석유 및 가스 산업은 시추, 석유 채취율 향상, 파이프 라인 운송 및 정유 공장 가공 등 다양한 복잡한 과정으로 구성됩니다.

원유 채굴에서 표면 상호작용 과정과 관련된 도전 및 최적화는 주로 두 가지가 있다: 첫 번째는 원유 채취율을 높이는 것이고, 다른 하나는 파이프에 때가 끼는 것을 처리하고 방지하는 새로운 방법이다.

이 행성의 유일한 석유는 사용할 수 있기 때문에 기존 유전에서 가능한 한 많은 원유를 추출하고 생산 공정을 향상시키는 수단을 연구하는 것이 매우 필요하다.한 가지 방법은 회수 과정을 최적화하여 기름 매장량에서 더 많은 기름을 얻는 것이다.이는 기름 저장 중의 광물 원유 방출 과정을 이해하는 것을 높임으로써 촉진할 수 있다.기름의 양을 늘리는 또 다른 방법은 물과 다른 물질에서 원유를 효과적으로 분리하는 것이다.

또 다른 도전은 석유 생산의 다른 단계에서 발생하는 결석으로, 이는 전송 효율을 떨어뜨리고 에너지를 너무 많이 소비하며 비용을 증가시킬 수 있다.이 방면의 문제를 일으키는 주요 요소는 아스팔트질로, 그것은 석유 생산의 각 단계의 인터페이스에 흡착하는 경향이 있다.아스팔트질은 각종 가공조건에서 집결되고 퇴적되는데 이런 높은 추세의 퇴적은 사람을 골치 아프게 한다. 왜냐하면 그것은 열교환기의 퇴적과 도관의 막힘과 같은 침전물의 퇴적과 막힘을 초래할수 있기때문이다.

석유 채취율을 높이다.

채유 단계에서는 표면활성제나 이산화탄소 기름 흡입 등 서로 다른 최적화 채취 방법을 사용하여 채취율을 높일 수 있다.표면활성제나 이산화탄소를 유장에 주입한후 그들은 유장과 접촉하고 그와 상호작용하여 원유의 균형조건과 류체의 성질을 개변시킨다.이로 인해 중유기 고체는 주로 아스팔트질의 침강과 축적을 초래할 수 있다.이러한 현상은 매장층 암석의 윤습성 변화와 침투율을 낮추어 채취율을 떨어뜨린다.

원유와 기름 제거제 사이의 인터페이스 장력은 중요한 매개 변수이다.인터페이스 장력치가 낮을수록 오일 흡입제의 원유 용해도가 좋다.이산화탄소와 원유 사이의 인터페이스 장력이 이미 깊이 연구되었는데, 이는 이산화탄소가 가장 유망한 오일 제거제 중의 하나이기 때문이다.

이산화탄소와 원유 사이의 인터페이스 장력 VS 압력의 함수 관계 도표.Attansion Theta 고압 모듈을 사용하여 테스트했습니다.

응용 다이제스트: 이산화탄소를 사용하여 원유 채취율을 높이다

QSense QCM-D는 분자 차원에서 계면활성제 흡착을 시뮬레이션하여 채유 과정을 실시간으로 최적화할 수 있다.실험에서 중합물을 사용하여 시뮬레이션 흡착을 하는 것은 나노레벨에서 재현하여 원유 채취율을 높이는 것도 실현할 수 있다.

아스팔트질의 고체 표면에서의 흡착

아스팔트질은 유수 계면을 안정시킬 수 있을 뿐만 아니라 석유 회수와 전이 과정이 다른 단계의 고체 표면에도 흡착할 수 있다.아스팔트질 퇴적의 메커니즘을 이해하기 위해서는 아스팔트질-고체 상호작용에 대한 기본적인 이해가 필요하다.QSense QCM-D는 다양한 용매 조건에서 다양한 표면의 아스팔트 흡착 및 결석을 나타내는 데 사용될 수 있습니다.

아스팔트질의 침강과 축적은 저장층 암석의 윤습성 변화와 침투율을 떨어뜨려 채취율을 떨어뜨린다.접촉각 측정을 통해 원유, 유체와 암석 사이의 윤습성과 계면 장력 관계를 연구할 수 있다.접촉각 측정은 유장 조건을 시뮬레이션한 고압과 고온에서도 가능하다.

