2結(jié)果與討論

2.1 GYD組分及含量分析

取一定量的GYD，用甲醇作溶劑，將其稀釋至約0.4%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)后，進(jìn)行GC-MS全掃描分析，得總離子流色譜圖見(jiàn)圖1。用氣相色譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以峰面積歸一法測(cè)得其中各組分的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，分析結(jié)果見(jiàn)表2。從表2可以看出，GYD是一種組成復(fù)雜的烷基醇酰胺混合物，主要包括不同碳數(shù)脂肪酸二乙醇酰胺和剩余原料甘油、二乙醇胺、月桂酸等。其中，月桂酸二乙醇酰胺相對(duì)含量最高為55.13%。

2.2 GYD和CnDEA與原油油/水界面張力

測(cè)定不同濃度CnDEA和GYD與原油油/水界面張力，得到油/水界面張力穩(wěn)定值隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化曲線，結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，在0.01%～0.3%質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)，C8DEA、C10DEA與C16DEA原油體系界面張力只能達(dá)10?1mN/m數(shù)量級(jí)；C12DEA隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，界面張力先減小再增大后趨于平穩(wěn)，在0.02%～0.04%時(shí)，界面張力可達(dá)10?3mN/m數(shù)量級(jí)，濃度窗口較窄；C14DEA隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，界面張力先大幅下降后趨于平穩(wěn)，在0.05%～0.3%范圍時(shí)，界面張力可降低至10?4～10?3mN/m數(shù)量級(jí)，濃度窗口較寬。隨著CnDEA烷基鏈長(zhǎng)的增加，表面活性劑界面活性先增加后降低，其中烷基鏈長(zhǎng)n=12/14時(shí)，界面活性最高，這是因?yàn)閷?duì)于某特定體系表面活性劑在油水界面層的富集能力與其親水-親油能力密切相關(guān)，親水性或親油性過(guò)強(qiáng)均不能有效吸附于油水界面層，只有與特定油相相匹配的親水-親油能力時(shí)才能有效降低油水界面張力，C8DEA、C10DEA親水性過(guò)強(qiáng)，C16DEA親油性過(guò)強(qiáng)，而只有C12DEA和C14DEA的親水-親油能力較為適宜。除此之外，可以明顯地看出GYD界面張力隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化趨勢(shì)與C12DEA基本一致，界面張力值略高于C12DEA，可能是由于GYD體系中C12DEA含量較高，對(duì)降低油水界面張力貢獻(xiàn)最大，表現(xiàn)出C12DEA的界面特性。

表2 GYD組分分析結(jié)果

圖2不同烷醇酰胺油/水界面張力穩(wěn)定值隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化曲線

2.3 CnDEA復(fù)配體系與原油界面張力

2.3.1 CnDEA之間復(fù)配對(duì)油/水體系動(dòng)態(tài)界面張力的影響

為了更詳盡地研究GYD組成對(duì)油水界面張力的影響規(guī)律，首先考察了CnDEA之間的復(fù)配對(duì)動(dòng)態(tài)界面張力的影響。結(jié)合上述CnDEA和GYD與原油界面張力測(cè)試結(jié)果可以看出，C12DEA和C14DEA具有較好的界面活性，故在此基礎(chǔ)上考察不同質(zhì)量比C12DEA/C14DEA復(fù)配體系與原油動(dòng)態(tài)界面張力，體系總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%，結(jié)果如圖3所示。

從圖3可以看出，隨著C12DEA/C14DEA復(fù)配體系中C14DEA含量增加，界面張力值降低，但其界面活性均介于兩種單獨(dú)表面活性劑之間，這個(gè)符合一般同系物復(fù)配規(guī)律。

圖3 C12 DEA/C14 DEA不同復(fù)配比對(duì)油/水動(dòng)態(tài)界面張力的影響

選取C12DEA/C14DEA復(fù)配比為2∶8、總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%的復(fù)配體系為研究對(duì)象，分別考察了C8DEA、C10DEA和C16DEA對(duì)C12DEA/C14DEA復(fù)配體系油水動(dòng)態(tài)界面張力的影響，結(jié)果如圖4。

從圖4(a)和圖4(b)可以看出，隨著C8DEA、C10DEA濃度的增加，體系界面張力逐漸增加，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%時(shí)，界面張力最低值分別為0.1331mN/m、0.0589mN/m；從圖4(c)可以看出，C16DEA在質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.005%時(shí)，體系C12DEA/C14DEA/C16DEA具有一定的正協(xié)同效應(yīng)，界面張力最低值可達(dá)0.00612mN/m，繼續(xù)增加C16DEA濃度，體系界面張力增大，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%時(shí)，體系界面張力為0.0299mN/m。綜上所述，C8DEA、C10DEA、C16DEA對(duì)C12DEA/C14DEA復(fù)配體系油/水動(dòng)態(tài)界面張力的影響規(guī)律為：在較高濃度下，具有負(fù)協(xié)同效應(yīng)，且影響強(qiáng)弱為C8DEA>C10DEA>C16DEA，在低濃度下，C16DEA具有一定的正協(xié)同效應(yīng)。

由前述GYD組分分析結(jié)果可知，不同碳鏈烷基醇酰胺相對(duì)含量百分比為C8DEA∶C10DEA∶C12DEA∶C14DEA∶C16DEA=1.3∶2.4∶13.2∶2.4∶1，故在不改變C8DEA、C10DEA和C12DEA相對(duì)比例的條件下，考察了C12DEA/C14DEA不同復(fù)配比對(duì)油/水動(dòng)態(tài)界面張力的影響，結(jié)果見(jiàn)圖5、圖6。

