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实 验 技 术 与 管 理 第 40 卷 第 9 期 2023 年 9 月 Experimental Technology and Management Vol.40 No.9 Sep.2023 收稿日期:2023-04-16 基金项目:泰山学者人才项目（tsqn202211076）；国家自然科学基金项目（51874331）；山东省研究生导师指导能力提升项目（SDYY17025）作者简介:孙霜青（1981），男，河南卫辉，博士，教授，主要研究方向为油田化学，。引文格式:孙霜青，贺润娜，王志坤，等.基于分子模拟技术的 CO2智能泡排剂体系性能研究实验设计与实践J.实验技术与管理,2023,40(9):95-101.Cite this article:SUN S Q,HE R N,WANG Z K,et al.Experimental design and practice of research on performance of CO2 intelligent foaming agent system based on molecular simulation technologyJ.Experimental Technology and Management,2023,40(9):95-101.(in Chinese)ISSN 1002-4956 CN11-2034/T DOI:10.16791/ki.sjg.2023.09.014 基于分子模拟技术的 CO2智能泡排剂 体系性能研究实验设计与实践 孙霜青，贺润娜，王志坤，李春玲，胡松青，王秀民（中国石油大学（华东）材料科学与工程学院，山东 青岛 266580）摘 要：为拓展分子模拟实验课程内容，设计了该实验教学项目。实验包括泡排体系基础学习、计算模型构建及任务提交、计算结果分析等内容。文章介绍了泡沫体系模型的设计和模拟方法，分别利用 CO2响应型表面活性剂分子十二烷基叔胺（C12A）以及耐盐改性后的分子构建泡排剂体系，对其稳定机理与响应消泡机理进行了分析，并通过不同无机盐研究了高矿化度条件下泡沫体系的各种性能。关键词：CO2智能响应；分子模拟；泡排体系 中图分类号：O641；O647 文献标识码：A 文章编号：1002-4956(2023)09-0095-07 Experimental design and practice of research on performance of CO2 intelligent foaming agent system based on molecular simulation technology SUN Shuangqing,HE Runna,WANG Zhikun,LI Chunling,HU Songqing,WANG Xiumin(School of Materials Science and Engineering,China University of Petroleum(East China),Qingdao 266580,China)Abstract:In order to broaden the scope of molecular simulation experiment course,this experimental teaching project has been designed.The experiment includes basic learning of foam system,calculation model construction and task submission,calculation result analysis and so on.This paper introduces the design and simulation method of foam system model.The foaming agent system is constructed by using CO2 responsive surfactant molecule dodecyl tertiary amine(C12A)and salt-tolerant modified molecules,and its stability mechanism and response defoaming mechanism are analyzed.Various properties of foam system under high salinity conditions are studied by different inorganic salts.Key words:CO2 intelligent responsive;molecular simulation;foam agent system 随着计算机软硬件的快速发展，分子模拟经过几十年的研究积累，不论在基础理论还是在应用方面，都取得了巨大成就1。