[계면활성제와 로션/계면활성제 행동]

거의 모든 공산품은 세정제부터 페인트, 화장품, 식품에 이르기까지 계면활성제를 사용한다.계면활성제는 이들이 사용하는 시스템에 따라 세정제, 윤습제, 유화제, 발포제, 분산제로 사용할 수 있다.천연적으로 존재하는 계면활성제도 불필요한 제품 성능을 초래할 수 있다.표면활성제의 표징은 제품과 공정의 최상의 성능을 확보하는 데 매우 중요하다.

계면활성제는 일반적으로 양친의 유기화합물로서 친수성 (수용성) 과 소수성 (수용성) 부분을 동시에 함유하고있음을 의미한다.그들의 양친성질로 하여 표면활성제는 계면에 흡착되여 량상간의 표면과 계면장력을 낮추었다.

많은 산업 과정에서 표면활성제를 첨가하여 제품의 성능을 개선할 수 있다.예를 들어 계면활성제는 세정제에 사용되어 세정제품의 효율을 높이거나 식품제품의 페인트나 유화제의 윤습제로 사용할 수 있다.계면활성제의 또 다른 측면은 계면활성제로서의 천연화합물이다.중질유에서 발견되는 아스팔트질을 포함한 이들 물질은 원유 생산에서 여러 가지 문제를 일으킬 수 있다.

계면활성제는 기-액 또는 액-액계면에서의 흡착

표면 또는 계면 장력을 낮추고 로션을 안정시키는 능력을 측정하고 친수-친유 균형(HLB) 연구를 통해 계면활성제의 효율을 측정한다.

표면과 계면장력과 농도의 관계함수를 측정하여 주어진 계면활성제 또는 계면활성제 혼합물이 산생할수 있는 계면장력 또는 계면장력이 하강되는 최대치를 확정할수 있다.사용하는 계면활성제의 양이 제품의 원가에 직접적인 영향을 미치기 때문에 경제적으로도 중요하다.계면활성제 농도와 계면활성제의 독성에 대해서도 환경적 요인을 고려해야 한다.임계 접착제 농도 측정은 일반적으로 제제 중 표면활성제의 최적량을 확정하는 데 쓰인다.

[표면 및 인터페이스 텐션 다운로드 - 표면은 무엇이며 어떻게 측정됩니까?]

표면활성제는 고체 표면에 흡착한다

페인트 제조, 물 여과 또는 원유 생산 등의 과정에서 표면 활성제의 고체 표면 흡착을 이해하는 것이 중요합니다.도료의 경우 안료 입자, 폴리머, 계면활성제 등 서로 다른 성분을 포함한 복잡한 수기 혼합물이다.안료 입자는 도료에 필요한 색을 부여하고, 폴리머는 점도와 표면활성제를 증가시켜 도료의 안정성과 윤습성을 증가시킨다.안료 표면에 계면활성제 대신 폴리머를 우선적으로 흡착하면 문제가 생길 수 있다.이로 인해 건막의 색상 외관과 접착 성능이 저하될 수 있습니다.

원유 생산 중 아스팔트질의 흡착으로 인한 문제

최근 발견된 많은 매장량에 아스팔트질 (유사, 중유) 이 함유되어 있기 때문에 아스팔트질로 인한 흥미는 갈수록 커지고 있다.아스팔트질은 원유의 고분자량 성분으로, 그 정확한 분자 구조는 알 수 없으며, 보통 알킬탄화수소, 예를 들면 양펜탄과 정경탄화수소에 용해되지 않는 것으로 분류되지만, 톨루엔에는 용해될 수 있다.아스팔트질은 인터페이스에 흡착되는 경향이 있어 유수유액의 안정성 (유액의 안정성과 관련) 을 높이고 유장의 윤습행위를 변화시킨다.원유 가공 과정에서 아스팔트질의 흡착도 배관 오염 등의 문제를 초래할 수 있다.

아스팔트질 퇴적의 메커니즘을 이해하기 위해서는 아스팔트질-고체 상호작용에 대한 기본적인 이해가 필요하다.QSense QCM-D는 다양한 용매 조건에서 다양한 표면의 아스팔트 흡착 및 오염을 나타내는 데 사용될 수 있습니다.

아스팔트질의 침전과 퇴적은 매장층 암석의 윤습성 변화와 침투율을 떨어뜨려 채유율을 떨어뜨린다.접촉각 측정을 통해 기름, 유체, 암석 사이의 윤습성과 계면 장력 측정을 연구할 수 있다.접촉각 측정도 의 고압과 고온에서 기름 저장 조건을 시뮬레이션하여 진행할 수 있다.

