《泡沫驅油中表面活性劑聚集結構的多尺度模擬》是依託山東大學，由苑世領擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：泡沫驅油中表面活性劑聚集結構的多尺度模擬
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：苑世領
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
泡沫驅油實驗中磺基甜菜鹼兩性離子表面活性劑耐鹽、起泡和穩泡能力遠強於其它類型表面活性劑，多尺度模擬計算可在微觀上對此加以解釋，並為後續驅油實驗提供理論指導。研究內容包括：（1）第一性原理計算陽離子和水分子存在下表面活性劑單體性質；（2）全原子分子動力學方法模擬氣液界面上的聚集結構，探討表面活性劑耐鹽實質；（3）構建粗粒力場，對目標分子施加作用力，模擬“真實的”泡沫破裂過程，探討穩定泡沫機理；（4）實驗研究表面活性劑在高鹽濃度下的起泡和穩泡能力。.本項目主要針對特定泡沫驅油體系，在時間和空間尺度上，結合理論和實驗結果填補不同尺度模擬方法間的斷層，通過粗粒化模型實現從微觀到介觀的粗粒化貫通，進而與實驗研究相銜接。模擬中重點解決兩個問題：（1）表面活性劑聚集結構的耐鹽實質；（2）表面活性劑穩定泡沫機理。最終根據模擬結論設計耐鹽、起泡和穩泡能力強的表面活性劑，為實驗提供理論參照。
結題摘要
分子模擬作為驅油實驗的有益補充，可以針對泡沫驅油、潤濕翻轉、稠油降粘、原油破乳等石油開採中遇到的各種問題給予分子層面上的解釋，為實驗中各種化學試劑的分子設計提供必要的理論參照作用。本項目採用多尺度、多種計算方法研究表面活性劑在氣液、油水界面上的聚集，探討外力情況下泡沫驅油中表面活性劑的作用及其動力學性質；在微觀尺度下探究原油性質，尋找瀝青質致粘的根本原因，探究不同類型表面活性劑對原油性質的影響，涉及微觀尺度下的乳化和運移，為現場套用提供理論支持。 模擬結果表明，兩性離子表面活性劑、陰非離子表面活性劑在耐鹽方面性質優越，受鈣、鎂離子的影響較小；泡沫驅油中，可以用“油橋-伸縮”機理解釋原油對泡沫穩定性的影響，其關鍵作用在於假乳液膜的形成和表面活性劑尾鏈與油相的相容性；微孔表面形成的水化層對溶脹疏水聚丙烯醯胺有潤滑作用，利於聚合物封堵孔喉，微孔親水親油性質影響驅油體系的運移；瀝青質在油相中的網狀聚集結構是導致稠油增粘的關鍵因素，表面活性劑在乳化降粘中的作用在於改變油水界面的親水親油性質；熱力學函式熵變可以解釋表面活性劑在體相、氣液界面中的聚集，分子模擬可以計算表面活性劑聚集過程中的熵變數值。 多尺度的模擬方法可以作為諸多驅油實驗現象的有益補充，在分子尺度下為驅油實驗中的分子設計和解釋實驗現象提供理論參照作用。
