第一篇:油田生产中表面活性剂的应用
油田生产中表面活性剂的应用
1、开采稠油用的表面活性剂
由于稠油粘度大、流动性差,给开采带来许多困难。为开采这些稠油,有时需将表面活性剂的水溶液注入井下,使高粘度的稠油转变为低粘度的水包油型乳状液,抽提到地面。这种稠油乳化降粘法用到的表面活性剂有烷基磺酸钠、聚氧乙烯烷基醇醚、聚氧乙烯烷基苯酚醚、聚氧乙烯聚氧丙烯多烯多胺、聚氧乙烯烷基醇醚硫酸酯钠盐等。采出的这种水包油型乳状液,需要将水分离出去,也要使用一些工业表面活性剂作为破乳剂进行脱水。这些破乳剂是油包水型乳化剂。常用的有阳离子表面活性剂或环烷酸、沥青质酸及它们的多价金属盐。特殊的稠油,不能采用常规的抽油机开采法,需要注蒸汽进行热采。提高热采效果,需要使用表面活性剂。向注汽井注入泡沫,即注入耐高温的起泡剂及不凝气体是常用的调制方法之
一。
常用的起泡剂是烷基苯磺酸盐、α—烯烃磺酸盐、石油磺酸盐、磺烃基化的聚氧乙烯烷基醇醚和磺烃基化的聚氧乙烯烷基苯酚醚等。由于含氟表面活性剂,表面活性高,对酸、碱、氧、热及油稳定,故含氟表面活性剂是理想的高温起泡剂。为了使分散的油易于通过地层的孔喉结构,或使地层表面的油易被驱出,需要使用称之为薄膜扩散剂的表面活性剂,常用的是氧
烷基化酚醛树脂高分子表面活性剂。
2、开采含蜡原油用表面活性剂
开采含蜡原油,需要经常进行防蜡和清蜡。表面活性剂作为防蜡剂和清蜡剂。防蜡用的有油溶表面活性剂和水溶性表面活性剂。前者通过改变蜡晶表面的性质而起防蜡作用。常用的油溶性表面活性剂是石油磺酸盐和胺型表面活性剂。水溶性表面活性剂是通过改变结蜡表面(如油管、抽油杆及设备表面)的性质而起防蜡作用。可用的表面活性剂有烷基磺酸钠、季铵盐、烷烃聚氧乙烯醚、芳烃聚氧乙烯醚及其它们的磺酸钠盐等。清蜡用的表面活性剂也分两个方面,油溶性用于油基清蜡剂,水溶性的磺酸盐型、季铵盐型、聚醚型、吐温型、OP型表面活性剂、硫酸酯盐化或磺烃基化的平平加型与OP型表面活性剂等用于水基清蜡剂。近年来,国内外将清防蜡有机地结合起来,还将油基清蜡剂和水基清蜡剂有机地结合起来,生产出混合型清蜡剂。这种清蜡剂以芳香烃和混合芳香烃作油相,以具有清蜡作用的乳化剂作水相。当选择的这种乳化剂为具有适当浊点的非离子型表面活性剂时,就可使它在油井结蜡段以下温度达到或超过它的浊点,从而使这种混合型清蜡剂在进入结蜡段前破乳,分出两
种清蜡剂,同时起清蜡作用。
3、稳定粘土使用的表面活性剂
稳定粘土分防止粘土矿物膨胀和防止粘土矿物微粒运移两个方面。防止粘土膨胀可用,如胺盐型、季铵盐型、吡啶盐型、咪唑啉盐等阳离子表面活性剂。防止粘土矿物颗粒运移可用的有含氟的非离子—阳离子表面活性剂。
4、酸化措施使用的表面活性剂
为了提高酸化效果,一般在酸液中需加入多种添加剂。凡能同酸液配伍并易被地层吸附的表面活性剂,均可作为酸化缓速剂。如阳离子表面活性剂中的脂肪胺盐酸盐、季铵盐、吡啶盐和两性表面活性剂中的磺酸盐化、羧甲基化、磷酸酯盐化或硫酸酯盐化的聚氧乙烯烷基苯酚醚等。有些表面活性剂如十二烷基磺酸和它的烷基胺盐,可将酸液乳化在油中,产生油包酸乳状液,以此乳状液作为酸化工业液,亦起缓速作用。
有些表面活性剂可作为酸化液防乳化剂,具有分支结构的表面活性剂如聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯五乙烯六胺均可作为酸化防乳化剂。
有些表面活性剂可作为乏酸助排剂,可作为助排剂的表面活性剂有胺盐型、季铵盐型、吡啶盐型、非离子型、两性及含氟表面活性剂等。有些表面活性剂可作为酸化防淤渣剂,如油溶性表面活性剂,如烷基酚、脂肪酸、烷基苯磺酸、季铵盐等。因它们酸溶性不好,可用非离子型表面活性剂将它们分散在酸液中。为了提高酸化效果,需要在酸液中加入润湿反转剂,将近井地带的润湿性由亲油反转为亲水。聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇醚与磷酸酯盐化的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇醚的混合物等,被地层
吸附为第吸附层,而起到润湿反转作用。
另外,还有一些表面活性剂,如脂肪胺盐酸盐、季铵盐或非离子—阴离子表面活性剂作为起泡剂,制成泡沫酸工作液,达到缓速缓蚀深部酸化之目的,或以此制成泡沫作为酸化的前置液,将它们注入地层后,再注酸液。泡沫中的气泡产生的Jamin效应,可对酸液起转向作用,迫使酸液主要溶蚀低渗透层,提高了酸化效果。
5、压裂措施使用的表面活性剂
压裂措施常施用于低渗透油田,就是用压力将地层压开,形成裂缝,并用支撑剂将裂缝支撑起来,减少流体流动阻力,达到增产增注目的。有些压裂液是用表面活性剂作为成分之一来
配制的。
水包油压裂液是由水、油和乳化剂配制的。使用的乳化剂有离子型、非离子型和两性表面活性剂。若用稠化水作外相,以油作内相,可配得稠化水包油压裂液(聚合物乳状液)。这种压裂液能使用160℃以下的温度下,并能自动破乳排液。
泡沫压裂液是以水为分散介质、以气为分散相的压裂液,其主要成分是水、气和起泡剂。烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸酯盐、季铵盐和OP型表面活性剂均可作为起泡剂。起泡剂在水中的浓度一般是0.5—2%,气相体积与泡沫体积的比值在0.5—0.9范围。
油基压裂液是以油作溶剂或分散介质配成的压裂液。现场应用最多的油是原油或其重馏分,为了改进其粘温性能,需要加入油溶石油磺酸盐(分子量300—750)。油基压裂液也包括油包水压裂液和油泡沫压裂液。前者用的乳化剂是油溶性的阴离子型表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂,后者用的稳泡剂是含氟的高分子表面活性剂。
水敏地层压裂液,是用醇(如乙二醇)与油(如煤油)混合物作为分散介质,用液体二氧化碳作为分散相,用硫酸酯盐化的聚氧乙烯烷基醇醚作乳化剂或起泡剂配成的乳状液或泡沫,压裂水敏地层。
压裂酸化用压裂液,既是压裂液又是酸化液,用于碳酸盐地层,两种措施同时进行。与表面活性剂有关的是酸泡沫和酸乳状液,前者用烷基磺酸盐或烷基苯磺酸盐作起泡剂,后者是用
磺酸盐型表面活性剂为乳化剂。
压裂液也同酸化液一样使用表面活性剂作为防乳化剂、助排剂和润湿反转剂,在此不再多叙。
6、调剖、堵水措施用表面活性剂
