摘要： 气井在开采后期经常会因液体积聚而堵塞采气通道，对后续开采工作造成不利后果。这些不良条件（例如高凝析油含量、高温和高盐度）通常会影响起泡剂的性能。本研究采用与现场处理方法相似的气流法筛选表面活性剂，其中具有不同聚氧乙烯醚（EO）单元数的醇醚硫酸盐（AEnS）在液体携液率和泡沫稳定性方面表现出色。在80°C下，高质量浓度NaCl溶液（200 g/L）和高体积分数（20%）凝析油中，具有2个EO单元的AEnS（AE2S）携液率达到了84%。通过相同温度下测量的动态表面张力和界面张力分析了扩散速率和界面特性对AEnS泡沫的影响，而黏度和液膜厚度则反映了泡沫的机械强度和携液能力。此外，透射电子显微镜（TEM）发现，AE2S在高质量浓度NaCl溶液中形成了"树枝状"的胶束聚集体，显著提高了泡沫的黏度和稳定性。利用分子动力学分析了AEnS、NaCl和H2O之间的相互作用，从分子力学角度证实了这三者之间能够形成稳定结构，从而有助于泡沫稳定性。这些结果证明了AE2S泡沫在气井排水采气领域具有巨大潜力。

1 实验部分

1.1 材料

AE2S（白色黏稠液体，70%）购自中国中轻化工有限公司。AE5S（水溶液，25%）和AE7S（水溶液，20%）由中国日用化学工业研究院合成。消泡剂CN1152（白色黏稠液体，100%纯度）购自上海西纳化学有限公司。NaCl（分析纯）和石油醚（沸点范围60-90°C）购自天津大茂化学试剂厂。AE2S、AE5S和AE7S的平均分子量分别为377、518和603 g/mol。三种表面活性剂的结构如图1所示。所有实验均使用电阻率为18.25 MΩ·cm（25°C）的超纯水。

1.2 方法

1.2.1 动态表面张力（DST）

使用芬兰Kibron公司的EZ-Pi Plus便携式动态91免费短视频污污污，在（80±1）°C下采用Wilhelmy板法监测所有样品的动态表面张力曲线。仪器配备高灵敏度合金丝探针，可实时监测表面张力随时间的变化。有效表面年龄范围为0.01至300 s。所有原始表面溶液的总质量分数为0.1%。

1.2.2 泡沫形态分析

使用法国Teclis公司的FoamScan进行图像分析以监测发泡性能。在（80±1）°C下，使用注射器将60 mL发泡剂引入玻璃样品池。通过以恒定速率300 mL/min通入干燥氮气产生泡沫，直至泡沫到达内玻璃管顶部，此时应停止通气。使用CCD相机和气泡尺寸分析（CSA）软件持续捕捉气泡图像。

1.2.3 界面张力

使用芬兰Kibron公司的Delta-8界面张力仪，在（80±1）°C条件下，采用Wilhelmy板法测量这三种表面活性剂在石油醚-水界面的界面张力。选择石油醚作为油相，样品溶液作为水相。测量过程中每分钟记录一次，共记录12次。

1.2.4 黏度测量

使用德国Thermo Fisher公司的Haake流变仪（MARS 40），配备CC27DG/Ti转子测量发泡溶液的黏度。每次测量中，测量并记录（80±1）°C下发泡溶液在剪切速率范围50-200 s⁻¹内的黏度。

1.2.5 胶束结构

使用日本JOEL公司的TEM（JEM-1011）测量四种表面活性剂溶液样品的胶束聚集状态。每个样品在观察前均经过（80±1）°C的热稳定性处理，即将其置于热水浴中6小时。

1.2.6 柱内发泡和携液性能

如图2所示的装置用于评估每种泡沫在不同条件下的携液性能。测量遵循SY/T 5761《排水采气用起泡剂技术规范》标准。装置的核心单元是一个垂直透明柱（玻璃材质，高度100 cm，内径2.5 cm），其中预加载的100 mL发泡溶液在N₂流动作用下转化为泡沫，流速为2 L/min。产生的泡沫向上流动并在泡沫接收器中积聚。使用以下公式获得携液效率：

携液效率 = V / 200 × 100%

其中V为泡沫接收器中液体的体积。使用消泡剂CN1152和4°C冷水循环进行消泡。每次运行期间，外部连接的恒温水浴提供恒定的（80±1）°C温度。每次运行至少重复两次以确保可重复性。

1.2.7 模型构建和模拟细节

使用Materials Studio（2019版）软件的Forcite模块模拟AE2S、AE5S、AE7S、NaCl和H2O分子的部分电荷，采用广泛使用的COMPASS力场。模型最初使用Amorphous Cell模块构建，其几何构型通过Smart Minimizer方法在5000步内优化，力场容差为1.0 kcal/mol/Å。在所有方向施加周期性边界条件。每个分子动力学模拟在NVT系综中进行200 ps。温度控制在353 K，温度控制方法为Nose-Hoover。时间步长设置为1 fs，每10 ps记录一次动力学轨迹信息。库仑相互作用使用Ewald求和方法计算，而范德华相互作用采用基于原子的方法计算。

200 g/L NaCl共存体系的建模方法如下：AE2S（图3a）、AE5S（图3b）和AE7S（图3c）置于NaCl溶液中。模拟盒尺寸设置为4×4×4 nm。模拟盒沿Z轴延伸至8 nm。分子居中放置，两侧留出真空区域以构建真空-水界面。在每个盐水体系中（图3a-c），AE2S、AE5S和AE7S的分子数统一设置为8。图3a-c体系对应的水分子数分别为4224、4032和3888。每次分子动力学模拟（200 ps）后，计算径向分布函数（RDF）和均方位移（MSD）用于分析。