คุณสมบัติการเชื่อมต่อของสารละลายเบทาอีนและการประยุกต์ใช้ในการลดความหนืดของน้ำมันหนัก
ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเศรษฐกิจและความต้องการน้ำมันที่เพิ่มขึ้น ศักยภาพของแหล่งกักเก็บน้ำมันแบบดั้งเดิมจึงหมดลง ทำให้ทรัพยากรแหล่งกักเก็บน้ำมันคุณภาพต่ำ เช่น น้ำมันหนัก มีความสำคัญมากขึ้นสำหรับคนงานปิโตรเลียม ประเทศจีนมีปริมาณสำรองน้ำมันหนักค่อนข้างมาก คิดเป็นประมาณ 20% ของน้ำมันสำรองในประเทศทั้งหมด วิธีการหาประโยชน์จากแหล่งกักเก็บน้ำมันหนักได้กลายเป็นความท้าทายของสาธารณะในอุตสาหกรรมน้ำมันในประเทศ
คุณลักษณะของน้ำมันหนัก คือ มีแอสฟัลต์และเรซินในปริมาณสูง มีความหนืดสูง เนื้อสัมผัสไม่สม่ำเสมอ และความยากในการสกัดสูง ในปัจจุบัน การสกัดน้ำมันหนักในจีนอาศัยการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่เป็นหลัก เช่น การกระตุ้นด้วยไอน้ำและไอน้ำท่วม อย่างไรก็ตาม การกู้คืนด้วยความร้อนใช้พลังงานสูงและมีอุปกรณ์ที่ซับซ้อน ดังนั้นเทคโนโลยีการกู้คืนด้วยความเย็น เช่น สารเคมีท่วมท้นจึงได้รับความสนใจจากนักวิชาการอย่างค่อยเป็นค่อยไป กุญแจสำคัญของเทคโนโลยีการกู้คืนเย็นคือการลดความหนืดของน้ำมันหนัก และเทคโนโลยีอิมัลซิไฟเออร์และการลดความหนืดของน้ำมันหนักได้กลายเป็นจุดสนใจของการวิจัยในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีการทำให้เป็นอิมัลซิไฟเออร์และการลดความหนืดสามารถลดความหนืดของน้ำมันหนักได้อย่างมากโดยการเติมอิมัลซิไฟเออร์ที่เหมาะสมลงไปเพื่อสร้างอิมัลชันแบบน้ำมันในน้ำ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความสามารถในการไหลและประสิทธิภาพการคืนตัว Dai Mingyang และคณะ วิเคราะห์ผลการลดความหนืดของระบบอิมัลชันเชิงประกอบของอิมัลซิไฟเออร์ที่ไม่มีประจุ OP-12 และโซเดียมโอลีเอตบนน้ำมันหนัก และพบว่าอิมัลซิไฟเออร์เชิงประกอบนี้สามารถสร้างอิมัลชันที่เสถียรกับน้ำมันหนัก Huanxiling ในบ่อน้ำมันเหลียวเหอ โดยมีอัตราการลดความหนืดเท่ากับ 92.95 % ซึ่งดีกว่าอิมัลซิไฟเออร์ OP-12 เดี่ยวอย่างมีนัยสำคัญ ซัน นานา และคณะ ศึกษาอัตราการแยกตัวของน้ำและอัตราการลดความหนืดของน้ำในอิมัลชันน้ำมันที่เกิดจากสารลดแรงตึงผิวแอมโฟเทอริกและน้ำมันหนักอย่างเป็นระบบ และศึกษาผลของพอลิเมอร์ประเภทต่างๆ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าอิมัลชันน้ำมันหนักที่เตรียมด้วยความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวชนิดแอมโฟเทอริก CAB-35 มีความคงตัวที่ดีและอัตราการลดความหนืดสูง นอกจากนี้ เนื่องจากการกีดขวางแบบสเตอริก โพลิเมอร์จะยับยั้งการรวมตัวของหยดน้ำมัน ซึ่งจะช่วยลดอัตราการแยกน้ำของอิมัลชัน Li Meirong และคณะ ศึกษาผลการลดความหนืดของสารอิมัลซิไฟเออร์ที่ไม่มีไอออน OP-10 ต่อน้ำมันหนัก และเชื่อว่าสามารถสลายโครงสร้างการเรียงซ้อนของแอสฟัลต์ทีนและเรซินได้บางส่วน ส่งผลให้ความหนืดของน้ำมันหนักลดลงอย่างมาก