为了提高注水开发效果抑制原油含水上升速度,需要在注水井上调整吸水剖面及在生产井上进行堵水的增产措施。其中的一些调剖堵水方法,经常用到一些表面活性剂。
HPC/SDS冻胶调剖剂,由羟丙基纤维素(HPC)与十二烷基硫酸酯钠盐(SDS)在淡水中
配成。
烷基磺酸钠和烷基三甲基氯化铵,分别溶于水中,配成两种工作液,先后注入地层,在地层中两种工作液相迂,产生烷基三甲基胺的烷基亚硫酸酯沉淀,封堵高渗透层。
聚氧乙烯烷基苯酚醚,烷基芳基磺酸盐等可作为起泡剂,溶于水中配制一种工作液,然后与液体二氧化碳工作液交替注入地层中,就在地层中(主要是高渗透层)形成泡沫,产生堵塞,起到调剖作用。
以季铵盐型表面活性剂作为起泡剂溶于硫酸铵同水玻璃配成的硅酸溶胶中注入地层,然后注不冷凝气体(天然气或氯气),则可在地层中先产生以液体为分散介层的泡沫,随后硅酸溶胶胶凝,就产生了以固体为分散介质的泡沫,起到堵塞高渗透层及调剖作用。以磺酸盐型表面活性剂为起泡剂,以高分子化合物作为稠化稳泡剂,再注气体或产生气体的物质,在地面或地层生成水基泡沫,这种泡沫在油层,表面活性剂大量移至油水界面,引起泡沫破坏,故不堵油层,是一种选择性和油井堵水剂。
油基水泥堵水剂是水泥在油中的悬浮体,水泥表面亲水,当它进入出水层时,水置换水泥表面的油井与水泥作用,使水泥固化封堵出水层。为改善这种堵剂的流动性,通常加入羧酸盐
型及磺酸盐型表面活性剂。
水基胶束液溶堵水剂,是由石油磺酸铵、烃类及醇类等为主要成分的一种胶束溶液,在地层中迂高含盐水,可变粘稠,达到堵水作用。
水基或油基阳离子表面活性剂溶液堵水剂,是以烷基羧酸盐和烷基氯化铵盐活性剂为主要成分,只适用于砂岩地层。
活性稠油堵水剂,它是一种溶有油包水型乳化剂的稠油,在地层迂水后产生高粘的油包水乳
状液,达到堵水目的。
水包油堵水剂,是以阳离子型表面活性剂作为水包油型乳化剂,将稠油乳化在水中配成。
7、防砂措施用表面活性剂
防砂作业前,需要注一定量的由表面活性剂配制的活性水作为前置液,对地层进行予清洗,以提高防砂效果。目前常用活性剂,多数是阴离子表面活性剂。
8、原油脱水用表面活性剂
在一、二次采油阶段,采出的原油多用油包水型破乳剂。已发展了三代产品,第一代是羧酸盐,硫酸盐和磺酸盐。第二代是低分子非离子表面活性剂如OP、平平加和磺化蓖麻油等。
第三代为高分子非离子表面活性剂。
在二次采油后期和三次采油阶段,采出原油多以水包油型乳状液形式存在。所用破乳剂有四类,如十四烷基三甲基氧基氯化铵、二癸基二甲基氯化铵,它们可与阴离子类型的乳化剂反应,改变其亲水油平衡值,或吸附在水湿性粘土颗粒表面,改变其润湿性,破坏水包油型乳状液。另外一些可作为油包水型乳化剂的阴离子表面活性剂以及油溶性的非离子表面活性
剂,也可用作为水包油型乳状液破乳剂。
9、水处理用表面活性剂
油井采出液经脱出原油之后,产出水需要经过处理才能达到回注要求。水处理的目的有六个方面,即缓蚀、防垢、杀菌、除氧、除油和除去固体悬浮物。因此,要使用缓蚀剂、防垢剂、杀菌剂、除氧剂、除油剂及絮凝剂等,涉及工业表面活性剂的有如下方面:
用作缓蚀剂的工业表面活性剂有烷基磺酸、烷基苯磺酸、全氟烷基磺酸的盐类,直链烷基胺盐类、季铵盐类、烷基吡啶盐类、咪唑啉及其衍生物的盐类、聚氧乙烯烷基醇醚类、聚氧乙烯二烷基丙炔醇、聚氧乙烯松香胺、聚氧乙烯十八胺以及聚氧乙烯烷基醇醚烷基磺酸盐,各种季胺基内盐,二(聚氧乙烯基)烷基及其衍生物的内盐。
用作防垢剂的表面活性剂有磷酸酯盐、硫酸酯盐、醋酸盐、羧酸盐及其它们的聚氧乙烯基化合物。磺酸酯盐、羧酸盐的热稳定性明显优于磷酸酯盐、硫酸酯盐。
用于杀菌剂的工业表面活性剂有直链烷基胺盐类、季胺盐类、烷基吡啶盐类、咪唑啉及其衍生物的盐类、多种季铵内盐、二(聚氧乙烯基)烷基及其衍生物的内盐。
用于除油剂的工业表面活性剂,主要是具有分支结构和含二硫代羧酸钠基的表面活性剂。
10、化学驱油用表面活性剂 一、二次采油可采出25%—50%的地下原油,还有许多原油留在地下采不出来。进行三次采油可提高原油采收率。三次采油多以化学驱油方法,即向注入水中加入一些化学剂,提高水驱效率。在所用化学剂之中,有些属于工业表面活性剂,其情况简要介绍如下: 以表面活性剂为主剂的化学驱油方法,称之为表面活性剂驱。表面活性剂主要通过降低油水界面张力,提高毛管数而起到提高采收率作用。由于砂岩地层表面带负电,所以使用的表面活性剂主要是阴离子型表面活性剂,而且大部分是磺酸盐型表面活性剂。它是使用磺化剂(如三氧化硫)将芳香烃含量高的石油馏分磺化,再用碱中和制成。其规格:活性物50%—80%,矿物油5%—30%,水2%—20%,硫酸钠1%—6%。石油磺酸盐耐温不耐盐,不耐高价金属离子。合成磺酸盐是由相应的烃类,用相应的合成方法制得。其中的α—烯烃磺酸盐,特别耐盐,耐高价金属离子。另外一些阴离子—非离子型表面活性剂及羧酸盐型表面活性剂,也可用于驱油。表面活性剂驱油要用两种助剂:一种是助表面活性剂,如异丁醇、二乙二醇丁醚、尿素、环丁砜、亚烯基苯磺酸盐等,另一种是电介质,包括酸碱盐,主要是盐,它们可减少表面活性剂的亲水性,相对增加亲油性,亦是改变活性剂的亲水亲油平衡值而起作用。为了减少表面活性剂的损耗,提高经济效果,表面活性剂驱,还要使用称之为牺牲剂的化学物质。可作为牺牲剂的物质,有碱性物质和多元羧酸及其盐类,低聚物和高聚物也可作为牺牲剂,木质素磺酸盐及其改性物是一种牺牲剂。
使用两种或两种以上化学驱油主剂的驱油方法,称之为复合驱,与表面活性剂有关的这种驱油方法有:表面活性剂十聚合物的稠化表面活性剂驱;碱十表面活性剂的碱强化表面活性剂驱或表面活性剂强化碱驱;碱十表面活性剂十聚合物的按元复合驱。复合驱通常比单一的驱动有更高的采收率。据目前国内外发展趋势分析,三元复合驱较二元复合驱有更高的优越性。三元复合驱用的表面活性剂主要是石油磺酸盐,通常还复配使用聚氧乙烯烷基醇醚的硫酸、磷酸及羧酸盐类、聚氧乙烯烷基醇烷基磺酸钠盐等,以提高其耐盐性能。近期,国内外都重视研究和使用了生物表面活性剂,如鼠李糖脂、槐糖脂发酵液等,以及天然混合羧酸盐和造纸副产碱木素等,在现场和室内试验取得了好的驱油效果。
第二篇:表面活性剂在日常生活中的应用论文
论 文
标题:表面活性剂在日常生活中的应用
姓名:郭贝贝
班级:14油化班
表面活性剂在日常生活中的应用
摘要:如果你了解表面活性剂,那么你会发现生活中你经常用到的东西大多都与表面活性剂有关,本文通过对表面活性剂的分类、作用来进一步说明表面活性剂在我们日常生活中的应用。
关键词:表面活性剂
分类
作用
