2016 Fiscal Year Annual Research Report
Viscosity enhancement of CO2 by rod-like reversed micelles for enhanced oil recovery
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26289345
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
鷺坂 将伸 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (60374815)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 原油増進回収 / 粘度 / 二酸化炭素 / 会合体 / 自己組織化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
効率的な原油増進回収技術の開発に向け、平成28年度は、油田中の水や塩の濃度に依存しない棒状会合体の開発を目指し、親水基を持たない種々のハイブリッド化合物(C6F13-Ph-X-CnH2n+1, X=ウレア基、カルボニル基、またはアミド基、n = 2, 4, 6, 8)を合成し、CO2増粘効果の評価を行った。合成した化合物のうち、最も水素結合能力が大きい尿素化合物p-F6UH6(X=ウレア基およびn=6)は、全化合物の単独系で最大の1.45倍の粘度増大を発現した。溶解性の向上と更なる粘度増大の発現に向けて、p-型分子に対して置換位置の異なるm-型分子を加えた混合系の検討を行ったところ、p-F6UH6とm-F6AH6(X=アミドおよびn=6)の等モル混合系で、それぞれの化合物単独系よりも増粘効果が強く発揮され、全化合物単独系および化合物混合系のうち最大となる1.7倍の増粘効果が確認された。また、アミド基から尿素基へと連結基の水素結合能力を大きくすることで会合体の形状をより棒状に特徴づけられることがSANS測定の解析から証明された。特に、m-F6AH6, p-F6UH6等モル混合系では会合体のアスペクト比がp-F6UH6単独系に比べ3.5から4.2に増大し、最も長い円筒状の会合体が形成されていた。補助剤としてPPOなどの高分子の添加による棒状会合体の伸長を試みたが、棒状の伸長は生じなかった。しかし、高分子自身の粘度増加効果が加わり、p-F6UH6/PPO混合系で2倍程度の粘度増大が確認された。また、CO2溶解性界面活性剤の対イオンにコバルトイオンを採用することで、CO2の2.2倍の粘度増大に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
目標の10倍の粘度増大にはいまだ遠い。しかし、棒状会合体系で過去最大の2.2倍の粘度増大に成功した。この棒状会合体を一つのブロックとみなし、これをつなぎ合わせ、ネットワーク構造を作り出す連結剤（高分子など）を見つけることができれば、10倍の粘度増大も可能と考えられるため。また、棒状逆ミセル（または棒状会合体）形成のための分子設計や混合設計の指針も得られたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は、平成28年度に引き続き、アスペクト比の大きい棒状会合体の形成に向け、[1]ハイブリッド化合物の分子構造と混合系の最適化を行う。これは、平成28年度に開発された棒状会合体を形成するハイブリッド化合物の分子構造をベースとして、水素結合性を維持したまま、棒状形成に有効な立体的な効果を分子に備えさせる。またそのように最適化された分子構造および混合系において、形成した棒状会合体のさらなる伸長やネットワーク化を促進させる補助剤（水素結合性基をもつ高分子や低分子）を探索する。赤外吸収スペクトル測定や5月13～17日および11月（予定）に行うRutherford Appleton研究所でのSANS測定により、棒状会合体のナノ構造解析や水素結合の発達を検討し，有効な補助剤およびハイブリッド化合物の最適分子構造および最適混合系の情報を得る。12月以降は、これまでの研究成果で認められた最適なハイブリッド化合物の分子構造、混合系、補助剤を組み合わせることで、目標とする10倍のCO2の粘度増大を達成させるための最終検討を行う。
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[Journal Article] A New Class of Amphiphiles Designed for Use in Water-in-Supercritical CO2 Microemulsions2016
Author(s)
Masanobu Sagisaka, Shunsuke Ogiwara, Shinji Ono, Craig James, Atsushi Yoshizawa, Azmi Mohamed, Sarah E. Rogers, Richard K. Heenan, Ci Yan, Jocelyn Alice Peach, Julian Eastoe
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Journal Title
Ｌａｎｇｍｕｉｒ
Volume: 32
Pages: 12413-12422
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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