고액 계면 표면 활성제 흡착 동력학 표징

우리가 볼 수 있듯이, 고액 계면에서 표면 활성제와 그들의 행동은 생물학적 응용에서 오염 제거 및 청소에 이르기까지 석유 채취율을 높이는 데 이르기까지 많은 분야의 핵심입니다.QSense QCM-D 기술은 계면상의 동력학 및 행동에 따라 계면활성제, 계면활성제 체계 및 계면활성제 혼합물을 표징할 수 있다.이런 표면민감기술을 이용하면 표면활성제가 서로 다른 표면에 대한 흡착과 해흡동력학을 연구하고 실시간으로 흡착동태를 감시할수 있다.표면은 쉽게 변화할 수 있으며, 이는 표면 재료, 표면 관능도와 친수성 또는 소수성의 영향을 계획할 수 있게 한다.또한 흡착 계면활성제의 층 두께를 확인하고 각종 계면활성제 농도, pH값, 소금 농도와 온도에 따라 흡착막의 형태 변화를 추적할 수 있다.이 기술은 또한 표면 활성제와 예를 들어 지질 낭포 또는 폴리머 및 폴리전해질 층 간의 상호 작용을 탐색하고 표징 할 수 있습니다.

[계면활성제와 로션/로션 안정성]

로션은 두 가지 또는 두 가지 이상의 액체의 혼합물로 일반적으로 서로 용납되지 않는다.열역학의 관점에서 볼 때, 로션은 불안정한 체계이다. 왜냐하면 액-액체 시스템은 그것의 계면 에너지를 분리하고 낮추는 자연스러운 추세를 가지고 있기 때문이다.

로션의 안정성은 물리 화학적 성질이 시간에 따라 변화하는 것을 체계적으로 저항하는 능력으로 정의될 수 있다.로션의 안정성은 도료, 식품, 농업 조제, 개인 관리 및 석유를 포함한 많은 산업 응용에서 매우 중요합니다.유화, 응결, 집합 등 몇 가지 메커니즘은 파유를 초래할 수 있다.

로션 안정성은 대부분의 산업 제품 및 공정에서 필수적이지만 일부 가공 과정에는 로션의 안정성이 필요하지 않습니다.예를 들어 원유 회수는 운송 전에 원유를 물에서 분리해야 하거나 폐수 처리에도 유수유상액이 필요 없다.

인터페이스 유동학 테스트는 유상액의 안정성을 예측한다.

인터페이스 유동학은 특수한 유동학 분지로서 인터페이스에서 형성된 특별한 2차원 체계를 연구하는 것과 관련된다.유변학은 유체의 흐름을 연구하는 것과 같이 인터페이스 유변학은 유체의 인터페이스 유동 특성을 연구하는 것이다.

식품과 음료의 인터페이스 유동학

단백질은 식품의 계면활성제로 쓰일 수 있지만 안정성을 높이기 위해 다른 안정제를 첨가할 수도 있다.레시틴은 몇 안 되는 천연 표면활성제 중의 하나다.환경과 건강 문제가 주목받으면서 천연 계면활성제는 갈수록 사람들의 흥미를 끌고 있다.

응용 다이제스트 다운로드: 단백질이 기액과 유수 계면에서의 흡착과 계면 겔화

응용 다이제스트 다운로드: 가스 인터페이스에서 단분자층의 인터페이스 유동학

웹 세미나 보기: 인터페이스 유동학: 기초에서 응용까지

공업급 비이온 유화제의 표면 표징

폴리옥시 에틸렌 표면 활성제는 도료, 식품, 농업 레시피, 개인 관리 및 석유와 같은 산업 응용에 널리 사용되며 그 중 유액과 거품의 안정성이 중요합니다.알코올 에폭시화물은 전통적으로 많은 응용에서 유화제로 쓰이는 더욱 독성이 있는 알킬페놀 에폭시화물을 대체하고 있다.그러나 직쇄알코올에틸산화물은 알킬페놀에틸산화물과 마찬가지로 좋은 유화제의 성능을 나타내지 못하였는데 이는 주로 후자가 더욱 방대한 꼬리부분을 갖고있기때문이다.이는 극성 헤드와 탄화수소 꼬리의 크기가 달라 인터페이스에 촘촘히 쌓인 박막의 형성을 방해하기 때문이다.

이미 EO 기단의 수량이 다른 C10-Guerbet알코올 공업급 비이온 표면활성제에 기초한 두 종류의 흡착과 표면유동성질을 연구하였다.C10EO6 및 C10EO14입니다.

