稠油降粘分子动力学模拟及纳米改性稠油降粘剂的制备工艺研究

发布时间：2017-09-09 02:51

  本文关键词：稠油降粘分子动力学模拟及纳米改性稠油降粘剂的制备工艺研究

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【摘要】：油溶性降粘剂是一种高效运输、开采稠油的化学降粘技术,具有良好的市场前景。本文采用软件分析模拟和实验研究相结合的方法,首先运用Materials Studio软件进行分子动力学模拟,研究稠油的粘度机理和降粘剂对稠油体系的作用效果。其次用带有双键的硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)对纳米Ti02进行表面预改性,然后再以丙烯酸十八酯和顺丁烯二酸与丙烯酸十八酯、苯乙烯、马来酸酐和丙烯酰胺为单体的降粘剂在其表面引发接枝制备了纳米SM/TiO2和SSTA/TiO2复合材料稠油降粘剂,采用红外光谱、热重分析测试等手段对改性后纳米Ti02复合材料的结构和性质进行分析表征,并将其应用于大庆高蜡稠油进行降粘性能评价。采用自动粘度仪对大庆高蜡稠油在加剂前后运动粘度的测定,计算了合成的纳米稠油降粘剂的净降粘率和表观降粘率。主要工作和成果：(1)运用Materials Studio软件进行分子动力学模拟,研究降粘剂对稠油体系的作用效果。降粘剂聚合反应能量远远高于断裂双键所需能量；分别模拟了体系的温度、势能和总能量随模拟时间变化的曲线。(2) SM/TiO2复合材料稠油降粘剂随降粘剂加入量的增加降粘速率先剧增后减缓,最佳加入量为400ppm。在40℃,加入最佳剂量400ppm后,大庆铁岭稠油的表观粘度从198.88mm2/s降为83.68mm2/S,表观降粘率为57.92%,净降粘率为24.07%；秦皇岛稠油由203.34mm2/s降至97.68mm2/S,表观降粘率51.96%,净降粘率为15.23%,(3) SSTA/TiO2复合材料稠油降粘剂随降粘剂加入量增加降粘速率先剧增后减缓,最佳加入量为300ppm。在40℃,加入最佳剂量300ppm后,大庆铁岭稠油的表观粘度从198.88mm2/s降为73.68mm2/s,表观降粘率为62.95%,净降粘率为33.14%,降粘效果优异。
【关键词】：油溶性降粘剂 分子动力学模拟 纳米复合材料 表面改性 稠油
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE39;TB33
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究背景11
• 1.2 稠油降粘研究11-13
• 1.2.1 影响稠油流动性能的因素12
• 1.2.2 稠油粘度机理12-13
• 1.3 稠油降粘技术13-15
• 1.3.1 水溶性乳化降粘技术14
• 1.3.2 油溶性降粘剂制备技术14-15
• 1.4 油溶性降粘剂国内外发展现状15-17
• 1.5 油溶性降粘剂的种类17-18
• 1.6 研究目的和意义18
• 1.7 本文主要研究内容及方法18-19
• 第2章 稠油降粘分子动力学模拟研究19-29
• 2.1 分子动力学模拟原理19
• 2.2 分子动力学模拟方法19-20
• 2.3 二元降粘聚合物合成的分子动力学模拟20-23
• 2.4 四元降粘聚合物合成的分子动力学模拟23-27
• 2.4.1 合成反应的条件23-24
• 2.4.2 周期性模拟体系建立24-25
• 2.4.3 分子动力学运算25-27
• 2.5 本章小结27-29
• 第3章 纳米基二元降粘剂的合成29-37
• 3.1 合成思路与路线29
• 3.2 试剂与仪器29-30
• 3.2.1 主要试剂29-30
• 3.2.2 主要仪器30
• 3.3 合成步骤30-32
• 3.3.1 纳米TiO_2的表面的硅烷偶联剂KH570处理30-31
• 3.3.2 二元降粘剂的合成31-32
• 3.4 降粘效果测定方法32-33
• 3.5 实验效果的检测33-36
• 3.5.1 分散稳定性测定33-34
• 3.5.2 温度对反应产物的影响34
• 3.5.3 降粘性能评价34-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第4章 纳米基四元降粘剂的合成37-47
• 4.1 合成思路与路线37
• 4.2 试剂37
• 4.3 合成步骤37-39
• 4.3.1 四元降粘剂的合成方法37-38
• 4.3.2 合成反应条件的确定38-39
• 4.3.2.1 正交实验38-39
• 4.4 分析表征39-40
• 4.5 实验效果的检测40-45
• 4.5.1 纳米TiO_2复合材料的结构与性能表征40-45
• 4.5.1.1 红外光谱分析（FT-IR)40-42
• 4.5.1.2 分散稳定性测定42-43
• 4.5.1.3 热重分析（TG）43
• 4.5.1.4 降粘性能评价43-44
• 4.5.1.5 加剂前后粘温曲线对比44-45
• 4.5.1.6 加入蛋对净降粘率的影响45
• 4.6 本章小结45-47
• 第5章 全文总结与展望47-49
• 5.1 总结47-48
• 5.2 展望48-49
• 参考文献49-52
• 致谢52-53
• 学位论文评阅及答辩情况表53

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本文编号：817875