含纳米颗粒的泡沫体系及其在水力压裂中的研究进展
发布时间：2020-12-28 01:24
阐述了纳米颗粒与表面活性剂之间通过协同作用减缓液膜排液、气泡并聚与破裂、泡沫粗化的衰变过程;简述了不同表面活性剂与纳米颗粒在稳定泡沫机理上的异同;综述了纳米颗粒浓度和亲疏水性对不同表面活性剂泡沫流体性能的影响;分析发现纳米颗粒的加入使泡沫压裂液体系性能得到改善。提出对纳米颗粒稳泡机理、表面活性、改性修饰、稳定性的研究是今后的重要探索方向,最后对纳米颗粒未来在泡沫压裂液中的应用进行了展望。
【文章来源】：现代化工. 2020年11期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
纳米颗粒与不同浓度非离子表面活性剂之间的作用机理
Zhang等[26]通过研究发现，在25℃条件下加入质量分数为0.1%的纳米颗粒后压裂液的剪切黏度由2 953 m Pa·s增加到4 517 m Pa·s，胶束外轮廓长度由25～50 nm增加到45～63 nm。认为纳米颗粒诱导了蠕虫状胶束产生复杂的缠结，使胶束外轮廓长度增加，进而使压裂液体系产生额外的黏弹性，形成更稳定的结构，如图5所示。杨兆中等[27]的实验发现含纳米Si O2的VES泡沫压裂液在90℃下半衰期仍可以达到80 min，压裂液体系热稳定性得到极大提高。Zhu等[28]通过使用Cryo-SEM、光学显微镜分析了纳米Si O2在不同温度下稳定VES泡沫的微观特性。发现在70℃时，含质量分数3%EAPB+1%Si O2的VES泡沫体系中形成的胶束缠结网络，使混合体系的排液速率明显低于不含纳米颗粒的泡沫压裂液体系，同时纳米颗粒的加入减缓了泡沫中气体的扩散速率，进而减缓了气泡粗化。同年还研究了支撑剂在纳米颗粒-VES泡沫压裂液体系中的沉降过程[29]，发现纳米颗粒吸附在气泡液膜上，使泡沫表面变得粗糙，阻碍了支撑剂的沉降，使支撑剂在压裂液中的悬浮能力显著提升。
Binks等[7]发现表面活性剂在气泡液膜上的吸附是可逆的，表面活性剂分子会频繁地离开、进入气液界面，而纳米颗粒能在液膜上形成不可逆吸附，具有更强的稳泡能力。Gonzenbach等[8]通过显微镜观察到荧光标记的纳米颗粒吸附在气液界面上，如图1所示。其在气液界面上形成了防止气泡并聚的物理屏障，增加了泡沫稳定性、液膜厚度和膨胀黏弹性，进而减缓了泡沫的衰变过程。现如今所提出的纳米颗粒稳泡机理主要有3点[9-10]:阻碍液膜排液、延迟泡沫并聚与破裂、减缓泡沫粗化，分别对应了泡沫的3个衰变过程———排液、破裂、粗化，表明纳米颗粒的加入对减缓泡沫衰变、实现泡沫稳定是理论可行的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]泡沫压裂液研究进展与展望[J]. 李小刚,宋峙潮,宋瑞,沈弼龙. 应用化工. 2019(02)
[2]水力压裂基础研究进展及发展建议[J]. 仝少凯,高德利. 石油钻采工艺. 2019(01)
[3]含纳米颗粒的黏弹性表面活性剂泡沫压裂液性能[J]. 杨兆中,朱静怡,李小刚,费阳,齐双瑜. 科学技术与工程. 2018(10)
[4]纳米颗粒稳定泡沫在油气开采中的研究进展[J]. 杨兆中,朱静怡,李小刚,费阳,徐彬予. 化工进展. 2017(05)
[5]SiO2纳米颗粒稳定的泡沫体系驱油性能研究[J]. 孙乾,李兆敏,李松岩,张娜,姜磊,王继乾. 中国石油大学学报(自然科学版). 2014(04)
硕士论文
[1]离子型表面活性剂与纳米颗粒的稳泡作用及其机理研究[D]. 于文洋.中国石油大学(华东) 2016
本文编号：2942871
【文章来源】：现代化工. 2020年11期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
纳米颗粒与不同浓度非离子表面活性剂之间的作用机理
Zhang等[26]通过研究发现，在25℃条件下加入质量分数为0.1%的纳米颗粒后压裂液的剪切黏度由2 953 m Pa·s增加到4 517 m Pa·s，胶束外轮廓长度由25～50 nm增加到45～63 nm。认为纳米颗粒诱导了蠕虫状胶束产生复杂的缠结，使胶束外轮廓长度增加，进而使压裂液体系产生额外的黏弹性，形成更稳定的结构，如图5所示。杨兆中等[27]的实验发现含纳米Si O2的VES泡沫压裂液在90℃下半衰期仍可以达到80 min，压裂液体系热稳定性得到极大提高。Zhu等[28]通过使用Cryo-SEM、光学显微镜分析了纳米Si O2在不同温度下稳定VES泡沫的微观特性。发现在70℃时，含质量分数3%EAPB+1%Si O2的VES泡沫体系中形成的胶束缠结网络，使混合体系的排液速率明显低于不含纳米颗粒的泡沫压裂液体系，同时纳米颗粒的加入减缓了泡沫中气体的扩散速率，进而减缓了气泡粗化。同年还研究了支撑剂在纳米颗粒-VES泡沫压裂液体系中的沉降过程[29]，发现纳米颗粒吸附在气泡液膜上，使泡沫表面变得粗糙，阻碍了支撑剂的沉降，使支撑剂在压裂液中的悬浮能力显著提升。
Binks等[7]发现表面活性剂在气泡液膜上的吸附是可逆的，表面活性剂分子会频繁地离开、进入气液界面，而纳米颗粒能在液膜上形成不可逆吸附，具有更强的稳泡能力。Gonzenbach等[8]通过显微镜观察到荧光标记的纳米颗粒吸附在气液界面上，如图1所示。其在气液界面上形成了防止气泡并聚的物理屏障，增加了泡沫稳定性、液膜厚度和膨胀黏弹性，进而减缓了泡沫的衰变过程。现如今所提出的纳米颗粒稳泡机理主要有3点[9-10]:阻碍液膜排液、延迟泡沫并聚与破裂、减缓泡沫粗化，分别对应了泡沫的3个衰变过程———排液、破裂、粗化，表明纳米颗粒的加入对减缓泡沫衰变、实现泡沫稳定是理论可行的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]泡沫压裂液研究进展与展望[J]. 李小刚,宋峙潮,宋瑞,沈弼龙. 应用化工. 2019(02)
[2]水力压裂基础研究进展及发展建议[J]. 仝少凯,高德利. 石油钻采工艺. 2019(01)
[3]含纳米颗粒的黏弹性表面活性剂泡沫压裂液性能[J]. 杨兆中,朱静怡,李小刚,费阳,齐双瑜. 科学技术与工程. 2018(10)
[4]纳米颗粒稳定泡沫在油气开采中的研究进展[J]. 杨兆中,朱静怡,李小刚,费阳,徐彬予. 化工进展. 2017(05)
[5]SiO2纳米颗粒稳定的泡沫体系驱油性能研究[J]. 孙乾,李兆敏,李松岩,张娜,姜磊,王继乾. 中国石油大学学报(自然科学版). 2014(04)
硕士论文
[1]离子型表面活性剂与纳米颗粒的稳泡作用及其机理研究[D]. 于文洋.中国石油大学(华东) 2016
本文编号：2942871
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