圖4 C8 DEA、C10 DEA、C16 DEA對(duì)C12 DEA/C14 DEA復(fù)配體系油/水動(dòng)態(tài)界面張力的影響

圖5不同復(fù)配比CnDEA體系界面張力穩(wěn)定值隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化曲線

從圖5可以看出，隨著C14DEA相對(duì)含量的增加，體系達(dá)超低界面張力的濃度窗口變寬，當(dāng)C12DEA/C14DEA復(fù)配比小于1時(shí)，在0.05%～0.3%均能達(dá)到10?3mN/m，表現(xiàn)為C14DEA界面特性。在動(dòng)態(tài)特性方面，從圖6可以看出，0.1%不同復(fù)配比體系隨C14DEA相對(duì)含量的增加，界面張力大幅下降，平衡值由0.0602mN/m降至0.00653mN/m，且達(dá)到最低值的時(shí)間變短。其原因可以由動(dòng)態(tài)吸附-脫附理論得到解釋，即在表面活性劑剛與原油接觸時(shí)，發(fā)生吸附與脫附的動(dòng)態(tài)變化，吸附速率主要取決于活性劑分子自體相內(nèi)部到界面層的擴(kuò)散，溶液濃度越大，溶液內(nèi)部與界面層的濃度梯度越大，則擴(kuò)散速率越快，因而吸附速率也越大，表現(xiàn)為界面張力的時(shí)間效應(yīng)越小。結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)母淖僀12DEA/C14DEA的復(fù)配比例，可以有效地改善體系油/水界面活性。

圖6不同復(fù)配比CnDEA對(duì)油/水動(dòng)態(tài)界面張力的影響（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%）

2.3.2 CnDEA/助劑復(fù)配體系對(duì)油/水動(dòng)態(tài)界面張力的影響

基于GYD各組分相對(duì)含量分析結(jié)果，考察了剩余原料甘油、二乙醇胺和月桂酸對(duì)體系油水動(dòng)態(tài)界面張力的影響，結(jié)果如圖7所示。

圖7不同助劑對(duì)復(fù)配體系油/水動(dòng)態(tài)界面張力的影響

從圖7可以看出，體系中加入甘油，界面張力略有升高；加入月桂酸，界面張力降低，達(dá)到最低值時(shí)間更短。這是因?yàn)楦视偷募尤朐黾芋w系的親水性，破壞了表面活性劑分子在油水界面層原有的排布，使其更易分配于水相中，體系界面張力增大；月桂酸的加入增加體系的親油性，改善了體系的親水-親油性能，在一定程度上降低油/水界面張力，同時(shí)也加快了表面活性劑吸附速度，從而縮短了達(dá)最低值的時(shí)間。加入二乙醇胺，體系界面張力大幅下降，可達(dá)到10?3mN/m數(shù)量級(jí)，主要是因?yàn)槎掖及纷鳛橐环N有機(jī)堿，與原油中酸性物質(zhì)反應(yīng)，生成了原位表面活性劑，再與原有表面活性劑體系發(fā)生協(xié)同作用，從而降低油/水界面張力。

2.3.3 C14DEA對(duì)GYD油/水動(dòng)態(tài)界面張力的影響

GYD質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%，加入不同濃度的C14DEA，考察C14DEA濃度對(duì)油/水界面張力的影響，結(jié)果如圖8所示。

圖8 C14 DEA對(duì)GYD油/水動(dòng)態(tài)界面張力的影響

從圖8可以看出，隨C14DEA濃度增加，體系油水界面張力大幅降低，達(dá)到最低界面張力時(shí)間縮短，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.1%時(shí)，油水界面張力能達(dá)10?3mN/m數(shù)量級(jí)，與CnDEA復(fù)配規(guī)律一致。

3結(jié)論

（1）在大慶條件下，不同烷基鏈長(zhǎng)醇酰胺CnDEA和混合型烷醇酰胺GYD降低油/水界面張力能力強(qiáng)弱為：C14DEA>C12DEA≈GYD>C16DEA>C10DEA>C8DEA。C14DEA在0.05%～0.3%較寬質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)降低油水界面張力至10?3mN/m數(shù)量級(jí)；C12DEA和GYD油/水界面張力隨濃度變化趨勢(shì)相同，在0.02%～0.04%時(shí)可達(dá)超低界面張力，濃度窗口較窄。

（2）CnDEA之間符合一般同系物復(fù)配規(guī)律，C8DEA、C10DEA、C16DEA對(duì)C12DEA/C14DEA復(fù)配體系油/水動(dòng)態(tài)界面張力的影響規(guī)律為：在較高濃度下，具有負(fù)協(xié)同效應(yīng)，且影響強(qiáng)弱為C8DEA>C10DEA>C16DEA，在低濃度下，C16DEA具有一定的正協(xié)同效應(yīng)。當(dāng)C14DEA/C12DEA復(fù)配比大于1時(shí)，體系達(dá)到超低界面張力濃度窗口更寬，界面動(dòng)態(tài)特性更好。

（3）適量助劑（月桂酸和二乙醇胺）的加入對(duì)體系降低界面張力有一定的協(xié)同效應(yīng)；GYD/C14DEA復(fù)配體系隨C14DEA濃度增加，體系界面活性明顯改善。

（4）揭示了混合型烷醇酰胺組成對(duì)油/水界面張力的影響機(jī)制，同時(shí)也能對(duì)類似油田表面活性劑配方篩選工作提供一定的指導(dǎo)意義。