目前分子模拟在化学、材料学、生命科学等领域引起了理论和实验工作者的广泛关注，在化学研究中，分子模拟（simulation）现已成为了除了化学理论（theory）和化学实验（experiment）之外的第三个重要的研究手段2。笔者将分子模拟应用到实际问题体系中，设计了“基于分子模拟技术的 CO2智能泡排剂体系性能研究”的研究型实验项目，涵盖了一个基本模拟体系从分子模型构建及优化、设计合理的模拟模型、参考实际引入各类变量到最后的模型结果分析的完整研究过程。经过整个实验项目的学习与实践，能够让学生充分理解并学会分子模拟软件 Materials Studio 的基本使用方法，掌握分子模拟研究的基本技能和科研素养，促进学生由实验过程向微观世界延伸的探索进程3-4。96 实 验 技 术 与 管 理 1 实验设计依据 近年来，随着气田的不断开采，国内大多气田都出现了井底积液现象，严重影响了气田的正常作业甚至导致气井直接停产。泡沫排水采气工艺因成本低、工艺简单而成为解决问题最有效的方法。研究人员发现，智能响应泡沫体系可以实现在井下环境产生泡沫，到达地面后通过外部刺激实现自动消泡，大大降低了后处理难度5-7。智能响应泡沫可以通过表面活性剂活性“有”或“无”的可逆控制，来实现泡沫的稳定与自动消泡转换8-11。其中，CO2响应型泡沫是通过 CO2气体的输入或输出来控制泡沫稳定性的12。目前，CO2响应型泡沫中表面活性剂的头基主要为酰胺基、胍基、胺基、脒基等13-16。其中，叔胺基 CO2响应表面活性剂分子结构简单、可逆效率高，逐渐成为研究热点。Sun 等17-18制备了十二烷基叔胺（C12A）与十二烷基硫酸钠（SDS）的复合泡沫体系，该体系具有良好的泡沫性能和响应性能。结合现场恶劣的工作条件，对泡沫体系的耐温耐盐性能提出了更高要求。前期调查中发现，目前对 CO2响应型表面活性剂改性设计的报道相对较少，而针对常见耐温耐盐表面活性剂的设计与合成的研究较多19-21。本文结合学科发展前沿22，将科研教学与实际需求紧密结合，根据耐盐的实际需求设计了 CO2响应型耐盐表面活性剂，并通过建立泡沫体系来研究其泡沫性能及响应性能，拓展了课程内容。2 实验设计 在构建分子模型及泡沫体系前，需要学生熟练掌握模拟软件 Materials Studio 的基本使用方法，并要求学生自主学习泡沫体系经典的“三明治”模型以及其他与泡沫相关的理论知识。在课程开始后，教师首先简述泡沫排水采气的基本流程与原理，明确响应型泡沫的基本作用及优势以及相关研究现状。随后引导学生设计合理的表面活性剂分子，并插入耐盐基团，再由教师选定模拟参数，带领学生构建泡沫体系模型，并进行分子动力学模拟及实验结果分析。2.1 理论计算方法和模型构建 首 先 利 用 模 拟 软 件Materials Studio中 的Visualizer 模块构建十二烷基叔胺（C12A）、十二烷基硫酸钠（SDS）与水分子，在基础的 C12A 分子上，合理插入功能性基团乙氧基（EO）与磺酸基（SO3H），构建出目标分子 C12-(EO)3-N(CH3)-(CH2)3-SO3H（以下简称 C12EO3ASO3），并分别在叔胺基上加 H 原子模拟质 子 化 后 的 叔 胺 表 面 活 性 剂（记 做 C12AH+和C12EO3AH+SO3），采用 Smart Minimizer 模块对分子进行初步优化，如图 1 所示。图 1 未质子化的叔胺分子以及 SDS 分子构型 为了使响应前后的模型更加直观，我们在传统的“三明治”模型基础上进行了改进：将表面活性剂分子直接随机分布到“三明治”模型中间的水相中，作为溶液相；溶液相的两侧为真空层，作为气相；真空层与液相的界面为气液界面，构成了新的“三明治”模型。溶液相构建尺寸为 4.37 nm4.37 nm3.20 nm 的水盒子，按照公式（1）进行计算。式中，密度设为理想水的密度 1 g/cm3，NA为阿伏伽德罗常数，M 为相对摩尔质量，m 为质量，n 为摩尔数（物质的量），N为分子数，根据水盒子体积 V 可计算出溶液相中应包含 2 042 个 H2O 分子以及等摩尔比的 36 个叔胺分子与36 个 SDS 分子。*AANMNmn MNMVVVNV=（1）响应前后的模型的区别在于叔胺是否质子化，质子化后的叔胺额外加入等量的HCO3作为抗衡离子，以保证体系电中性。所有模型再向两侧添加5 nm真空层，用来消除周期性边界条件的扰动。体系抗盐能力的考察通过引入K+、Na+、Mg2+、Ca2+以及对应数目的Cl来实现。详细模型信息见表1。