应用
表面活性剂被誉为“工业味精”,是指具有固定的亲水亲油基团,在溶液的表面能定向排列,并能使表面张力显著下降的物质。表面活性剂一般为具有亲水与疏水基团的有机两性分子,可溶于有机溶液和水溶液。表面活性剂是这样一种物质,它活跃于表面和界面上,具有极高的降低表、界面张力的能力和效率;在一定浓度以上的溶液中能形成分子有序组合体,从而具有一系列应用功能。
一、表面活性剂的分类
表面活性剂的分类方法有以下几种:
1、按表面活性别在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子性;
2、按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂;
3、按分子量分类,可将分子量大于104者称为高分子表面活性剂,分子量在103~104者称为中分子量表面活性剂及分子量在102~l03者称为低分子量表面活性剂;
4、根据表面活性剂的来源进行分类,通常把表面活性剂分为合成表面活性剂、天然表面活性剂和生物表面活性剂三大类;
二、表面活性剂的主要作用
表面活性剂的作用是改变两相物质间的界面性质,可起润湿、洗涤、分散、增溶、泡沫等作用。
(1)润湿作用:固体表面的一种流体被另一种与之不相溶的流体所取代的过程。润湿有三种类型,即接触润湿(沾湿)、浸入润湿(浸湿)与(铺展润湿)铺展。沾湿是改变液-气界面固-气界面为固-液界面的过程。浸湿是指固体浸入液体的过程如洗衣时把衣服泡在水中。铺展是在固-液界面代替固-气界面的同时,液体表面也扩展。如:零件表面上往往粘附有一层蜡、油脂或鳞片状的物质,这些物质是疏水性的。由于这些物质的污染,零件表面不易被水润湿,当水溶液中加入表面活性剂时,零件上的水珠就很容易分散开来,使零件的表面张力大大降低,达到润湿目的。
(2)洗涤作用:表面活性剂的洗涤作用是表面活性剂具有最大实际用途的基本特性。它涉及到干家万户的日常生活。并且在各行各业和各种工业生产中也得到越来越多地应用。洗涤作用可以这样来描述,将浸在某种介质(一般为水)中的固体表面的污垢去除的过程称为洗涤。在洗涤过程中,加入洗涤剂以减弱污垢与固体表面的粘附作用并施以机械力搅动,借助于介质(水)的冲力将污垢与固体表面分离而悬浮于介质中,最后将污垢冲洗干净。
(3)分散作用:灰尘和污粒等固体粒子比较容易聚集在一起,在水中容易发生 沉降,表面活性剂的分子能使固体粒子聚集体分割成细小的微粒,使其分散悬浮在溶液中,起到促使固体粒子均匀分散的作用。
(4)增溶作用:油类物质中加入表面活性剂后,才能“溶解”,但是这种溶解只有在表面活性剂的浓度达到胶体的临界浓度时才能发生,溶解度的大小根据增溶对象和性质来决定。就增溶作用而言,长的疏水基因烃链要比短烃链强,饱和烃链比不饱和烃链强,非离子表面活性剂增溶作用一般比较显著。增溶作用可使被增溶物的化学势显著降低,使体系变得更稳定,即增溶在热力学上是稳定的,只要外界条件不变,体系不随时间变化。
(5)泡沫作用:表面活性剂的水溶液都有程度不同的发泡作用。泡沫对污垢有强烈的吸附作用,对防止污垢在织物上的再沉积有很大益处,因而与洗涤去污有一定的内在联系,然而泡沫过多也使织物不容易漂洗干净。习惯上人们常把起泡作用与洗涤作用混为一谈,认为洗涤剂质量的优劣取决于泡沫的多少,实际并非如此。经验和研究都已证 明,洗涤作用与泡沫作用并无直接关系。尽管如此,泡沫在洗涤剂的使用过程中还是不可缺少的。
织物洗涤用表面活性剂中,阴离子表面活性剂如烷基苯磺酸钠(代号LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(代号AES)等,特别是AES的发泡性能好,而非离子表面活性剂的发泡性能相比较差。通过上述讨论我们可以知道,洗涤剂中的表面活性剂具有润湿、乳化、吸附、渗透、分散、悬浮、起泡、增溶等多种功能,织物的洗涤去污过程,即是上述功能综合作用的结果。除上述功能外,表面活性剂还具有柔软、抗静电、抗菌消毒等功能。
三、表面活性剂在日常生活中的应用
近年来,我国表面活性剂工业得到迅速发展,产量不断扩大品种不断增多。这一方是由于表面活性剂在工农业生产中的广泛应用,更重要的是由于日常生活中家用的洗涤用品及其他生活用品需求量的与日俱增。
表面活性剂在化妆品中的主要功能包括乳化、分散、增溶、起泡、清洗、润滑和柔软等。表面活性剂在化妆品中具有广泛的用途,起着重要的作用。化妆品中所利用的表面活性剂的性能不仅仅是其单一的性能,而是利用其多种性能,因此,表面活性剂是化妆品生产中不可缺少的原料,广泛应用于化妆品中。具体来说,化妆品对其所用的重要原料,表面活性剂有一定的要求,包括:要求用作原料的表面活性剂具有美白、保湿、延缓皮肤衰老和防脱发等功能;用作化妆品的原料须对人体无害,对皮肤及眼黏膜无刺激、无毒性、无不愉快气味、无过敏性等不良现象;用作乳化剂的表面活性剂的配伍性、相容性要好,具有良好的外观和使用感觉,要求其香气怡人、细腻、光滑柔软及有良好的涂沫性和铺展性,在生产操作上方便;用作化妆品的表面活性剂应具有抗微生物污染性能等等。
表面活性剂具有高效的清洁及消毒功能,早已成为保洁产品中最重要的组成部分。表面活性剂是洗涤剂的主要成分,它与污垢和在污垢与固体表面之间发生一系列的物理化学作用(如:润湿、渗透、乳化、增溶、分散、起泡等)并借助于机械搅拌获得洗涤效果。用量最多、最广泛的是阴离子和非离子表面活性剂,阳离子和两性表面活性剂只是在生产某些特殊类型和功能的洗涤剂时才使用。
家用洗涤剂主要包括衣物洗涤剂(如洗衣粉、洗衣皂、洗衣液、洗衣膏、洗衣片、衣领净等);家居清洁用品(如洗洁精、地板清洗剂、洁厕精、家电清洁剂等);个人洗护用品(如洗发水、沐浴露、洗手液、洗面乳等)几大类。表面活性剂是家用洗涤剂中的主要成分。表面活性剂的发展,推动了家用洗涤剂的繁荣;家用洗涤剂的发展;拉动了表面活性剂的增长。
随着人民生活水平的不断提高,人们对食品的要求也越来越高,食品除了要满足最基本的营养价值之外,还应具有良好的色香味。因此在食品工业中越来越多的使用食品添加剂,表面活性剂就是最常见的一类食品添加剂。表面活性剂是分子里含有固定的亲水亲油基团,能集中在溶液表面、两种不相混溶液体的界面或者集中在液体和固体的界面,降低其表面张力或界面张力的一大类化合物。表面活性剂在食品工业中的应用非常广泛,在一些食品制作中添加表面活性剂,可以大大地改善加工条件,提高产品质量,延长食品保鲜期等。高质量的食品加工,是离不开表面活性剂的应用的。
