合作客戶/
拜耳公司 |
同濟大學 |
聯合大學 |
美國保潔 |
美國強生 |
瑞士羅氏 |
相關新聞Info
-
> 中性聚合物鍵合劑(NPBA)與奧克托今(HMX)界面張力測定及應用效果（二）
> 鹽水溶液中，磺酸型含氟表面活性劑復合體系表、界面張力和潤濕性研究（一）
> LB膜分析儀的應用
> 表面張力儀分析氣潤濕反轉劑對緩解煤層水鎖效應、解吸速率影響（二）
> 溫度對甜菜堿短鏈氟碳表面活性劑表面張力、鋪展、發泡性能影響（四）
> 清洗劑的六大作用，哪個作用原理與表面張力有關？
> SuperG超微量天平工作原理、特點、參數、操作方法
> 高鹽低滲油藏中超低界面張力表面活性劑多段塞調驅機理與應用效果（三）
> 表面張力儀分析氣潤濕反轉劑對緩解煤層水鎖效應、解吸速率影響（一）
> 陽-非離子復合表面活性劑體系表面張力測定及基礎性能評價（二）
推薦新聞Info
-
> 表面張力在封閉腔體自然對流換熱中的角色深度分析
> 鉑金板法測定不同濃度、溫度、表面活性劑對氨水表面張力值（二）
> 鉑金板法測定不同濃度、溫度、表面活性劑對氨水表面張力值（一）
> 單萜萜類驅油劑界面張力、配伍性、降黏效果及破乳效果測試與篩選（三）
> 單萜萜類驅油劑界面張力、配伍性、降黏效果及破乳效果測試與篩選（二）
> 單萜萜類驅油劑界面張力、配伍性、降黏效果及破乳效果測試與篩選（一）
> 紫檀芪的穩定性增強型抗氧化劑制作備方及界面張力測試——結果與討論、結論
> 紫檀芪的穩定性增強型抗氧化劑制作備方及界面張力測試—— 引言、材料與方法
> 香豆素取代二乙炔LB膜的組裝、聚合及螺旋結構形成機制（下）
> 香豆素取代二乙炔LB膜的組裝、聚合及螺旋結構形成機制（中）
CO2泡沫穩定性原理、影響因素|CO2-EOR機理與應用前景（二）
來源：《油氣地質與采收率》 瀏覽 236 次 發布時間:2025-10-24
泡沫穩定性也取決于表面活性劑的親水-親脂性平衡（HLB），HLB值由特定的分子中親水基團和疏水基團的重量百分比確定，其范圍為1～40，非離子型表面活性劑的HLB值通常為1～20。HLB值取決于表面活性劑分子的親水性和親脂性部分的大小和強度。通常HLB值為3～6的表面活性劑適用于穩定油包水（W/O）乳液，HLB值為8～18的表面活性劑可以更好地穩定水包油（O/W）乳液。隨著HLB值的增加，表面活性劑的親水性增加，具有較高親水性的表面活性劑可以降低溶液的界面張力，促進泡沫的形成。
當親水性和疏水性之間達到適當的平衡時，表面活性劑分子將自身排列得更緊密，從而產生超厚的單層。當在等溫條件下增加壓力時，CO2密度和內聚能增加，使CO2更疏水或更親油。這種相對疏水的CO2可以容納表面活性劑的碳氫尾鏈，并將其嵌入CO2中。由于CO2與表面活性劑分子之間的相互作用隨之增強，所以需要強親水性頭部來平衡這種相互作用。因此，具有較高HLB值的表面活性劑有利于在高壓下形成CO2泡沫。如果具有超高HLB值的表面活性劑的親水性明顯高于疏水性，則表面活性劑可以被吸入水相，從而降低泡沫和液膜的穩定性。因此，CO2泡沫的穩定性在很大程度上取決于確定最佳HLB值。
除了上述2種CO2泡沫穩定性原理外，Gibbs-Marangoni效應也起著關鍵作用，這是由泡沫氣泡界面處的表面張力梯度引起的。這種梯度可以由不同的條件觸發，例如溫度和溶質濃度，當CO2溶于液相時尤為明顯，引起表面活性劑濃度的局部變化。Gibbs-Marangoni效應產生的基礎是液體在2個不同區域之間由于表面應力變化而產生的橫向運動。