表 1 各体系的具体模型参数 体系叔胺分子 叔胺分子数目SDS分子数目 水分子数目 HCO3-离子 数目 盒子尺寸/nm31 C12A 36362 042 0 4.374.373.202 C12EO3ASO3 36362 042 0 4.374.373.203 C12AH+36362 042 36 4.374.373.204 C12EO3AH+SO336362 042 36 4.374.373.20 2.2 模拟方法 在MS软件中选取较为常用的COMPASS力场23进行分子动力学模拟，并利用NVT系综24对分子动力学模拟计算进行限制，采用Andersen控温方法25 孙霜青，等：基于分子模拟技术的 CO2智能泡排剂体系性能研究实验设计与实践 97 来控温，温度控制在298 K，进行1.5 ns的动力学模拟，得到体系平衡后的气液界面构型。各分子的起始速度由Maxwell-Boltzmann分布随机产生，选用Velocity Verlet算法26来计算牛顿运动方程，长程静电相互作用选择Ewald方法进行计算，范德瓦尔兹相互作用选择atom based方法计算，截断半径为0.95 nm，截断距离之外的分子间相互作用能按平均密度近似方法进行校正。模拟中时间步长选择1 fs，每1 ps记录一次轨迹信息，模拟总耗时2 ns，选择1 ns存储的轨迹文件用于后续结构和动力学分析。3 模拟结果与讨论 3.1 CO2响应型泡沫性能研究 3.1.1 泡沫体系稳定性能分析 首先可根据模拟体系的界面形态初步分析泡沫性能。在温度25、矿化度0 mg/L的条件下，其响应前后气液界面平衡构型如图2所示。在图中可以看到，SDS/C12A体系未通入CO2时，全部的SDS和C12A分子均整齐排列在气液界面上，表活剂分子也都吸附在气液界面上，起到稳定泡沫液膜的作用。而SDS/C12EO3ASO3体系中表活剂分子大多处于气液界面上，还有一些留存在液相中，说明改性后的复配体系中表活剂分子不能完全发挥稳定液膜作用，相比于未改性的体系泡沫性能稍差。图 2 室温下复配体系响应前后气液界面平衡构型 接下来利用径向分布函数（RDF）进行分析。RDF一般指当给定某个粒子坐标后，其他粒子在空间中的分布几率（即距离给定粒子的远近）。图3(a)为叔胺的N和水中的O之间的径向分布函数，未响应的两个体系在r（水中O和叔胺的含N头基之间的距离）为2.273.45 时出现第一个峰，说明此时在N头基周围有水分子集中分布，该位置即为第一水化层，且改性分子水分子分布较少（C12A峰值1.60改性分子峰值1.28），亲水性较差。根据泡沫稳定原理可知，一般来说表活剂亲水性越好，泡沫性能就越好，这说明改性后的泡沫性能有所下降。图 3 复配体系的稳定性能和 CO2响应性能 同时提取均方位移曲线做进一步分析。均方位移即为某一时刻，指定的粒子此刻的位置与起始位置偏移量的平均，均方位移曲线即为选定粒子与其初始位置的偏移量随时间变化所连接形成的曲线，它近似表现了表面活性剂粒子在气液界面上的分子运动，可以根据移动速度的快慢判断体系起泡性能的优劣，结果如图3(c)所示。在未响应前的体系中，改性前后曲线斜率由1.042增加至1.350，说明改性后的表面活性剂分子在气液界面上的运动较为剧烈，可能是因为磺酸基的引入增加了分子亲水性，使分子保持整齐排列的倾向降低，泡沫性能变差，与前文中结果一致。3.1.2 泡沫体系CO2响应性能分析 我们可以根据叔胺分子的头基N与H2O中O的径向分布函数变化、气-液界面的表面活性剂数目及所占比例、表面活性剂浓度变化等方法帮助分析其响应性能。在图3(a)中，响应后C12AH+亲水头基的第一水化层无明显变化，但在r为3.416.17 处形成了明显的峰（该位置为第二水化层），且峰值为4.29，说明质子化后水分子在头基周围大量聚集，亲水性大大提高。而C12EO3AH+SO3也表现出同样的变化，说明改性分子的亲水性在质子化后也大幅提高，同样具有一定的响应性能，但第二水化层的峰值为3.59，低于C12AH+98 实 验 技 术 与 管 理 的亲水性，说明引入改性基团降低了响应性能。进一步分析图3(b)，在响应前C12A、C12EO3ASO3头基与SDS头基间径向分布函数均无明显峰，说明二者之间并不存在其他相互作用。但在响应后，其径向分布函数在3.5、5.0处出现了极为明显的尖峰，此时叔胺头基周围的SDS头基分布极多，这是因为叔胺头基质子化后形成了阳离子，与SDS的阴离子头基间产生静电引力，此时多数SDS和叔胺分子会以胶束形式团聚在液相中，仅剩少部分表活剂分子分布在气液界面上，造成响应后的泡沫体系不稳定且快速消泡，达到智能响 应 的 目 的。而 改 性 基 团 的 引 入 使 得SDS与C12EO3AH+的分布峰值由原来的11.03降低至7.87，佐证了改性体系响应性能有所降低的结论。提取气液界面的表面活性剂分布比例做进一步分析。