Page 204 - 精细化工2019年第8期

·1692· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

表 5 温度对泡沫性能及界面活性的影响 pH 在 7~10 范围内变化泡沫体积逐步减小，半
Table 5 Effect of temperature on the foam properties and 衰期处于缓步下降状态但下降的幅度较小。起泡剂
interfacial activity
溶液 pH 的变化会对起泡剂的泡沫性能产生一定的
起泡体积 半衰期 泡沫强度/ 油水界面张力/
温度/℃ 2 影响，其原因可能是，起泡剂分子疏水碳链中 α-甲
/mL /min （mL·min） （×10 mN/m）
基是供电子基，它的存在会使得起泡剂分子中的亲
60 250 25.9 4856.25 3.72
水基团吸电子效应减弱，从而亲水基的可电离性增
65 250 25.7 4818.75 2.91
强，在弱酸条件下即可显示出强阳离子性，水溶性
70 250 22.5 4218.75 2.46
75 250 20.4 3825.00 2.06 得到增强，最终表现为起泡剂的泡沫性能突显；相
如上表所示，在 60~75 ℃下，YUDP 型起泡剂 反，当起泡剂溶液的 pH 上升时，α-甲基的供电子效
泡沫的起泡体积基本处于不变的状态，半衰期与油 应会使得起泡剂分子中亲水基的电离能力下降，亲
水界面张力处于逐步下降状态。温度对泡沫的影响 水基中和量少，起泡剂的泡沫性能下降 [26] 。同时，
主要体现在以下方面：其一是，随着温度的升高， 随着 pH 值的升高，油水界面张力逐步下降，这是
水分蒸发使泡沫的析液速度加快，导致泡沫破裂； 因为，水相中 pH 值的变化会对起泡剂分子的电性
其二是，随着温度的升高起泡剂分子运动速度加快， 产生很大影响，由于溶液中 pH 值的升高使带有负
头基水合能力发生改变，“锚定”效应降低，且起泡 电性的亲水基团在溶液中的静电斥力增大，迫使带
剂分子在气液界面排布状况发生变化，在气液界面 有负电性亲水基团的起泡剂分子吸附于油水界面，
的分子极限占有面积增大，泡沫稳定性降低 [25] 。随着 因此当溶液的 pH 趋向于增大时，起泡剂分子在油
温度的升高起泡剂溶液的油水界面张力逐渐降低， 水界面的吸附数量增多、吸附作用增强，致使油水
其原因可能是，胶束的形成是一个自发的放热反应， 界面张力降低 [27] 。随着溶液 pH 的升高，溶液的油
溶液温度升高会抑制起泡剂分子胶束的形成，同时 水界面张力一直保持在 10 –2 mN/m 的数量级，泡沫
使形成的胶束的稳定性变弱；另一方面，温度升高 强度略有下降趋势，但一直高于 4400 mL·min。以
会使起泡剂分子憎水结构基团周围的水结构受到破 上事实说明，pH 的上升会造成 YUDP 型起泡剂泡
坏，妨碍胶束的形成，胶束难以形成以及胶束的稳 沫强度略微下降，但依然具有良好的泡沫性能以及
定性变弱会使 CMC 变大，起泡剂的溶解性也会相 良好的油水界面活性。
应增大，溶液中的起泡剂分子在油水界面上的吸附 2.5 钙镁离子总含量对起泡剂的影响
量增大，致使油水界面张力降低。从整体来看，随 二价金属阳离子的含量会对起泡剂的性能产生
着温度的升高，泡沫的半衰期虽有所下降，但仍高 很大的影响，起泡剂溶液中存在适当的二价金属阳
于 20 min，泡沫强度为 3825 mL·min，油水界面张 离子会增强起泡剂的泡沫性能和界面活性，但如果
–2
力一直保持在 10 mN/m 的数量级，说明 YUDP 型 超过了一定的范围则会严重抑制起泡剂的性能和界
起泡剂具有良好的抗温性。 面活性。在 64 ℃下，吉林油田红岗高台子油藏最高
2.4 pH 对起泡剂的影响 钙镁离子总含量（约为 41.8 mg/L）为基准，，在注
起泡剂在不同的酸碱条件下呈现不同的泡沫性 入水中添加不同含量的钙镁离子（钙镁离子总含量
能，在油藏的开采中，地层水的酸碱度一直是处于 为 30~60 mg/L），进一步研究二价金属阳离子对
变化的状态。吉林红岗高台子油藏的实际 pH 偏弱 YUDP 泡沫性能的影响，结果见表 7。
碱性（pH=7~9），在 64 ℃情况下用质量分数 5%的
表 7 钙镁离子总含量对泡沫性能及界面活性的影响
Na 2 CO 3 溶液调节 YUDP 溶液 pH 变化范围为 7~10，
Table 7 Effect of total content of calcium and magnesium
测试结果见表 6。 ions on the foam properties and interfacial activity
钙镁离子质量 起泡体积 半衰期 泡沫强度/ 油水界面张力/
表 6 pH 对泡沫性能及界面活性的影响 浓度/（mg/L） /mL /min （mL·min） （×10 mN/m）
2
Table 6 Effect of pH on the foam properties and interfacial
activity 30.0 245 25.2 4630.50 2.0
40.0 250 25.7 4818.75 2.3
起泡 半衰期/ 泡沫强度/ 油水界面张力/
pH 2 41.8 250 25.6 4805.12 2.4
体积/mL min （mL·min） （×10 mN/m）
50.0 245 25.1 4612.13 2.7
7 250 25.9 4856.25 2.52
60.0 240 24.8 4464.00 3.4
8 250 25.8 4687.50 2.10

9 240 25.7 4626.00 1.50
由上表可看出，当钙镁离子质量浓度在 30~
10 230 25.7 4433.00 1.00
60 mg/L 范围内变化时，随着钙镁离子浓度的提高，