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查明阴离子表面活性剂在粘土矿物(高岭石、蒙脱石、伊利石)表面的吸附特征、探讨在粘土矿物表面的吸附机理对于优化压裂液复配体系,为压裂过程中粘土层的压裂提供理论指导。本文通过表面张力法和粘度测试等对阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)相关参数测试,优选出SDBS作为实验用阴离子表面活性剂。采用紫外分光光度法和搅拌吸附法得出了阴离子表面活性剂在不同粘土矿物表面吸附量分布,结合吸附动力学模型得出不同浓度下粘土矿物吸附动力学特征;采用XRD、FTIR、SEM+EDS、Zeta电位、低温液氮吸附仪等对不同粘土矿物吸附表面活性剂前后的层间结构、官能团、表面形貌、孔径变化等进行表征,研究不同粘土矿物的吸附机理,结果表明:在室温25℃时SDS和SDBS临界胶束浓度分别为0.008mol/L和0.002mol/L,两种表面活性剂表面张力和半衰期均随温度升高而呈指数型下降,粘度随温度升高呈线性下降。计算得出SDBS粘度活化能比SDS高,SDS比SDBS更易胶束化。三种粘土矿物对阴离子表面活性剂的吸附曲线相似,相同粘土矿物随着表面活性剂浓度增大,吸附量越高。在相同浓度表面活性剂吸附过程中平衡吸附量:蒙脱石>伊利石>高岭石。三种粘土矿物均满足伪二级吸附动力学模型,吸附类型为化学吸附;蒙脱石以墨水瓶状和圆筒状微小孔隙为主,伊利石以一端封闭型孔型为主,高岭石以平行板间孔为主,且比表面面积分布:蒙脱石>伊利石>高岭石。XRD测试显示蒙脱石吸附后层间距发生变化,而伊利石和高岭石均未发生变化,蒙脱石层间发生了吸附,这表明蒙脱石吸附量大是大比表面积和层间吸附共同决定的,伊利石和高岭石没有层间吸附,吸附量相对小,高岭石比表面积小于伊利石,吸附量也小于伊利石。SEM、EDS和FTIR测试进一步证实了三种粘土矿物表面发生了化学吸附,Zeta电位测试进一步说明阴离子表面活性剂在粘土矿物中的吸附是静电斥力和疏水作用力等共同作用的结果。该研究为粘土层压裂中的泡沫压裂体系的复配及优化提供了理论支撑。