理论上，响应前的表面活性剂分子会排列在气液界面上，而响应后的表面活性剂分子会因为静电作用团聚在液相中。所以，根据响应前后气液界面上表活剂数目的减少，就可初步判断响应性能的好坏，响应后气液界面分子越少，响应性就越好。气液界面表活剂数目与所占比例如表2所示。由表2可以看到，未改性体系气液界面的表面活性剂分布比例由97.22%明显减少至61.11%，改性体系也明显下降，显然响应前后气液界面表面活性剂数目都出现减少，说明二者都有较好的响应性能，耐温抗盐基团的引入不会干扰该复配体系的响应性。表 2 气液界面表面活性剂占总表面活性剂的比例 SDS/C12A SDS/C12AH SDS/C12(EO)3A-C3SO3H SDS/C12(EO)3AH-C3SO3H 数目 70 44 51 37 比例/%97.22 61.11 70.81 52.08 分析表面活性剂的浓度，可以帮助判断在气液界面构型z方向上的表活剂浓度，以此分析响应前后表活剂的分布情况，进而分析响应性能。图4为体系响应前后叔胺类表面活性剂的浓度分布曲线。响应前表活剂分子集中分布于z轴的2040 以及120140 上，根据模型构建可知，该位置为水相与真空层的分界处即气液界面。由此可以说明，未响应时叔胺分子与SDS分子共同稳定泡沫。响应后，表面活性剂数目集中分布于6080 的中间位置，即大量聚集在液相中，失去了表面活性。前后分布的这一变化直观说明，引入耐温抗盐基团后改性体系仍具有良好的响应性能，与前文分析结果一致。3.2 CO2响应型表面活性剂耐盐性能分析 在实际气井生产中，底层环境往往含有较为丰富的无机盐，而表面活性剂成分非常容易在这种环境中 图 4 叔胺类表面活性剂的浓度分布曲线 发生“盐析”现象27，失去起泡稳泡作用。所以，必须对表面活性剂的抗盐能力进行测试，才能筛选出符合实际应用环境的泡排剂。根据常见无机盐价态种类的不同可以分为两大类，一类是以Na+、K+作为一价盐环境的模拟盐离子，一类是以Mg2+、Ca2+作为二价盐环境的模拟盐离子。结合不含盐条件下的实验结果对比分析泡沫产生、稳定以及响应消泡过程，以及对界面形态、分子间相互作用、表面活性剂扩散能力等的分析，从微观层面探究其泡沫性能和响应性能，解释改性体系的抗盐特性。3.2.1 一价盐对泡沫体系性能的影响 按照表1的模型数据在前面四种模拟体系模型中加入相同浓度的一价盐离子（Na+、K+），同样进行1.5 ns的全原子平衡动力学模拟，得到四种平衡后的气液界面构型（见图5）。由图5可以明显看出，在一价盐离子干扰下，SDS/C12A体系未通入CO2时绝大多数SDS和C12A分子已经团聚在液相之中，根本没有稳定泡沫的能力，这是因为Na+、K+干扰了两种分子向气液界面的移动，使排布在气液界面的分子数目大大减少，不利于泡沫的稳定。而SDS/C12EO3ASO3体系在未通入CO2时仍有较多表面活性剂在气液界面上排布，对比而言具有较好的泡沫稳定性，这是因为改性的分子头部接枝了磺酸根，可与Na+、K+发生静电作用，减少盐离子对表面活性剂的影响，从而起到了 图 5 一价盐存在下体系响应前后的气液界面构型 孙霜青，等：基于分子模拟技术的 CO2智能泡排剂体系性能研究实验设计与实践 99 一定的抗盐作用。此外，改性体系响应之后叔胺分子仍与SDS分子团聚，说明改性体系在一价盐离子存在时具有一定响应性能，抗一价盐效果较好。提取叔胺头基与水分子径向分布函数、叔胺与一价盐离子径向分布函数、叔胺表面活性剂均方位移曲线等，如图6(a)(c)。由图6(a)可知，在一价盐存在时，叔胺类表活剂头基与水的径向分布函数在第一水化层出峰位置发生了小幅度偏移，这是因为一价盐使得水相的离子强度增大，压缩了气液界面上表面活性剂的双电层。此外，其峰值高度发生了较大变化，C12A分子从1.59增大至2.51，增幅达58%，这是因为一价盐离子半径较小且电荷量较低，十分容易通过水化层到 达 头 基 附 近，增 加 了 周 围 的 水 分 子 分 布。而C12EO3ASO3分子的峰值高度从1.27增大至1.45，变化并不大，分析认为是因为磺酸根头基更易与盐离子结合，减少了盐离子对泡沫体系的干扰。响应之后，相比C12A体系，C12EO3ASO3的亲水性大为提高，说明其与SDS结合的可能性增强，即响应后改性体系更容易与SDS结合团聚于液相中。由此可以得出，在高盐条件下，四种复配泡沫体系都具有响应性能，但C12EO3ASO3体系的初始泡沫稳定性更好。在图6(b)中，以C12A/SDS体系为例，在叔胺分子与一价盐离子径向分布图中，第一个峰（r=2.48）表示不带电的C12A单分子层和带正电的Na+、K+存在相互作用而形成了Stern层，在r=4.81 处出现的第二个峰表示扩散层。而在响应后发现第一个峰消失了，扩散层的峰向外偏移至r=5.42 处，且峰值增大，这是因为质子化后的叔胺为正电荷，与盐离子存在静电排斥，即一价盐破坏了复配体系气液界面膜的有序排列，使泡沫变得不稳定。