表面活性剂吸附改变亲油岩石润湿性的微观机理研究

付琛

[摘 要]不同类型的表面活性剂在表面的吸附形态是不同的，文中选取了能有效调控亲油岩石润湿性的表面活性剂OP-10、AES作为研究对象，探讨其改变岩石表面润湿性的微观机理。

[关键词]表面活性剂 润湿性 模型

中图分类号：TE31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0040-01

1 前言

采用MD模拟方法研究表面活性剂OP-10和AES在亲油砂岩表面基体上形成的自组装单层膜表面的润湿行为，分析表面活性剂吸附所导致的润湿性变化，通过计算相互作用能、径向分布函数的微观参量，揭示表面活性剂吸附后亲油岩石的润湿反转机理。

2 模型与计算方法

構建表面大小为6.87nm×6.80nm的甲基化二氧化硅表面模拟亲油砂岩，在该表面上搭建完整致密的OP-10和AES分子自组装单层膜结构，运用Build Nanostructure工具构建一个包含479个水分子的纳米水滴结构，并将该水滴分别置于两种单层膜表面上，通过结构优化便得到模拟所需的初始构型，如图1所示。选择COMPASS力场，温度为298K，NVT系综，范德华和库仑相互作用分别采用AtomBased和GroupBased方法进行计算，截断半径为1.25nm，模拟1000ps，步长选择1.0fs。

3 结果与分析

3.1 平衡吸附构型

平衡吸附构型如图2所示。可以明显看出，纳米水滴结构坍塌，在两种自组装膜表面上均能够吸附铺展，表明OP-10和AES分子自组装膜表面具有良好的润湿性；水滴在两种自组装膜表面上的接触角分别31.5°和25.3°，这进一步表明了OP-10和AES分子自组装膜表面呈现出良好的亲水性。因此，当表面活性剂吸附后，在亲油岩石表面产生新的表面，新表面呈现水湿性，亲油岩石表面发生润湿反转。……