例如，如果外力導致泡沫氣泡局部變薄，使表面積變大，則該點處的表面活性劑濃度將相應下降，從而增加表面張力。這種表面張力的增加建立了一個張力梯度，誘導表面活性劑分子從較高濃度區域向衰竭區域移動，本質上為泡沫結構提供了一種“自我修復”機制。表面活性劑分子的這種遷移伴隨著流體從較低張力區域向較高張力區域的運動，為液膜的變薄增加了一層阻力。此種表面張力的動態調節對于CO2泡沫至關重要，特別是在高壓條件和CO2在水中的溶解度較高的情況下。另外，Gibbs-Marangoni效應在表面活性劑濃度略低于臨界膠束濃度時最為明顯，進一步增強了泡沫的穩定性。
2 CO2泡沫穩定性影響因素
2.1 CO2泡沫穩定性影響因素
2.1.1溫度
由于泡沫粒子的快速布朗運動以及溫度升高引起的泡沫黏度和臨界膠束濃度的變化，高溫環境對泡沫穩定性有不利影響。溫度影響泡沫穩定性主要有以下幾點：
①溫度的變化會改變泡沫體系的界面性質，主要包括泡沫黏彈性、油水界面張力、表面活性劑在界面膜上的吸附。部分學者的研究表明，隨著溫度的升高，增加了表面活性劑的動能，不利于其在氣-液界面的吸附，從而導致泡沫體系的表面張力逐漸增加，黏彈性模量逐漸降低，泡沫穩定性下降；
②溫度升高會降低泡沫體系的黏度，加速泡沫的排出過程，降低體系的穩定性；
③在高溫下，液膜中分子的熱運動加劇，液膜中的水分蒸發，加速了泡沫的粗化和析液，從而降低了泡沫的穩定性；
④若聚結速率較快，則泡沫在溫度高于基礎溶液的臨界溫度時變得不穩定；
⑤溫度升高會使空氣流動性增加，從而提高氣泡尺寸變化的速率，同時還會對泡沫的微觀結構有顯著影響。
KAPETAS等在砂巖多孔介質中不同溫度（20～80℃）下使用表面活性劑AOS進行泡沫驅實驗，隨著溫度的升高，低質量泡沫區的氣體流動性增加，與氣-液表面張力的降低成反比；溫度升高到80℃時，泡沫的表觀黏度降低了50%。WANG等研究表明，在20～30℃溫度下泡沫穩定性的降低歸因于氣體擴散速率，而進一步升高溫度的不利影響主要是因為溶液黏度的降低；同時觀察到了起泡性與溫度之間的直接關系，溫度越高，泡沫膨脹越大。
2.1.2壓力
壓力對泡沫穩定性產生一定的有利影響。隨著壓力的增大，CO2內相壓力升高，降低了液膜的氣-液界面張力，從而降低了形成泡沫所需的表面能，并提高了泡沫體系的發泡能力。同時，泡沫體系的析液半衰期隨著壓力增加而明顯增加。這是因為壓力的增加減少了泡沫內、外相之間的密度差，有利于減緩重力分異引起的泡沫析液。隨著壓力的增加，泡沫氣泡的直徑逐漸減小，形成的泡沫更致密，液膜的表面積變得更大，液膜厚度減小，析液率降低，泡沫變得更穩定。
另外，PANDEY等的研究表明泡沫黏度會隨著壓力的增加而增加，這是由于高壓下的泡沫氣泡緊密堆積，需要更高的剪切力來使它們變形和移動，從而形成更高的黏性體系。CO2泡沫的高黏特性有助于在EOR中的應用，黏性泡沫可以在油藏驅油過程中提供良好的流動率。董文鋼等研究表明壓力小于15 MPa時，泡沫半衰期隨壓力升高增長明顯，大于15 MPa后增幅較小。在高壓條件下，多孔介質比無多孔介質更有利于穩泡，原因是壓力升高，孔隙受壓縮其水力半徑減小，空氣與表面活性劑疏水鏈的分子之間相互作用力增強，兩者均會導致泡沫粒徑減小，析液速度降低，泡沫穩定性增加。