图 6 一价盐存在时响应前后各体系情况 3.2.2 二价盐对体系性能影响研究 在前面四种模拟体系模型中加入相同浓度的二价盐离子（Ca2+、Mg2+），同样进行1.5 ns的全原子平衡动力学模拟，得到四种平衡后气液界面构型，如图7所示。通过分析可知，二价盐存在时未改性体系泡沫稳定性较好，但其响应性能受到很大干扰，在叔胺质子化之后并未与SDS静电结合，而是与二价盐离子相互作用，使得叔胺分子仍然较为稳定地排布在气液界面上，SDS分子也并未团聚在水中，响应性能大大下降。而改性体系由于磺酸盐头基的存在，可与二价盐离子相互结合，减少了对叔胺头基的干扰，所以在未响应时稳定性能较好，且响应后仍能大量团聚，实现快速消泡。提取叔胺头基与水分子径向分布函数、叔胺与二价盐离子径向分布函数、叔胺表面活性剂均方位移曲线等，如图8(a)(c)所示。根据图8(a)分析可知，二价盐对头基亲水性的影响与一价盐基本相同。在图8(b)中，以C12A/SDS体系为例，在叔胺分子与二价盐离子径向分布图中，第一个峰（r=2.75）表示Stern层，在r=4.81 处出现的第二个峰表示扩散层。与一价盐不同，响应后第一个峰仍然存在，但峰值大大降低，图 7 二价盐存在下体系响应前后气液界面构型 扩散层的峰向外偏移，这是因为二价离子在电场作用下被吸收到吸收层中，并使亲水性基团的双电层冷凝，从而使带电基团之间的静电相互作用（负静电排斥和正静电排斥）被离子屏蔽，离子和亲水基团之间的静电排斥力被削弱，气液界面形成的吸附层相互作用加强，分子之间的电性排斥力减弱，使吸附在气液界面的分子数量增大，使泡沫液膜变得更厚、更坚固，排 100 实 验 技 术 与 管 理 图 8 二价盐存在时响应前后各体系情况 液速度降低，使泡沫更稳定。图8(c)中叔胺表活剂均方位移曲线斜率大幅下降，可以帮助说明二价盐使得表面活性剂在气液界面上的移动被抑制，整体泡沫变稳定。但是同时会使响应性能变差，因为抑制其运动同样会影响响应后叔胺与SDS分子结合，使响应时间变长，而改性体系周围的二价盐离子分布相对较少，其运动速率受到抑制作用较弱，保留了较好的响应性能。4 结语 基于分子模拟方法研究了叔胺类表面活性剂/SDS复配体系响应前后的气液界面处吸附行为，详细考察了改性分子在界面处的聚集状态和吸附行为差异，研究了两种不同盐离子存在时体系的耐盐特性，解释了其耐盐机理。（1）CO2智能响应型叔胺/SDS复配泡沫体系能够在叔胺质子化后形成正电头基，与SDS分子组成离子对在溶液相中团聚形成胶束，造成气液界面处表面活性剂分子大幅减少，泡沫稳定性显著降低，从而实现快速消泡。（2）一价盐会进入水化层压缩双电层，使得液膜厚度降低，泡沫稳定性减弱，但不影响响应性能。改性分子的亲水性在一价盐离子存在时较好，耐一价盐性能有所提高。（3）二价盐会与磺酸根等头基结合共同稳定气液界面，使得泡沫稳定性提高，但会降低响应性能。改性会使二价盐缔合作用减弱，体系响应性能得到保证。参考文献(References)1 庄昌清，岳红，张慧军.分子模拟方法及模拟软件 Materials Studio 在高分子材料中的应用J.塑料，2010,39(4):8184.2 李春艳，刘华，刘波涛.分子模拟的方法及其应用J.当代化工，2011,40(5):494497.3 龚江宏，潘伟，张政军，等.材料学科综合性研究型渐进式提高的实验教学课程建设J.实验技术与管理，2011,28(6):268270.4 孙霜青，胡松青，李春玲，等.基于分子模拟技术反渗透实验的设计与实践J.实验技术与管理，2019,36(4):148151.5 吴秋伯，郭东红，杨晓鹏，等.排水采气用起泡剂研究及应用进展J.精细与专用化学品，2022,30(3):16.6 LIANG E L,CHIEN W O,ENG S C,et al.Dual(magnetic and pH)stimuli-reversible Pickering emulsions based on poly(2-(dimethylamino)ethyl methacrylate)-bonded Fe3O4nano-composites for oil recovery applicationJ.Journal of Environmental Chemical Engineering,2020,8(2):103715.7 CHEVALLIER E,MONTEUX C,LEQUEUX F.Photofoams:Remote control of foam destabilization by exposure to light using an azobenzene surfactantJ.Langmuir,2012,28(5):23082312.8 CHU Z,FENG Y.pH-switchable wormlike micellesJ.Chemical Communications(Camb),2010,46(47):90289030.9 郭爽.