決定界面膜性質(zhì),在整個(gè)實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi),擴(kuò)張模量和相角均較單獨(dú)HMPAM略有降低,且與瀝青質(zhì)濃度關(guān)系不大.

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ZONG Hua1WANG Lei2FANG Hong-Bo1MAO Lei-Ting1WANG Yu-Hui1ZHANG Lu3,*ZHAO Sui3YU Jia-Yong3
(1Shengli Engineering and Consulting Co.,Ltd.,Shengli Oilfield Company of SINOPEC,Dongying 257000,Shandong Province,P.R.China;2Department of Materials Physics and Chemistry,School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,P.R.China;3Technical Institute of Physics and Chemistry,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,P.R.China)

O647

Received:June 27,2010;Revised:August 16,2010;Published on Web:September 10,2010.

*Corresponding author.Email:luyiqiao@hotmail.com;Tel:+86-10-82543587.

The project was supported by the Important National Science&Technology Specific Projects,China(2008ZX05011)and National High Technology Research and Development Program of China(863)(2008AA092801).

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2008ZX05011)和國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(863)(2008AA092801)資助