总结:随着社会的不断发展,人们对生活品质的不断提高,我觉得表面活性剂与我们的日常生活将会密不可分,所以表面活性剂也将会有很大的发展空间。
第三篇:油田用表面活性剂的现状及发展趋势
油田用表面活性剂的现状及发展趋势
按照油田化学品的分类方法,根据用途可将油田用表面活性剂分为钻井用表面活性剂;神气开采用表面活性剂、提高釆收率表面活性剂、油气集输用表面活性剂和水处理用表面活性剂等。
l 油田表面活性剂现状
(1)钻井用表面活性剂。在油田用表面活性剂中,钻井用表面活性剂(包括钻井液处理剂和油井水泥外加剂)用量最大,约占油田用表面活性剂总量的60%左右;釆油用表面活性剂的量相对较少,但其技术含量相对较高,其用量约占油田用表面活性剂总量的1/3,这两类化学品在油田用表面活性剂中占有重要的位置。
目前世界钻井液处理剂的研究,形成了美、俄、中“三足鼎立”局势,美国以各种新型聚合物材料为研究对象,俄罗斯主要立足于“原料价廉易得”这一原则,研究尽量以各种工业下脚料为基础,其次是一些传统处理剂(天然)改。我国的研究重点在充分利用传统原料和开发新型合成聚合物(包括单体)两方面。国外钻井液处理剂的研究重点更突出,即以含磺酸基的合成聚合物为基础的各种产品,这也是未来的发展方向。
20世纪90年代以来,新一代聚合物2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)多元共聚物产品成为新型钻井液处理剂的代表。降粘剂、降滤失剂和润滑剂等品种有了突破性的进展,特别是近几年来,具有浊点效应的聚合醇表面活性剂在国内所有油田得到推广应用,并形成了一系列的聚合醇钻井液体系。此外,甲基葡萄糖酸甙、甘油基钻井液也在现场应用中取得良好的效果,表现出良好的应用前景,也促进了钻井液用表面活性剂出发展。目前,我国钻井液处理剂已经发展到18类,上千个品种,年消耗量近30万t。
国外20世纪80年代油井水泥外加剂快速发展,逐渐形成了系列化产品,在新产品开发方面,合成聚合物材料普遍作为首选的研究对集;我国1993年油井水泥全部转化为符合API标准的系列产品,外加剂随之快速发展;国内成功研制出了专用的油井水泥分散剂SAF(磺化丙酮甲醛缩聚物),与固井质量、抽气层保护密切相关的油井水泥降滤失剂、促凝剂、缓凝剂和胶接增强剂等也均呈现出良好的发展势头,并形成了专用的油井水泥外加剂,目前已经发展到11类200多个品种,年用量数千吨。
(2)采油用表面活性剂。与钻井用表面活性剂相比,采油用表面活性剂品种和数量都相对较少,特别是一些酸化和压裂用产品。在压裂用表面活性剂中,胶凝剂研究以改牲天然植物胶和纤维素为主,也包括各种合成聚合物如聚丙烯酰胺。近年来,国外在酸化液表面活性剂领域发展相对缓慢,研究开发的重点集中在开发酸化用缓蚀剂,其特点是利用现有原料改性或复配缓蚀剂,其开发的共同点是原料和产品无毒或低毒,且产品具有油/水溶或水分散性。胺类、季铵类和炔醇类复配缓蚀剂较多,醛类缓蚀剂由于具有毒性,开发相对减少。缓蚀剂方面还有以十二烷基苯磺酸和低分子胺(乙胺、丙胺、C8~18伯胺、油酸二乙醇酰胺)的复合物,乳化剂则以油包酸型乳化剂为主。我国近年来压裂酸化液用表面活牲剂研究力度不够,进展不大。除开发过程中压裂酸化液用的缓蚀剂外,其他用途的品种也较多,其中最多的是胺类(有机伯、仲、叔、季酰胺或其复配物),咪唑啉及其衍生物也是一类用量较多的的有机缓蚀剂。
(3)油气集输用表面活性剂。我国油气集输用表面活性剂的研究、开发和利用始于20世纪60年代,目前已有14类、数百个产品。其中,原油破乳剂用量最大,年需约2万t。我国针对不同油田研制了适用的破乳剂产品,不少品种已经达到20世纪90年代国际水平;而降凝剂、流动改进剂、降粘剂和清防蜡剂等品种较少,且大多数为复配型产品,由于不同性质的原油对用作降凝、流动改进、降粘和清防蜡目的的表面活性剂的要求不同,也为新产品的开发提出了更高的要求和难度。
(4)油田水处理用表面活性剂。油田水处理剂是油用开发中重要的一类油田化学品,各种水处理剂的年用量在6万t以上,其中表面活性剂占40%左右,尽管在油田水处理方面表面活性剂的需求量很大,但我国在水处理用表面活性剂方面的研究却较少,油田水处理用表面活性剂的品种还不齐全,且多数产品都是从工业水处理行业引进,但由于油田水的复杂性,直接从工业水处理方面引进的产品适用性差,有时不能发挥功效,还缺少有针对性的油田水处理表面活性剂。国外对水处理用表面活性剂方面的研究以絮凝剂开发最为活跃,开发的产品也很多,但用于油气田污水处理的并不多。
(5)三次采油用表面活性剂。国外三次采油用表面活性剂产品质量稳定,生产规模大。我国目前已经形成了一些用于驱油的表面活性剂和聚合物品种,但还不能满足三次采油的需要。国内可用于合成驱油剂用表面活性剂的重烷基苯年产量不足2万t,难以满足需要,且分子量大小和分子量分布不适用于合成驱油剂用表面活性剂;在植物羧酸盐表面活性剂方面尽管已经开展了大量的工作,但仍然不能满足油田驱油的需要,生产规模和产品质量存在问题。大庆、胜利、辽河、大港等油田已经实施了聚合物驱油,大庆油田建成了年产5.7万t的聚丙烯酰胺装置,胜利油田建成了年产2万t以上的聚丙烯酰胺装置,加上其他一些生产企业,全国已经具有10万t/年以上的生产能力,目前驱油用聚合物的年需求量在数万t,从规模上已基本能满足需要,但产品质量(如相对分子质量和溶解性、耐温、抗盐饱力)和国外还存在差距。在油田用表街活性剂中,三次采油用表面活性剂是最具有发展潜力的化学品。2 油田用表面活性剂的发展趋势
(1)钻井用表面活性剂。为适应钻井的需要,钻井用表面活性剂研究应围绕如下方向:①适用于深井(大于4 500 m)、抗高温(150~180 ℃或更高)、抗盐(NaCl至饱和)、抗钙或镁的增粘剂、降滤失剂、降粘剂和流型改进剂的开发;②大位移井、多分枝井用的润滑剂、井壁稳定剂、流型改进剂和低伤害处理剂的开发;③复杂易坍塌地层的泥页岩稳定剂、堵漏剂的开发;④低渗透地层钻井用保护油气层的各种处理剂,特别是两性离子的合成聚合物处理剂的开发;⑤对环境友好、低成本的天然材料改性产品的开发。