두 계면활성제의 표면압력 등온선은 재취향 모델에 부합한다.그러나 표면 유전학 데이터는 다르게 해석됩니다.이는 C10EO6가 확산이완과정의 모형틀에서 해석할수 있는데 C10EO14는 확산이완과정에서 벗어나 표면류변반응이 비이온중합체 표면활성제에 접근하고있음을 보여준다.그림 1(C10EO6)과 그림 2(C10EO14)는 두 가지 계면활성제가 두 주파수(0.02Hz와 0.5Hz)에서 진동하여 교란한 에너지 저장 계량(E')과 손실 계량(E")을 보여준다. 실선과 점선은 확산 모델에서 얻은 실험 데이터에 적합하다.그 결과 C10EO6 계면활성제의 실험 데이터만 제시된 모델과 잘 일치하는 것으로 나타났다.

그림 1. C10EO6 계면활성제는 두 주파수(0.02Hz-삼각형)와 (0.5Hz-마름모꼴) 아래 계량(E', 공심부호)과 손실계량(E", 실심부호)과 계면활성제 본체 농도의 관계 함수를 저장한다.실선과 점선은 모델 실험 데이터를 확산하는 데 가장 적합한 의합 곡선이다.

그림 2. C10EO14 계면활성제의 두 주파수(0.02Hz-삼각형)와 (0.5Hz-마름모꼴) 아래 저장계량(E', 공심부호)과 손실계량(E", 실심부호)과 계면활성제 본체 농도의 관계 함수.실선과 점선은 모델 실험 데이터를 확산하는 데 가장 적합한 의합 곡선이다.

두 표면활성제의 표면유동성질은 그들이 공기/수계면에 점탄성층을 형성하였음을 보여주지만 산소에틸렌기단의 수량이 다름에 따라 흡착막은 부동한 행위를 보이고있다.작은 계면활성제의 경우 흡착 및 유동 데이터는 확산 모델에 부합하지만 큰 C10EO14 계면활성제는 폴리머 계면활성제에 더 가까운 표면 행동을 나타냅니다.그리고 두 계면활성제의 팽창탄성과 점도의 비교는 EO 기단의 수를 증가시켜 탄성을 증가시킬 수 있음을 보여준다.흡착된 계면활성제막의 탄성은 거품과 로션 안정성과 직결된다.따라서 C10EO14 계면활성제는 짧은 C10EO6 계면활성제보다 더 안정적인 항중합층을 형성할 수 있다.그럼에도 전자계면활성제는 확산성이 높기 때문에 C10EO6을 사용하는 것이 C10EO14보다 거품 형성 능력이 강하다.따라서 이러한 결과는 산소에틸렌 기단을 함유한 비이온 계면활성제를 사용하여 안정적인 거품과 로션을 합리적으로 개발할 수 있도록 흥미로운 응용을 발견할 수 있을 것이다.

文献依据:P. Ramírez, L.M. Pérez-Mosqueda, L.A. Trujillo-Cayado, M. Ruiz, J. Munoz, R.Miller, 액시에틸렌 그룹의 수로 다르는 두 개의 폴리오키에틸렌 표면 활성 물질 (CiEOj)의 균형과 표면 역학, 콜로이드 서프., A 375 (2011) 130-135.

아스팔트 안정유-수유액

기름이 회수될 때 복잡한 기름-수유액이 형성된다.기름-수면에 흡착된 아스팔트질은 이런 로션의 안정성을 증가시키는 경향이 있다.일반적으로 펌프 및 운송 비용이 증가하고 파이프, 펌프 및 증류탑이 부식되기 때문에 안정적인 오일 - 수유액은 필요하지 않습니다.

아스팔트질의 표면활성은 광학장력계로 간단한 계면장력측정을 통해 평가할수 있다.고압강체를 시스템에 조합함으로써 고압과 고온에서 측정할 수 있다.

또 다른 광범위하게 응용되는 방법은 유수 계면의 계면 유동성을 연구하는 것이다.인터페이스의 탄성은 유수유상액의 안정성과 관계가 있다.아스팔트 질층을 흡착하는 계면 유동성은 진동 액적법으로 연구할 수 있다.또 다른 방법은 부침 유동기 기반 인터페이스 절단 유동(ISR)으로 아스팔트질 퇴적 밀도를 나타내는 관계 함수를 사용하는 것이다.

브루스터 각도 현미경은 공기-수면에서 아스팔트질을 시각화하는 형태학적 연구를 할 수 있다.

