文档介绍：胶体化学论文
胶体化学结课论文
表面活性剂在钻井液领域的应用
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表面活性剂在钻井液领域的应用
摘要:钻井液是钻探过程中,孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液,又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液,无需处理,使用方便,适用于完整岩层和水源充足的地区。泥浆是广泛使用的钻井液,主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。若利用表面活性剂对某种液体进行表面改性,即可制成具有特定功能的钻井液。
关键词:胶体表面活性剂钻井液双电层
引言:在石油工业的生产中,表面活性剂起着至关重要的作用,目前使用的钻井液均为分散体系,根据分散介质可分为水基钻井液(以水为分散介质)和油基钻井液(以油为分散介质)。目前应用最广泛、研究最深入的是水基钻井液,其主要组成有:(1)水,如淡水、盐水或海水等;(2)黏土,如钠膨润土、钙膨润土、高岭土等:(3)化学处理剂,如降滤失剂、
降粘剂、絮凝剂和防塌剂等。根据起主要作用的处理剂的种类,钻井液又可分为若干类,如目前常用的聚合物钻井液和混合金属氢氧化物(MMH)钻井液等。
正文
一、表面活性剂
凡能显著改变体系表面(或界面)状态的物质都称为表面活性剂,如硬脂酸钠、烷基苯磺酸钠等物质,加到溶剂中会大大降低溶剂的表面张力,能够使体系的表面状态发生明显的变化
,这种作用称为表面活性,这些物质都称之为表面活性剂。
某些物质如乙醇等同样可以降低溶剂的表面张力,但对体系表面状态的影响并不明显,不属于表面活性剂的范畴。
根据对水的表面张力的影响,可把物质分为三类:
第一类是表面张力随物质浓度的增加而略有上升。如无机盐、酸和碱等;第二类是随浓度的增加表面张力缓慢下降。如低级醇、羧酸等;第三类是随浓度增加,表面张力先是急剧下降,到一定浓度后基本不再变比,如肥皂中的硬脂酸钠、洗衣粉中的烷基苯磺酸钠等。我们把第三类物质称为表面活性剂。第二类物质虽也能降低表面张力,但没有乳化、起泡、增溶等作用,因而通常不称之 1
为表面活性剂。
表面活性剂分子通常是含8个碳原于以上的有机物质,它们的表面活性和分子结构有着密切的关系。一般来说,表面活性剂分子是由亲油基及亲水基这样两个性质完全不同的部分组成。日常使用的肥皂是脂肪酸的钠
盐。
表面活性剂分子由于既含亲油基,也含亲水基,因而具有两亲性,但是需要注意,并非两亲性分子都是表面活性剂。例如丁酸钠虽然是两亲性分子,但不具有表面活性,因而不是表面活性剂。实践表明,性能优良的表面活性剂,其亲油部分应是C10~C18的两亲分子。
表面活性剂的性能特征
(1)双亲性。
(2)溶解度。表面活性剂至少应溶于液相中的某一相。
(3)界面吸附。在达到平衡时,表面活性剂在界面上的浓度要大于其在溶液整体中的浓度。
(4)界面定性。表面活性剂在界面上会定向排列成分子层。
(5)生成胶束。当表面活性剂在溶剂中的浓度达到一定时,会产生聚集而生成胶束,这种浓度的极限值称为临界胶束浓度(critica1 mic1e concentration,简称CMC)。
(6)多功能性。表面活性剂的溶液通常具有多种复合的功能。