今后需要进行以下工作:①抗温抗盐的阴离子和两性离子型2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)多元共聚物,AMPS、乙烯基吡咯烷酮(NVP)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)共聚物、微交联抗温抗盐的聚合物的研制;②用于提高钻井速度和保护油气层的钻井液的屏蔽暂堵剂、固壁剂的研制;③用于提高钻井速度的钻井液化学清洁剂的研制;④适用于不同地层温度的聚合醇或多元醇(关键是浊度设计);⑤开发以天然材料为主、无污染的新型钻井液处理剂和聚甲基葡糖甙;⑥开发环保型仿油基钻井液用水基高效防塌剂、降滤失剂和包被剂;⑦无机-有机单体聚合物处理剂的研制;⑧高效低毒的无荧光润滑剂、起泡剂和消泡剂等专用的表面活性剂的研制。
油井水泥外加剂方面,应开发耐高温的缓凝剂,以聚合物材料为基础,研究与其他外加剂配伍性好、不发生过度缓凝和起泡的抗高温分散剂,成本低廉的木质素改性产品,水泥浆游离水控制剂,以及固体悬浮剂、降滤失剂和防气窜剂等。今后工作重点:①完善脂肪族磺酸盐缩聚物分散剂和降滤失剂(重点是磺化丙酮甲醛缩聚物、磺化三聚氰胺甲醛树脂);②以木质素磺醮赫为基础进行分子修饰制备分散剂和缓凝剂;③合成聚合物高温缓凝剂的开发(AMPS聚合物);④有利于减少水泥浆析水的合成聚合物降滤剂(重点是AMPS、NVP聚合物);⑤改善二界面胶铺绿麖的表面活性剂;⑥高效消泡剂的开发。
(2)油气开采用表面活性剂。今后应当加强油气开采用表面活性剂的研究和开发,发展可用于低渗透油层改造和实现“稳油控水”而实施堵水-调剖作业所需的无残渣的稠化剂、助排剂、高强度耐温耐冲刷的化学剂,选择性堵水-调剖以及耐温抗盐的堵水-调剖剂和稠化剂。进一步开发性能良好、原料易得,价格低廉、使用方便,且与破胶剂作用后破胶彻底、不产
生沉淀性残渣的压裂、酸化用的天然植物胶或改性天然植物胶(田菁胶、香豆胶)、纤维素类和淀粉类稠化剂,以及抗盐性好,耐温(在90 ℃以上,甚至更高)的合成聚合物胶凝剂及环境安全、性能好的“绿色”缓蚀剂,同时重视利用工业废料等。结合实际情况,围绕现场和提高作业质量的需要,应着重开展的工作:①耐温抗盐的堵水-调剖剂和选择性堵水-调剖剂;②研制高性能的表面活性剂,并通过复配生产高效助排剂、低界面张力的表面活性剂;③开发原料易得、价格低廉、使用方便且与破胶剂作用后破胶彻底、不产生沉淀性残渣的天然植物胶或改性天然植物胶(毋菁胶、香豆胶)、纤维素类和淀粉类压裂、酸化用的稠化剂。以AMPS、NVP和AM聚合物为重点开发抗温抗盐的合成聚合物胶凝剂或稠化剂;④开发复合缓蚀剂、增效缓蚀剂,以及利用工业废料(如石油炼油厂废弃物)生产低成本及苯烯酮缓蚀剂;⑤黏土稳定剂方面进一步完善季铵盐类表面活性剂,开发阳离子聚合物(如甲基丙烯酰二甲胺基乙酯和烯丙基二甲基氯化铵聚合物);⑥适用于泡沫压裂液的表面活性剂及用于油乳酸体系的抗温乳化剂。
(3)油气集输用表面活性剂。用于稠油开采的化学品具有开发潜力,应解决一般稠油-蒸汽驱效率低、超稠油开采、管线常温输送、高碳(大于C40)原油采输等问题,解决这些问题所需要的表面活性剂是高温发泡剂、高温堵漏剂(防窜)(300 ℃)、高效破乳剂、降凝剂、降粘剂、降阻剂和清防蜡剂等化学剂。油气集输用表面活性剂的开发方向:①通过扩链剂提高传统破乳剂的相对分子质量,并在新型破乳剂分子中引入含硅、磷和硼的元素,使破乳剂达到高效、低耗和一剂多功能;②开发适用于高含水期原油的反向破乳剂(水包油型原油乳状液破乳剂,如阳离子聚醚);③超高相对分子质量的聚醚型破乳剂;④改性烷基酚醛树脂聚醚类破乳剂;⑤适用于不同类型原油的高效降凝、减阻和降粘剂,适用于稠油乳化降粘的表面活性剂;⑥采用多种表面活性剂复配研制安全高效的水基清蜡剂,以及清防蜡专用的表面活性剂;⑦生产表面活性剂的原料开发。
(4)油田水处理用表面活性剂。开发可以有效降低水中机械杂质、油含量和缓蚀、杀菌、阻垢的表面活性剂,如高效絮凝剂、反相破乳剂、高效缓蚀剂、杀菌剂、防垢、阻垢剂,两性离子或阳离子聚合物也是油田水处理剂的发展方向。目前油田水处理用表面活性剂产品品种少、新型高效的产品更少,发展潜力较大。这方面应深入开展研究工作,尽快形成系列化配套产品。今后需要进行的工作:①絮凝剂方面:重点开展阳离子聚合物、两性离子聚合物、两亲离子聚合物、AMPS聚合物研究,关键是提高产品的相对分子质量、合理设计基团比例;②阻垢剂方面:完善膦酸盐类产品,开发胺类阻垢剂(如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺与酸、烷基次磷酸盐化合物、丙烯酸、AMPS等反应物),研究开发聚环氧琥珀酸等产品;③缓蚀剂方面:以胺类为原料开展更深入的研究工作,开发二胺或多胺与脂肪酸的反应产品、脂肪胺和不饱和脂肪酸的加成物、环状季胺化合物等;④杀菌剂方面:重点在传统的基础上进行改性,开发季膦盐类、双分手膜表面活性剂型杀菌剂,各种表面活性剂的复合生产复配型杀菌剂;⑤研制适用于水处理的基础表面活性剂原料和单体。
(5)提高采收率表面活性剂。提高采收率表面活性剂是最具有发展潜力的化学剂。围绕耐温抗盐、抗高价金属离子、高效优质和环境友好这一目标,今后工作应集中在以下几点:①适用于聚合物驱油、碱/表面活性剂/聚合物驱油所需要的价廉的高分子聚合物,耐温(120 ℃)、抗盐(大于20万mg/L)的高分子聚合物;②适用于耐温抗盐聚合物研制需要的有机单体,包括表面活性剂单体和两亲单体,如2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸(AMC12S)、2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸(AMC14S)、2-丙烯酰胺基十六烷基磺酸(AMC16S);③开发符合三次采油条件的表面活性剂重烷基苯磺酸钠(WABS)以及炼油厂副产的烷基芳基磺酸盐;④开发适用于油田需要的由植物油下脚料为基础的天然混合羧酸盐表面活性剂,用生物法激活并以胺类调节相对分子质量制备羧酸盐;⑤开发石油羧酸盐、高分子表面活性剂和生物表面活性剂;⑥开发具有抗盐抗温特性的磺基甜菜碱类表面活性剂,石油磺酸盐甲醛缩合物、对羟基苯甲
酸-对羟基苯磺酸共缩物型阴离子、非离子结合型表面活性剂、α-烯烃磺酸盐表面活性剂等;⑦改性木质素磺酸盐表面活性剂,包括与烷基酚缩合改性、通过酚羟基与烷基化试剂(如卤代烷烃)缩合改性和用脂肪胺反应改性,改性木质素磺酸盐表面活性剂是最有潜力的驱油用表面活性剂;⑧开展驱油用表面活性剂生产用原料的研究和开发,重点是控制原料的相对分子质量和分子量分布。
第四篇:生产测井技术在油田开发中的应用
