超臨界CO2中のイオン液体マイクロエマルション用動的かつ界面強化界面活性剤

科学分野:

• 材料科学
• 化学工学
• 石油工学

背景:

• 超臨界CO2（scCO2）を用いた石油増進回収（EOR）のための効率的で環境に優しい界面活性剤の開発は、フッ素化化合物への依存と従来の界面活性剤の不安定性により困難です。
• 超臨界CO2（scCO2）はEORのためのグリーンな代替手段を提供しますが、マイクロエマルションの安定化には効果的な界面活性剤システムが必要です。

研究 の 目的:

• 石油増進回収のためのscCO2中マイクロエマルションを安定化する新しいフッ素フリー超分子界面活性剤システムを開発すること。
• 開発された界面活性剤の界面特性とコアフラディング実験および重質油処理における性能を調査すること。

主な方法:

• 動的な共有結合架橋が可能なフッ素フリー超分子界面活性剤（β-シクロデキストリン-ポリエチレングリコール共役体、β-CD-PEG）を合成しました。
• ホスト-ゲスト化学を利用してイオン液体を固定し、マイクロエマルション形成のためのscCO2溶解度を確保しました。
• 界面張力測定、界面レオロジー試験、コアフラディング実験、および重質原油粘度低減分析を実施しました。

主要な成果:

• 動的な共有結合架橋を通じて超低界面張力（1.8 mN/m）を達成し、安定で弾性のある界面膜（G' = 15.3 mN/m）を形成しました。安定性は30日を超えました。
• 最小混和拡散圧の2.50 MPaの低下が実証され、コアフラディング試験で17.2%の増分石油回収率が達成されました。
• 重質油成分に対する選択性が向上し、粘度が最大45.1%低下しました。

結論:

• 開発されたβ-CD-PEG超分子界面活性剤システムは、scCO2ベースの石油増進回収のための安定で効率的かつフッ素フリーの代替手段を提供します。
• この研究は、動的、超分子的、そしてグリーンな界面活性剤を使用してscCO2中の複雑な流体界面を安定化するための新しいパラダイムを提示し、持続可能なEORに大きな影響を与えます。
• 界面張力の低減、石油回収率の向上、および重質油特性の改善におけるシステムの能力は、グリーン化学EORプロセスにおけるその可能性を強調しています。