สารลดแรงตึงผิวแบบแอมโฟเทอริกมีการกระจายตัวที่ดี การชะล้าง การทำอิมัลชัน ความต้านทานต่อแคลเซียมและแมกนีเซียมไอออน คุณสมบัติป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ง่ายต่อการผสมกับสารลดแรงตึงผิวอื่น ๆ และมีโอกาสในการใช้งานในวงกว้าง ที่สำคัญกว่านั้น สารลดแรงตึงผิวแบบแอมโฟเทอริกมีกิจกรรมระหว่างผิวหน้าสูงและสามารถสร้างแรงตึงระหว่างผิวหน้ากับน้ำมันดิบได้ต่ำมาก ซึ่งคาดว่าจะกลายเป็นสารเคมีกำจัดคราบน้ำมันชนิดใหม่ที่สามารถปรับปรุงอัตราการฟื้นตัวของแหล่งกักเก็บน้ำมันคุณภาพต่ำได้อย่างมีนัยสำคัญ เบทาอีนเป็นสารลดแรงตึงผิวแบบแอมโฟเทอริก กลุ่มชอบน้ำในโครงสร้างโมเลกุลประกอบด้วยกลุ่มกรดซัลโฟนิกและกลุ่มแอมโมเนียม และศูนย์บวกและลบเชื่อมต่อกันด้วยกลุ่มเมทิลีน Zhou et al ได้ศึกษากลไกของสารลดแรงตึงผิวเบทาอีน zwitterion อย่างเป็นระบบเพื่อลดแรงตึงผิวของน้ำมันดิบ และพบว่ากลุ่มชอบน้ำที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่ของเบทาอีนกระจายตัวในแนวราบบนส่วนต่อประสานน้ำมัน/น้ำ แม้ว่าความสามารถในการลดแรงตึงระหว่างผิวหน้าอย่างเดียวจะไม่แข็งแรง แต่สามารถสร้างเมมเบรนดูดซับแบบผสมที่ใกล้เคียงกับสารออกฤทธิ์ในน้ำมันดิบ ซึ่งมีผลเสริมฤทธิ์กันในการลดแรงตึงระหว่างหน้า กลไกของการลดแรงตึงระหว่างผิวหน้าถูกควบคุมโดยปัจจัยสองประการ ได้แก่ ความสมดุลของน้ำและไขมัน และการจับคู่ขนาด ในหมู่พวกมัน สมดุลที่ชอบน้ำและไลโปฟิลิกส่งผลต่อปริมาณการดูดซับของโมเลกุลสารลดแรงตึงผิวที่ส่วนต่อประสาน ในขณะที่การจับคู่ขนาดจะควบคุมการจัดเรียงและความแน่นของฟิล์มส่วนต่อประสานที่ดูดซับ เมื่อระดับการแตกแขนงที่ไม่ชอบน้ำของเบทาอีนเพิ่มขึ้น ความสามารถในการลดแรงตึงระหว่างเฟสของน้ำมันสามารถปรับปรุงได้ แต่เนื่องจากขนาดที่เพิ่มขึ้น ผลเสริมฤทธิ์กันมักจะถูกรบกวน
แม้ว่าการวิจัยของสารลดแรงตึงผิวสวิตเตอร์เรียนจะกว้างขวางมาก แต่การประยุกต์ใช้ในด้านการลดความหนืดของอิมัลซิไฟเออร์ยังคงหายากมาก ผู้เขียนศึกษากลไกเสริมฤทธิ์กันระหว่างสารลดแรงตึงผิวที่มีปลายที่ชอบน้ำหรือชอบน้ำต่างกันกับ LAB-35 โดยใช้สารลดแรงตึงผิวแบบแอมโฟเทอริก LAB-35 เป็นสารหลักและควบคุมปลายที่ชอบน้ำให้เหมือนกันหรือคล้ายกัน การเพิ่มฐานอินทรีย์ลงในระบบเลขฐานสองจะปรับปรุงผลอิมัลซิฟิเคชันเพิ่มเติม และเลือกระบบคอมโพสิตที่เหมาะสม