本發(fā)明涉及海上化學(xué)驅(qū)用表面活性劑油水界面和提采，更具體地說(shuō)涉及一種預(yù)測(cè)甜菜堿表面活性劑分子在稠油水界面排布的模擬方法。

背景技術(shù)：

1、針對(duì)稠油油藏條件，仍需針對(duì)原油性質(zhì)及工藝條件進(jìn)一步開展研究，分析稠油中活性組分的結(jié)構(gòu)特征，揭示原油與表面活性劑的相互作用機(jī)理，通過(guò)調(diào)整表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)，最大化獲得針對(duì)稠油的超低界面張力。

2、甜菜堿型表面活性劑原料具有綠色廉價(jià)、性能高效在低濃度范圍內(nèi)達(dá)到超低界面張力，且具有較好的穩(wěn)定性與油藏適應(yīng)性和優(yōu)異的耐高溫耐高礦化度性能等優(yōu)點(diǎn)。因此開展適合海上稠油條件下的甜菜堿型表面活性劑研發(fā)及機(jī)理研究，對(duì)于新型表面活性劑產(chǎn)品研發(fā)、提高稠油開發(fā)效果具有重要的理論及現(xiàn)實(shí)意義。

3、通過(guò)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)M、從室內(nèi)試驗(yàn)到現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，目前難以闡明地下油藏的驅(qū)油過(guò)程的微觀流動(dòng)機(jī)理。分子模擬技術(shù)利用計(jì)算機(jī)以原子水平的分子模型來(lái)模擬分子的結(jié)構(gòu)和行為，進(jìn)而模擬分子體系的各種物理、化學(xué)性質(zhì)，可以給出被研究系統(tǒng)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)無(wú)法測(cè)量的物理量。

4、因此，分子模擬技術(shù)可以在微觀尺度上揭示驅(qū)油的滲流機(jī)理，豐富驅(qū)油流動(dòng)理論體系和油田開發(fā)驅(qū)油技術(shù)，為提高油氣采收率提供理論基礎(chǔ)，并根據(jù)分子模擬驅(qū)油機(jī)理進(jìn)行驅(qū)油劑分子的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種預(yù)測(cè)甜菜堿表面活性劑分子在稠油水界面排布的模擬方法。

2、本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

3、預(yù)測(cè)甜菜堿表面活性劑分子在稠油水界面排布的模擬方法，具體步驟包括：

4、s1、構(gòu)建初始模型，采用軟件建立油分子模型和甜菜堿表面活性劑分子模型，利用軟件通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化，得到全原子結(jié)構(gòu)電荷參數(shù)，從amber力場(chǎng)中生成相應(yīng)的力場(chǎng)參數(shù)；

5、s2、構(gòu)建稠油模型，在軟件內(nèi)先構(gòu)建8×8×8nm3的稠油盒子，根據(jù)海上油田實(shí)際稠油組分比例，將瀝青質(zhì)、膠質(zhì)和烴類依次加入，通過(guò)在分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件內(nèi)利用最速下降法進(jìn)行能量最小化程序和在npt系統(tǒng)下進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬處理后獲取稠油模型；

6、s3、構(gòu)建稠油、水和甜菜堿表面活性劑模擬體系，在分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件內(nèi)將稠油盒子擴(kuò)大至8×8×16nm3，然后將稠油盒子剩余空間內(nèi)插入甜菜堿表面活性劑分子和水分子，完成后得到稠油、水和甜菜堿表面活性劑體系模型；

7、s4、稠油、水和甜菜堿表面活性劑體系的分子動(dòng)力學(xué)模擬，在分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件內(nèi)，首先將模擬體系采用最速下降法進(jìn)行能量最小化程序，然后在nvt或npt系統(tǒng)下進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬得到穩(wěn)定狀態(tài)下的稠油、水和甜菜堿表面活性劑三相體系模型；

8、s5、油水界面性能的分析，通過(guò)穩(wěn)定狀態(tài)下的稠油、水和甜菜堿表面活性劑三相體系模型可視化，分析甜菜堿表面活性劑分子在稠油和水界面的排布特征，利用密度分布、溶劑可及表面積參數(shù)，對(duì)甜菜堿表面活性劑分子的稠油和水界面特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

9、s1中，甜菜堿表面活性劑包括磺酸鹽甜菜堿表面活性劑和羧酸鹽甜菜堿表面活性劑，磺酸鹽甜菜堿表面活性劑包括八烷基二甲基羥基磺酸鹽、十二烷基二甲基羥基磺酸鹽、十六烷基二甲基羥基磺酸鹽和二十六烷基二甲基羥基磺酸鹽，羧酸鹽甜菜堿表面活性劑包括八烷基二甲基羥基羧酸鹽、十二烷基二甲基羥基羧酸鹽、十六烷基二甲基羥基羧酸鹽和二十六烷基二甲基羥基羧酸鹽。

10、s1中，油分子包括瀝青質(zhì)、膠質(zhì)和烴類，烴類包括烷烴和芳香烴，烷烴為正辛烷，芳香烴為甲苯。

11、s1中，采用高斯軟件建立油分子模型和甜菜堿表面活性劑分子模型，通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化，得到全原子結(jié)構(gòu)電荷參數(shù)，通過(guò)amber力場(chǎng)中生成相應(yīng)的力場(chǎng)參數(shù)。