基于叔胺和氧化胺的 CO2响应型 Pickering 乳液的构筑D.无锡：江南大学，2019.10 梁梅清，殷鸿尧，冯玉军.智能水基泡沫研究进展J.物理化学学报，2016,32(11):26522662.11 FEI L,GE F,YIN Y,et al.Photo-responsive foam control base on nonionic azobenzene surfactant as stabilizerJ.Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects,2018(560):366375.12 WANG J,LIANG M,TIAN Q,et al.CO2-switchable foams stabilized by a long-chain viscoelastic surfactantJ.Journal of Colloid and Interface Science,2018(523):6574.13 LI D,REN B,ZHANG L,et al.CO2-sensitive foams for mobility control and channeling blocking in enhanced WAG processJ.Chemical Engineering Research and Design,2015(102):234243.14 SU X,CUNNINGHAM M F,JESSOP P G.Switchable viscosity triggered by CO2 using smart worm-like micellesJ.Chemical Communications,2013,49(26):26552657.15 FOWLER C I,JESSOP P G,CUNNINGHAM M F.Aryl amidine and tertiary amine switchable surfactants and their application in the emulsion polymerization of methyl methacrylateJ.Macromolecules,2012,45(7):29552962.16 王铖.CO2剌激响应型表面活性剂的合成及性能研宄D.无锡：江南大学，2015.孙霜青，等：基于分子模拟技术的 CO2智能泡排剂体系性能研究实验设计与实践 101 17 SUN S,ZHANG X,FENG S,et al.CO2/N2 switchable aqueous foam stabilized by SDS/C12A surfactants:Experimental and molecular simulation studiesJ.Chemical Engineering Science,2019(209):115218.18 SUN S Q,WANG Y,YUAN C T.Tunable stability of oil-containing foam systems with different concentrations of SDS and hydrophobic silica nanoparticlesJ.Journal of Industrial and Engineering Chemistry,2020,82(C):333340.19 邱升才.耐高温泡排剂的研制与应用J.中国石油和化工标准与质量，2018,38(9):6263.20 赵健慧.耐温抗盐表面活性剂的合成、性能评价及驱油体系的构筑D.东营:中国石油大学（华东），2015.21 ZULKIFLI N N,MAHMOOD S M,AKBARI S,et al.Evaluation of new surfactants for enhanced oil recovery applications in high-temperature reservoirsJ.Journal of Petroleum Exploration and Production Technology,2020,10(8):283296.22 范奉艳.计算机辅助表面活性剂设计D.