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本论文选用在三次采油中应用较广的烷基苯磺酸盐,适用于高温高盐油藏条件下的脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐和甜菜碱类表面活性剂为研究对象,采用分子模拟和实验相结合的方法,系统研究了表面活性剂结构对其界面行为的影响,阐明了油水界面张力变化规律以及微观作用机理。 选用Gromacs软件对多取代支链烷基苯磺酸钠在癸烷-水界面上行为进行分子动力学模拟,研究超低界面张力的产生原因及作用机理。选用界面层厚度、密度峰值、径向分布、取向度以及油水界面张力等模拟参数,研究不同结构表面活性剂在界面层吸附状态随浓度变化的规律;通过与文献实验结果比较分析,得到了表面活性剂分子结构与油水超低界面张力关系的经验准则:极限排布面积与饱和吸附面积近似相等是必要条件。 采用旋转滴法,测定了脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠(C12EO3C)及其与脂肪醇聚氧乙烯醇(C12E3)复配体系/正构烷烃间油水动态界面张力行为,研究了表面活性剂复配比例、表面活性剂浓度、电解质类型和电解质浓度以及温度等因素对动态界面张力影响。发现二价反离子在增大表面活性剂油溶性的同时,促进表面活性剂界面排布的紧密程度,有利于超低界面张力的产生。对于CaCl2体系,非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醇C12E3与C12EO3C可以在界面上混合吸附共同降低界面张力;而对于MgCl2体系,由于表面活性剂C12EO3C吸附层已经排列紧密,油溶性强的C12E3的加入主要通过改变亲水亲油平衡影响界面张力。 另外,运用分子动力学模拟技术,研究了不同类型电解质及电解质浓度对C12EO3C体系界面层结构的影响。通过对径向分布参数及相互作用配位n值的分析,判断不同类型反离子与表面活性剂亲水羧基作用强度,从分子水平上阐释其微观作用机理。 采用分子动力学模拟方法,针对五种不同结构的甜菜碱类表面活性剂/正癸烷(或酸性模拟油)体系,研究了界面吸附层(或混合界面吸附层)中表面活性剂分子的排布状态。与文献相关界面张力实验结果对比分析,发现甜菜碱分子中较大的亲水部分接近平铺在界面上,分子的疏水链之间空隙较大,不利于界面张力的降低;羧酸分子主要分布于甜菜碱分子的疏水链空隙中;适当分子链长的羧酸分子与甜菜碱复配可以较紧密的混合吸附单层,有效降低界面张力。 通过本论文的研究,深化认识了表面活性剂分子结构/界面张力的构效关系以及影响界面张力的作用机制,为表面活性剂的分子设计提供了理论指导,有利于复合驱配方的设计和优化。