生产测井技术在油田开发中的应用
随着石油勘探开发的深入,我国大部分油田都已进入到注水开发阶段,对于注水开发的油田,特别是开发非均质多油层的油田,渗透率在纵向上的分布是不均匀的,这就造成注水井的注水剖面和生产井的产液剖面的前缘是不均匀的。随着开发的进行,层间矛盾越来越突出,势必造成单层突进,综合含水上升,产油量下降。要保持油田的高产和稳产,控制综合含水的上升,其主要手段是在非均质的条件下,对高含水层进行调剖堵水,对低含水层进行压裂、酸化或射孔等。这就需要我们要了解油层的动用情况以及油水分布状况,弄清高含水层和低产液层及未动用层所在的确切部位,使各种作业做到有的放矢,为此,进行注水剖面和产液剖面的测定很有必要。但是,由于对油层的强注强采,长期受注入水的“冲刷”和“淘洗”,油层物性发生了较大变化,油气水的分布更加复杂,仅靠开发初期的地质等静态资料的分析是无法判断开发后期油田的注水剖面和产液剖面形状的,必须进行生产动态测井。
生产测井是指油田在开发过程中的测井项目和油井工程测井的总和,主要包括注入剖面测井方法,产液剖面测井方法,工程测井以及地面重复仪器测试等。注水剖面和产液剖面测井是生产动态测井的重要部分。利用生产动态测井所提供的注水剖面和产液剖面等资料能为确定油层渗透率在纵向上的分布特征,制定切实可行的综合调整措施,确定油田开发部署以及制定二次、三次采油方案和配产、配注方案等提供重要依据。
注水剖面的测定 确定注水剖面的测井方法较多,常见的有井下流量计法、放射性同位素载体法、示踪法、井温法等,下面分别介绍它们的测井原理:
一、井下流量计法:井下流量计分涡轮流量计和示踪流量计两种,涡轮流量计可用于注水井,也可用于生产井,包括两相流和三相流,这里,只讨论注水井的情况。流量法是通过测量流体的流速来测得流量,从而确定注水井的注入剖面。涡轮流量计的主要元件是涡轮,涡轮轴上固定一个永久磁铁,其两边为感应线圈。测井时,仪器居于井筒中,可以进行点测,也可以在移动中测量,点测适合于低流量的井,一般采用集流式涡轮流量计,连续测量使用于高流量或中等流量的井,测量的是井筒的中心速度。井中的流动速度推动涡轮转动,永久磁铁随之转动,感应线圈切割磁力线而产生了一组类似于正弦信号的电脉冲信号。这些信号通过电缆传送到地面,由地面仪器接收并被转换为涡轮每秒钟转速(RPS)。
RPS大小与流体流速有关。它们之间的关系称之为流动响应曲线,二、示踪流量计法:示踪流量计用于测量生产井和注入井的流体速度,适用于流量低不易用连续涡轮流量计测量的流体速度。尽管这种方法在理论上同样适用于生产井,但由于它在测量流度时需要向流体中注入少量放射性示踪物质,对原油造成污染,因此在注入井中较为常用。它利用示踪剂来跟踪流体流动,通过测量射入流体的放射性示踪剂的速度来确定分层流量。常用的示踪流量计有两种:单发单计数示踪流量计和单发双计数示踪流量计。现有的井下仪,两探头的间距有1英尺、3英尺、5英尺。根据注入井的注入量大小,可选择适当的间距。在测井的过程中,仪器是停稳后点测的。
三、放射性同位素载体法:放射性同位素载体法是利用人工同位素作为示踪剂来研究采油注水状态和油水井技术状况的一种方法,是利用自然伽马测井仪,配合必要的施工和测量过程来实现的。这里所谓的示踪,就是把同位素示踪剂加入到注水井的注入流体中,该示踪剂随着流体物质的运动而运动,通过对示踪剂的跟踪测量对注入流体进行“示踪”,来判断和计算流体流经的路径、去向和流量,以达到评价注入状态和油水井情况等的目的。
四、示踪剂损失法:该方法只使用于单探测器示踪仪,可在低流量下确定注水井吸水剖面。测井时,在所有吸水层以上一定距离处由注射器注示踪剂,示踪剂在注入流体中扩散形成示踪段塞。然后迅速将仪器下方到该示踪段塞以下,并以均匀速度上提测量,直到该仪器通过示踪段塞,伽马射线强度接近自然伽马射线强度为止。第一次测得的示踪剂放射性强度曲线接近菱形或三角形,然后再将仪器下放到示踪段塞以下,重复以上过程,直到示踪段塞消失或显示其速度为零(一般在15-20分钟以内),这样便可得到示踪段塞随注入水流动时的伽马射线强度剖面及分布。
五、井温法:地球是一个散热体,在未被扰动的情况下,某点的温度只是该点位置的函数,地温与深度的关系基本上一条直线,称为地温梯度线,其斜率即为地温梯度,随着地区的不同而不同,变化范围在1.1-3.60C/100m之间。由于产出流体和注入流体与地层温度有差异,在生产井和注入井中,尤其在有气体产出或地层之间有窜槽等的情况下,地温梯度线要出现不同程度的异常现象。井温测井正是利用这些现象来反映生产井和注入井的流动状态。
井温测井方法分井温梯度测井、微差井温测井和径向微差井温测井,一般所说的井温测井指的是井温梯度测井。井温梯度测井测出的是井中流体沿井身的温
度变化,微差井温测井测出的某一定距离(比如说一米)的两点间的距离,实际上就是井温梯度测井。在地温正常的井段,其基本上是一条直线,在异常处,其变化比普通测井曲线明显的多。径向微差井温测井测出的是套管上相对两点之间的温差。在管后无窜槽时,套管周围温度相同,在注入井中有窜槽时,可以清晰地分辩出来。
井温测井是应用较早的测井方法之一。其方法和设备简单,在测井中得到广泛的应用。但主要用来定性或半定量地判断产水层、产气层和吸水层,以及判断层间窜槽等。今年来,井温测井资料的定量解释受到人们的重视,并逐步得到实现。
产液剖面的测定 生产井的产液剖面一般是在两相流动情况下测定,在两相状况下,每相流体的性质、流速和流量不同,出现了不同的流型。由于影响流型的因素多,机理复杂,给各种流型及其相互转化的定量描述带来很大困难,流型对各种测井仪器的响应更是难以确定,所以,产液剖面测井解释比注水剖面测井解释要复杂得多。注水剖面测井解释工作关键是确定流体流速,在产液剖面测井解释中流速和持率的确定仅仅是基础,关键问题应归结为在已知总平均流速、持率和流体性质参数的前提下,如何求解各相流体的表观速度。现有的对两相流的测井解释一般有三种方法:图版法、滑脱速度模型法和漂流模型法。
一、图版法:图版法就是根据生产测井资料和两相流模拟实验资料作出的图版来确定各相流量。图版法反映了两相流动条件下持率、各相表观速度、总表观速度和视流速各参数之间的关系,由求得的持率和流体总的平均速度,通过查图版可求得各相表观速度和总表观速度,然后计算出各相流量,避免了滑脱速度的估计问题。
二、滑脱速度模型法:由于油水两相流体的密度、粘度、持率等参数不同,在两相流动时,会出现油的速度大于水的速度,出现油相相对于水相的“滑脱”现象,所产生的两相间的速度差即为滑脱速度。