응용 다이제스트 다운로드: 공기-물과 기름-물 인터페이스에서 단백질의 인터페이스 겔화 흡착

다음 응용 프로그램 다이제스트 다운로드: 박막 구조의 영상: 브루스터 각 현미경

웹 세미나 보기: 인터페이스 유동학: 기초에서 응용까지

[계면활성제와 로션 / 파유]

많은 산업 프로세스 및 제품에서 로션의 안정성이 중요한 것과 마찬가지로 파유는 다른 환경에서도 매우 중요합니다.

반유화 작용이나 파유는 원유 생산과 폐수 처리에서 특히 중요하다.원유 생산에서는 일반적으로 유포수유액을 생산한다.많은 원유에 천연적으로 존재하는 아스팔트질과 수지 때문에 이 유액은 매우 안정적일 수 있다.원유와 물의 효과적인 분리는 원유의 품질 면에서 매우 중요하며, 동시에 낮은 비용으로 고품질의 수상을 분리할 수 있도록 확보해야 한다.

파유제 는 기름 과 수분 의 유액 을 불안정하게 하는 데 쓰인다

공예 각도에서 볼 때, 파유는 두 가지 방면이 있다: 분리 발생 속도와 원유 중 남은 수량이다.생산되는 석유는 일반적으로 회사와 파이프라인 규격에 부합해야 한다.일반적으로 습한 원유 처리 장치에서 선적 된 기름은 원유 1000 배럴당 0.2% 미만의 BS&W (기본 침전물 및 물) 또는 4.5 킬로그램의 소금을 함유 할 수 있습니다.이런 상당히 낮은 농도 요구는 부식과 소금의 퇴적을 줄이기 위한 것이다.

유상액이 기름과 물로 분리되는 과정은 물방울 주위의 유화막의 불안정과 관련된다.화학파유제를 첨가하고 로션의 온도를 높이며 전기장을 가하여 로션의 집결과 물리적특성의 변화를 촉진하는등 로션의 안정성을 파괴하는데 사용할수 있는 몇가지 방법이 있다.화학 파유제의 첨가는 현재 상용하는 방법이다.

파유제는 표면 활성을 가진 시약으로 유수 계면의 이동과 유화제의 영향을 중화시키는 데 쓰인다.파유 과정에서 적합한 파유제를 선택하는 것이 중요하다.원유에는 각종 성분의 종류가 다양하기 때문에 원유 유형에 따라 파유제를 선택하는 것이 중요하다.인터페이스 유동 매개 변수, 특히 인터페이스 팽창 탄성은 로션 안정성과 관련이 있습니다.파유제를 첨가하여 존재할 때 유수계면의 계면류변을 측정하여 파유제의 유효성을 얻을수 있다.

[계면활성제와 로션 / 거품]

거품은 많은 공업 제품과 공예에서 매우 중요하다.신체 관리 및 식품에는 일반적으로 거품이 필요하지만 인쇄, 펌프 및 윤활과 같은 일부 산업 과정에서 거품은 필요하지 않으며 거품 제거제를 사용해야합니다.부선과 석유 채취율을 높이는 등 많은 공예가 거품을 이용한다.

거품은 공기-수유액으로 여겨질 수 있다.유수유액에서와 마찬가지로 거품을 형성하기 위해 기-수계면 사이의 표면장력을 낮추기 위해 표면활성제 분자가 필요하다.

석유 채취율을 높이는 거품

가스 주입 (예: 이산화탄소, 메탄 또는 질소) 은 원유 채취율을 높이는 데 자주 사용된다.그러나 가스는 물과 기름에 비해 낮은 점도와 밀도를 가지고 있기 때문에 가스 통로가 높은 침투율 영역과 가스를 통해 다공질 매체 상부로 이동하는 것과 같은 문제가 발생할 수 있습니다.따라서 공기 드라이브의 용적 스캐닝 효율이 떨어지는 경우가 많습니다.공기 흡입의 효율을 높이기 위해서는 거품 주사를 사용하는 것이 좋습니다.

거품은 가스 유동성을 낮추어 배출량과 청소 효율을 높이는 방법을 제공한다.거품 기반 EOR 방법의 주요 문제는 거품 안정성입니다.다공성 구조에서 거품을 안정적으로 유지하여 효과적인 회수제가 되어야 한다.표면활성제는 거품의 안정성 방면에서 관건적인 위치에 있다.예를 들어, 안정적인 워터팩 이산화탄소 스티로폼 (가장 많이 연구되는 거품 체계 중 하나) 을 생산하기 위해서는 저장 조건에서 이산화탄소-물 계면을 안정시킬 수 있는 계면활성제를 개발하는 것이 중요하다.