12、s2中，采用packmol軟件建立稠油的初始模型，通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件gromacs進(jìn)行能量最小化程序和分子動(dòng)力學(xué)模擬獲取稠油模型。

13、s3中，在分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件gromacs內(nèi)擴(kuò)充盒子，并插入甜菜堿表面活性劑分子和水分子，水分子使用opc3模型。

14、s4中，在分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件gromacs內(nèi)選擇amber力場(chǎng)對(duì)所建立的稠油、水和甜菜堿表面活性劑模擬體系進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算。

15、根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)甜菜堿表面活性劑分子在稠油水界面排布的模擬方法，其特征在于：s5中，通過(guò)vmd軟件進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬可視化，分析甜菜堿表面活性劑分子在稠油和水界面的排布特征。

16、本發(fā)明的有益效果為：

17、本發(fā)明提供一種預(yù)測(cè)甜菜堿表面活性劑分子在海上油田稠油水界面排布的模擬方法，通過(guò)對(duì)稠油油田原油分析及模型構(gòu)建，建立羧酸鹽及磺酸鹽甜菜堿表面活性劑分子模型，利用分子動(dòng)力學(xué)模擬進(jìn)行不同類型甜菜堿表面活性劑在稠油水界面遷移及分布規(guī)律研究，評(píng)價(jià)其適用性，并進(jìn)一步分析甜菜堿表面活性劑與原油組分的相互作用與提采作用機(jī)制，通過(guò)對(duì)模型的合理解析，提供宏觀實(shí)驗(yàn)結(jié)果的微觀分子層面解釋，為海上稠油油田適用的表面活性劑體系分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。

技術(shù)特征：

1.預(yù)測(cè)甜菜堿表面活性劑分子在稠油水界面排布的模擬方法，其特征在于，具體步驟包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)甜菜堿表面活性劑分子在稠油水界面排布的模擬方法，其特征在于：s1中，甜菜堿表面活性劑包括磺酸鹽甜菜堿表面活性劑和羧酸鹽甜菜堿表面活性劑，磺酸鹽甜菜堿表面活性劑包括八烷基二甲基羥基磺酸鹽、十二烷基二甲基羥基磺酸鹽、十六烷基二甲基羥基磺酸鹽和二十六烷基二甲基羥基磺酸鹽，羧酸鹽甜菜堿表面活性劑包括八烷基二甲基羥基羧酸鹽、十二烷基二甲基羥基羧酸鹽、十六烷基二甲基羥基羧酸鹽和二十六烷基二甲基羥基羧酸鹽。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)甜菜堿表面活性劑分子在稠油水界面排布的模擬方法，其特征在于：s1中，油分子包括瀝青質(zhì)、膠質(zhì)和烴類，烴類包括烷烴和芳香烴，烷烴為正辛烷，芳香烴為甲苯。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)甜菜堿表面活性劑分子在稠油水界面排布的模擬方法，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)甜菜堿表面活性劑分子在稠油水界面排布的模擬方法，其特征在于：s2中，采用packmol軟件建立稠油的初始模型，通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件gromacs進(jìn)行能量最小化程序和分子動(dòng)力學(xué)模擬獲取稠油模型。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)甜菜堿表面活性劑分子在稠油水界面排布的模擬方法，其特征在于：s3中，在分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件gromacs內(nèi)擴(kuò)充盒子，并插入甜菜堿表面活性劑分子和水分子，水分子使用opc3模型。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)甜菜堿表面活性劑分子在稠油水界面排布的模擬方法，其特征在于：s4中，在分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件gromacs內(nèi)選擇amber力場(chǎng)對(duì)所建立的稠油、水和甜菜堿表面活性劑模擬體系進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)甜菜堿表面活性劑分子在稠油水界面排布的模擬方法，其特征在于：s5中，通過(guò)vmd軟件進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬可視化，分析甜菜堿表面活性劑分子在稠油和水界面的排布特征。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種預(yù)測(cè)甜菜堿表面活性劑分子在稠油水界面排布的模擬方法，通過(guò)海上稠油油田原油分析及模型構(gòu)建，建立羧酸鹽及磺酸鹽甜菜堿表面活性劑分子模型，利用分子動(dòng)力學(xué)模擬進(jìn)行不同類型甜菜堿表面活性劑在稠油水界面遷移及分布規(guī)律研究。本發(fā)明的有益效果是通過(guò)對(duì)稠油油田原油分析及模型構(gòu)建，建立羧酸鹽及磺酸鹽甜菜堿表面活性劑分子模型，利用分子動(dòng)力學(xué)模擬進(jìn)行不同類型甜菜堿表面活性劑在稠油水界面遷移及分布規(guī)律研究，評(píng)價(jià)其適用性，并進(jìn)一步分析甜菜堿表面活性劑與原油組分的相互作用與提采作用機(jī)制，通過(guò)對(duì)模型的合理解析，提供宏觀實(shí)驗(yàn)結(jié)果的微觀分子層面解釋，為海上稠油油田適用的表面活性劑體系分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。

技術(shù)研發(fā)人員：孟繁濤,徐浩,陳斌,蘇延輝,陳維余,王成勝,康蕾,吳曉燕,劉觀軍,李曉亮,張靜,張艷輝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中海油能源發(fā)展股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2