三、漂流模型法:1965年,Zuber和Findlay提出的漂流模型结合流型研究,已经成功地建立了气液两相流动模型,精确估计出不同流型下两相之间的滑动速度,然后准确求出各相持率。目前,国内外比较一致地认为该模型可作为生产测井解释模型的物理基础。1988年,Hasan等人提出该模型也可用于两相流动为生产测井解释。
第五篇:2012年化学专业表面活性剂及应用学习心得
黑龙江省2012专业技术人员继续教育知识更新培训学习心得
2012年继续教育知识更新培训化工专业学习心得
为贯彻落实《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020)》和《关于加强专业技术人员继续教育工作的意见》(国人部发〔2007〕96号)精神,不断提高专业技术人员的专业水平、科学素质和创新能力,并根据《黑龙江省人力资源和社会保障厅关于开展2012专业技术人员继续教育知识更新培训工作的通知》要求,我2012年继续教育知识更新的学习。在这次知识更新学习中,我学习了公需课《TRIZ理论》和专业课程《表面活性剂及应用》,主要收获如下:
一、学习内容概要
我通过下载培训教材和课件视频讲座等形式完成了所有学时公需科目及专业科目的学习。
(一)公需科目学习概要
《TRIZ理论》课程主要包括以下部分:1 TRIZ理论的定义、核心思想和解题模式、主要内容和体系架构。2 什么是资源,及其类型。信息资源和能源资源的具体事例。3 如何利用TRIZ理论解决实际问题,TRIZ理论的讲师们通过具体事例深入浅出的为我们讲解了利用TRIZ理论如何解决我们在生产实践中可能遇见的问题,如何查找解题方法,如何筛选出最简单有效的解决方案。
(二)专业科目学习概要
《表面活性剂及应用》主要介绍下面几部分内容:1 表面活性剂概要是关于表面活性剂的定义、结构特点、分类及其主要作用;2 表面活性剂的结构与性能介绍了表面活性剂的基团构成、表面活性剂的亲水疏水平衡值(HLB)及分子量和不同基团对其数值的影响,以及几种典型的基团结构与性能的关系;3 表面活性剂的乳化和增溶介绍了乳化和增溶的定义及他们的原理,表面活性剂的乳化和增溶现象在生产和生活中具体应用;4 表面活性剂在染色与纤维加工中的应用;5 表面活性剂的安全性主要关于如何判断表面活性剂的毒性强弱、如何降低表面活性剂的毒性对人类的伤害等方面。
二、学习体会
通过对姜兆华教授的《表面活性剂及应用》教材的学习,我清楚了表面活性剂的定义、结构特点、分类及作用。深入了解到表面活性剂具有分散、乳化、增溶、起泡、洗涤、润滑、防腐和杀菌等作用,表面活性剂几乎用在各行各业。其 黑龙江省2012专业技术人员继续教育知识更新培训学习心得
涉及到的领域有:洗涤剂、金属加工、水基涂料、印染、制药、电镀、农药、矿物浮选、石油化工、纺织工业以及食品、化妆品等等众多领域。这使我对表面活性剂有了更深的认识,学习过程中体会颇深。以下就是我学习表面活性剂及应用的过程和体会:表面活性剂概要
主要介绍了表面活性剂的定义、结构特点、分类及表面活性剂的基本作用。学习这章后我对表面活性剂有了清晰的认识。了解到表面活性剂的分类方法,首先表面活性剂根据亲水基团的带电特性,可分为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂和两性表面活性剂四大类别。除这四大类外,还有特殊的表面活性剂,如氟碳类、硅化合物类、高分子聚醚类、硼化合物类及生物表面活性剂。通过学习,我懂得了不同种类的表面活性剂的结构特点、作用及主要用途,学会了如何科学合理使用表面活性剂,例如,已知是阴离子型的,便不能与阳离子型的同时使用,否则会生成沉淀;通过对水质硬度了解,我们能够确定使用哪一类型的洗涤用品等。表面活性剂结构与性能关系
本章详细讲解了疏水基和亲水基的结构和性能、连接部分的作用及几种典型的结构与性能的关系。通过本章学习,我们了解到不同类表面活性剂具有不同性能的原因。不同表面活性剂,其润湿性、起泡性和去污力等性质各不相同。这主要是由表面活性剂的结构有关。表面活性剂的洗涤能力不仅和它的化学结构有关,还与被洗物的性质有关。只有在其他条件相同时,表面活性剂的洗涤能力和化学结构关系才真正显示出来。亲水基团的种类,对洗净力影响比较明显,是由于被洗物基质表面,有时直接与亲水基团作用。当使用与被洗物基质所带电荷相反的离子型表面活性剂时洗净力差;对油脂性污垢或尘土,使用非离于效果好;对棉织物污垢,一般使用阴离子型表面活性剂较好。增加亲油基长度或将亲水基团自分子中部移向分子的终端,对洗涤有利,如LAS中,烷基链的碳原子数在C8-C18范围内,洗净力是随碳原子数的增加而提高的。但洗净力随亲油基链长增加有一定限度。这是由于链长增加同时,其在水中的溶解度也迅速下降。其次,直链比支链表面活性剂在链长相等时洗涤效力更强。这些,不但丰富了我的专业知识,也丰富了我的生活常识。
黑龙江省2012专业技术人员继续教育知识更新培训学习心得 表面活性剂的乳化和增溶。
⑴ 表面活性剂的乳化和增溶原理:乳化是由于表面活性剂分子内有对水和油都有亲和性的活性基团。在活性基团的作用下,使不能混合的两液相的一相在另一相中均匀分散而形成稳定的乳液。增溶是指在活性剂的存在下使水溶性低的物质达到溶解度以上的表观溶解现象,也是不溶于水的物质溶入活性剂的胶束中的一种现象,增溶是使胶束变大的因素。也就是说形成胶束的的活性剂的亲油基越长,增溶量也越大。由于被增溶物质的化学结构不同,增溶量也不同。一般同系化合物中分子越大的增溶量越小,而烷基链长度相同的,极性的比非极性化合物的增溶量大。增溶有两种类型:一种是非极性物质被增溶时,在胶束中心里夹层型(Sandwich)溶解。另一种是极性物质被增溶时,增溶物在构成胶束的活性剂分子之间呈楔形的栅状层增溶。
⑵ 乳液的配置方法
乳液配置方法有乳化剂加入水相法,乳化剂加入油相法(转相乳化法),初生态法,交替添加法,转相温度乳化法和自然乳化法。
⑶ 乳化剂的选择方法,当乳化时,作为乳化剂使用的活性剂的亲水亲油平衡值HLB(Hydrophilic lipophilic balance)是制取稳定乳液的重要因素。
⑷ 乳化、增溶在化妆品方面的应用。包括在雪花膏、冷霜、露液和化妆水中的应用。根据化妆品的性质不同,在化妆品配方中选择的表面活性剂及表面活性剂的用量种类变化很大。通过学习,我对化妆品的成分构成和性质有了深入了解和认知。乳液聚合
