石油化工

纳米颗粒改性泡沫热力学稳定性分子模拟研究
泡沫流体已经被广泛应用于各种各样的石油采出技术当中,例如钻井、压裂和提高原油采收率等。 然而,泡沫在热力学和动力学上都处于不稳定状态,因此泡沫的稳定性在泡沫的使用过程当中是一个急需解决的关键问题。纳米颗粒相对于传统的表面活性剂来稳定泡沫具有更大的优势,即它们可以不可逆地吸附在气液界面,这样就可以提供更为持久的稳定性。通过实验和分子动力学(MS Forcite)模拟研究了含油SDS泡沫的可调稳定性。通过改变组分(SDS表面活性剂和SiO2纳米颗粒)的浓度实现含油泡沫体系稳定性的调节。通过对泡沫膜结构和动态特性的研究得到其微观机理。这项工作有助于加深对泡沫稳定性调节机理的理解,在实验中实现更稳定的泡沫体系。
Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2020, 82:333-340.


CO2响应型泡沫排水剂实验与分子模拟研究
随着对气田的不断开发,近年来国内大部分气井均出现了积液现象。泡沫排水采气的工艺流程是向井底积液中加入泡沫排水剂,天然气的气流扰动井底积液产生大量泡沫,因此积液被以泡沫的方式携带到地面,达到排水采气的目的。但是当大量的泡沫到达地面后难以消除,即使加入消泡剂也存在消泡缓慢、不彻底等问题,且容易生成乳化物,给后期处理带来诸多问题。本文采用实验和分子动力学模拟相结合的方法,研究了CO2智能响应型SDS/C12A复配泡排剂的泡沫性质和CO2响应性能。实验结果表明通过CO2能够快速起到消泡效果;后续再通入N2,溶液仍有起泡能力。从而使得泡沫可以在稳定和不稳定状态之间快速切换。
利用Materialsstudio软件分子动力学模拟方法研究水基泡沫体系,深入分析分子结构、气-液界面性质、液膜微观变化等机制;模拟结果表明,当引入CO2时,大部分SDSC12A分子在水相中聚集,而不是吸附在空气-水界面上以稳定泡沫薄膜。由于在引入CO2后空气-水界面处表面活性剂含量减少,从而导致泡沫迅速破裂。
该研究为设计和开发新型CO2智能响应型泡沫排水剂,解决泡沫排水采气过程中的消泡困难、产出液易乳化等问题提供了指导,具有一定的理论意义和应用价值。
Chemical Engineering Science 209 (2019) 115218

 

气体驱油过程与机理的分子动力学模拟研究
在石油开采中岩石大孔和介孔中的石油比较容易被气体或者溶液驱替;但是小孔与岩石表面还附着部分原油,为了提升原油采收率,需要对岩石空隙和表面的残油进一步驱替;气驱是一种常规的驱油方法,微观层面的研究较少;本文通过分子模拟的方法研究了CO2和N2联合的气体对岩石表面残油驱替过程和溶解机理。从原子、分子层面展现了气体驱油的微观过程,以及原油溶解的机理。文章使用Materials Studio软件中Forcite,Amorphous Cell,COMPASS模块进行以上问题的研究。得到了驱替的过程与机理,CO2能吸附在岩石表面起到剥离残油的作用;同时,CO2具有溶解原油的作用,该成果对驱油微观层面机理的研究有指导意义。
Journal of Petroleum Science and Engineering 218 (2022) 110989