上海：上海师范大学，2013.23 SUN H.COMPASS:An ab initio force-field optimized for condensed-phase applications overview with details on alkane and benzene compoundsJ.The Journal of Physical Chemistry B.Condensed Matter,Materials,Surfaces,Interfaces&Biophysical,1998,102(38):73387364.24 VERLET L.Computer“experiments”on classical fluids.I.Thermodynamical properties of Lennard-Jones moleculesJ.Physical Review,1967,159(1):98.25 HANTAL G,PRTAY L B,VARGA I,et al.Counterion and surface density dependence of the adsorption layer of ionic surfactants at the vaporaqueous solution interface:A computer simulation studyJ.The Journal of Physical Chemistry B,2007,111(7):17691774.26 ANDERSEN H C.Molecular dynamics simulations at constant pressure and/or temperatureJ.The Journal of Chemical Physics,1980,72(4):23842393.27 WANG L,LIU R,HU Y,et al.Adsorption of mixed DDA/NaOL surfactants at the air/water interface by molecular dynamics simulationsJ.Chemical Engineering Science,2016(155):167174.（编辑：张文杰）（上接第94页）化趋势逐渐变缓时，比较压力及温度变化对渗吸速率的提升幅度，可以作为致密砂岩油气藏及煤层气、页岩气储层渗吸特征研究的重要辅助手段。高温高压页岩渗吸实验系统的设计为渗吸提高采收率机理研究提 供了新的手段，可为提高页岩油储层的焖井渗吸效果提供理论指导，是多学科融合及实验手段创新的一次尝试。该实验方法可操作性强，学生可利用该实验系统进行不同影响因素下的渗吸实验设计，有利于激发学生的创新意识，培养团队协作能力，提升运用理论知识解决实际工程问题的能力。参考文献(References)1 赵文智，胡素云，侯连华，等.中国陆相页岩油类型、资源潜力及与致密油的边界J.石油勘探与开发，2020,47(1):110.2 贾承造，郑民，张永峰.中国非常规油气资源与勘探开发前景J.石油勘探与开发，2012,39(2):129136.3 周德胜.非常规油气储层体积改造裂缝扩展与织网机理研究M.北京：科学出版社,2018.4 李传亮，毛万义，吴庭新，等.渗吸驱油的机理研究J.新疆石油地质，2019,40(6):687694.5 LI C,SINGH H,CAI J.Spontaneous imbibition in shale:A review of recent advancesJ.Capillarity,2019,2(2):1732.6 蔡建超，郁伯铭.多孔介质自发渗吸研究进展J.力学进展,2012,42(6):735754.7 杨柳，陶志刚，江昀，等.页岩油气储层返排特征及微观机理M.北京：石油工业出版社，2019.8 王鑫，曾溅辉，孔祥晔，等.页岩孔隙润湿性对自发渗吸的控制作用J.中南大学学报（自然科学版），2022,53(9):33233336.9 周小航，陈冬霞，夏宇轩，等.鄂尔多斯盆地陇东地区长 7 段页岩油储层自发渗吸特征及影响因素J.地球科学，2022,47(8):30453055.10 刘凯，高振东，王成俊，等.低渗透油藏渗吸采油技术研究进展J.油田化学，2021,38(4):747753.11 余海棠，何亚斌，刘艳梅，等.超低渗透油藏高温高压动态吞吐渗吸驱油实验J.大庆石油地质与开发，2022,41(5):8086.12 李侠清，张星，卢占国，等.低渗透油藏渗吸采油主控因素J.油气地质与采收率，2021,28(05):137142.13 孙庆豪，王文东，苏玉亮，等.页岩储层压裂液渗吸期间微观孔隙原油动用特征J.中南大学学报（自然科学版）,2022,53(9):33113322.14 郭建春，陶亮，胡克剑，等.页岩储层水相渗吸作用规律实验J.石油学报，2022,43(9):12951304.15 叶洪涛，宁正福，王庆，等.页岩储层自发渗吸实验及润湿性研究J.断块油气田，2019,26(1):8487.（编辑：张文杰）