乳液聚合所使用的活性剂是乳化剂和分散剂。其中包括脂肪酸皂,歧他松香酸皂以及其它合成活性剂,最近,作为工业用活性剂的需要仅次于纤维工业。在乳液聚合方面,各公司均有各自独特的活性剂配方。此外,也有加高分子性的胶体保护剂,根据加颜料及其它用途,在生成的胶乳中还要加入作为后添加剂的活性剂以提高胶乳的化学稳定性和机械稳定性。但是,乳液聚合的乳化剂所生成胶乳的耐水性不好,因此,对作为涂料用的胶乳等必须注意乳化剂的浓度。最近,对化学物质的安全性(生降解性、鱼类的一次蓄积作用)也有一定的要求。此外,对于聚合成橡胶及合成树脂制作食品包装容器、器皿、用具的加工材料以及添加 3 黑龙江省2012专业技术人员继续教育知识更新培训学习心得
剂(包括活性剂,稳定剂和染料等),也必须同样考虑安全性的问题。
5表面活性剂在农药、食品、沥青、石油处理剂方面的应用。
⑴ 在农药方面主要是为了达到安全和经济的喷洒效果,利用活性剂的乳化、分散和增溶作用,将农药添加活性剂制成乳剂或水合剂,用水稀释后使用。在田间使用农药是,充分利用活性剂的乳化力和分散力使喷撒的药液通过对植物体、虫体和菌体能润湿、均匀地附着和停留一定时间而发挥效果。
⑵ 在食品工业上,食品工业所使用的活性剂是作为食品添加剂,表面活性剂的主要用途多半是作为乳化剂。例如,在油脂食品方面采用乳化剂已成为常识。此外,作为起泡剂、消泡剂、润湿剂,分散剂、防结晶剂,以及使淀粉和蛋白质形成复合体,甚至作为抗菌剂、抗氧化剂等,活性剂有其很宽广的利用途径。和其它工业相比,食品工业对原材料的使用是有严格限制的。实际应用上,对于活性剂的相互配合是有限制的,而且还常常和浆料、磷酸盐等稳定剂或质量改进剂并用。因此,在使用时应该充分了解表面活性剂的性能。常用的食品表面活性剂有酰基甘油、脂肪酸丙二醇酯、失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪酸蔗糖酯和卵磷脂以及天然表面活性剂蛋白质、蛋黄、芥末(芥子粉)。
⑶ 沥青乳液
沥青的用途以道路工程和养护为主,在防水粘合、地面工程材料、农业、铁道路面处理、垃圾处理等方面需求量很大,是重要的粘合剂。沥青在常温下成固体乃至半固体状态,在使用时必须进行预处理。处理方法之一是沥青和水的乳化法。在沥青乳化中,对于选择调制乳液所必需的乳化剂及其作用机理,以及乳液的各种性能和对骨材的作用等都有较高和系统的要求。
⑷ 石油处理剂
石油处理剂是将流出的油严密地进行化学处理的药剂,包括集油剂、沉降剂、凝固剂、乳化分散剂等。通常把乳化分散剂称为油处理剂,石油处理剂(oil dispersant)是应用活性剂的乳化分散作用,将流出的油用活性剂进行乳化,形成微粒子,使之在海水中扩散的处理剂。表面活性剂在染色与纤维加工中的应用。因为活性剂分子内有亲水(极性)基和疏永(非极性)基,不但有在气-液、液-液、固-液界面定向吸附的性质及在液-液内形成稳定的集合体(胶束)的性质,而且,作为第三种特性,有和其它物质相互作用的性质。特别是与染料共存时,由于染料本身和活性剂一样,一般有极性和非极性结构,在溶液中或在各种介质中,有各种各样相互结合的可能性。4 黑龙江省2012专业技术人员继续教育知识更新培训学习心得
在实际染色中,活性剂作为助剂的意义是要求染色时能提高对纤维的润湿浸透性,或使难溶性的染料在水中均匀增溶分散,或谋求染色完全等,活性剂作为染色助剂使用就是由于其有界面活性。与其结合性直接应用于染料或纤维的有匀染剂、缓染剂、促染剂、牢固促进剂等,都是表面活性剂的重要应用。教材从表面活性剂和染料的相互作用角度说明了表面活性剂作为染色活性助剂的应用。
表面活性剂的安全性。表面活性剂的毒性与杀菌力关系密切,毒性小的杀菌力弱,毒性大的杀菌力强,两者基本上是一致的。阳离子型表面活性剂中的季按盐对生物有较大的毒性。非离子表面活性剂毒性小,有的甚至无毒,但其杀菌力相应很弱。阴离子表面活性剂的毒性和杀菌力介于两者之间。表面活性剂中含有芳香基者,毒性较大。聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂的毒性以链长者较大。非离子型表面活性剂的毒性虽小,但往往构成污水域,在水中浓度只要百分之几就能杀害鱼类。对于洗涤剂和日用化妆品而言,还要考虑对皮肤的刺激和对粘膜的损伤,与其毒性大体相似。阳离子型的刺激性大大超过阴离子型,两性型和非离子型为最小。因为作为洗涤剂和日用化妆品的表面活性剂中以离子型最多,对皮肤的刺激的作用顺序大致上是烷基硫酸钠最大,其次为烷基苯磺酸钠、羧酸盐等。而以疏水基而言,碳原子数小于12者刺激性最大,12以上刺激性较小,非离子型刺激性小,而醚型又大于酯型。使用表面活性剂,除了要考虑安全性外,还必须考虑其生物降解性。因为表面活性剂最后大多混入污水进入自然环境中,含表面活性剂的污水释放到自然环境中,对环境的生态体系影响很大。因此表面活性剂不仅对我们的生活具有极大贡献,同时还对人类存在有不利因素的一面,因此我们从事化工研发、生产及使用化工产品的人员应该增强了的环保安全意识和社会责任感。
通过对以上内容的学习,使我对表面活性剂有了深刻的了解,学到了很多与生活、工作密切相关的科学知识。就我本人来说,我最近几年从事的工作一直需要与表面活性剂打交道,但是我所学习的专业中恰恰没有表面化学相关的知识,一直以来每当我需要了解表面活性剂的知识时,我都是临时从网上下载些资料研究一下,从来没有这样系统的学习过。因为我的表面活性剂知识都是拼凑起来的,当在实践中遇到棘手的问题时,常常找不到合适的处理方法。例如对于乳化物料进行破乳处理,以前我们经常用的方法是静止,因为我知道通过静止,乳化的粒 5 黑龙江省2012专业技术人员继续教育知识更新培训学习心得
子会凝聚而沉降破乳。虽然我也知道可以机械破乳或改变温度破乳,但是对于我们的产品来说,机械破乳根本行不通,而改变温度我们只知道加热破乳,但是加热破乳在我们这里是万万不可行的,因为会造成我们的产品降解。现在通过这次继续教育学习,我了解到还可以通过降低温度进行破乳,因此这次学习解决了我们现在面临的一个大的技术难题。学到这些知识后,不仅丰富了我的专业知识,对我的工作有很大的增强作用。同时,增强了我的环境保护意识,增加了我的社会责任感。在此我对姜兆华教授表示深深的感谢,感谢您给我带来系统的表面活性剂知识。
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