多胺类黏土膨胀抑制剂及其在油田工作液中的作用研究

发布时间：2017-11-14 19:25

  本文关键词：多胺类黏土膨胀抑制剂及其在油田工作液中的作用研究

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【摘要】：本论文主要以二甲胺或二乙胺和环氧氯丙烷按摩尔比1:1为原料,分别以哌嗪、三聚氰胺、葡萄糖及油酸钠为第三反应物,适宜条件下反应得到一系列交联或接枝型多胺类黏土膨胀抑制剂;另外,选用柠檬酸与小分子胺在水溶液中反应得到羧胺类小分子黏土膨胀抑制剂。以膨润土线性膨胀率为评价指标,优化抑制剂合成条件及使用浓度,再采用防膨实验、泥球实验、黏土粒度分析实验及钻井液性能评价实验等,对照评价其作用效能,并将效果较好的抑制剂应用于压裂液及酸化液中评价其效能。采用离子交换实验、扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)及X-射线衍射(XRD)等手段深入探讨了所合成黏土膨胀抑制剂的作用机理。(1)以膨润土线性膨胀率为评价指标,对多胺类黏土膨胀抑制剂的合成温度、反应物加量及抑制浓度进行了优化。实验结果表明:交联剂哌嗪浓度2.0%、120℃下合成的产物DEP-7,使用浓度为0.5%时,线性膨胀实验结果最优,90min时,0.5%DEP-7溶液中膨润土的线性膨胀率为50.0%。三聚氰胺加量为0.1%、90℃下合成的交联网状聚合物DEM-8表现出优良的多功能性。葡萄糖用量0.1%、60℃下合成的产物GGCP-2防膨率较优,高达94.5%。油酸钠的较优用量为1.0%、乙醇回流4h所得产物DESo-2,使用浓度为0.5%时,溶液中膨润土的线性膨胀率为56.4%。泥球实验、防膨实验与钻井液性能评价实验表明,多胺聚阳离子型化合物有较强的抗黏土水化膨胀功能,将其应用于压裂液与酸化液中亦能表现出良好的抑制性能。(2)以柠檬酸与小分子胺为原料合成的小分子羧胺类黏土膨胀抑制剂对膨润土水化膨胀有一定的抑制性,其中柠檬酸与三乙醇胺按官能团(羧基-胺基)比1:1反应得到的抑制剂CAA-10效果较佳。90min时,0.5%CAA-10溶液中膨润土的线性膨胀率为49.8%,其防膨率为71.8%;与KD-03及改性淀粉复配可有效提升钻井液黏度,降低滤失量,尤其与改性淀粉的复配,较空白基浆相比,CAA-10与改性淀粉共同作用的处理浆表观黏度增大了2.2倍,滤失量降低了62.5%,且降滤失效果比单独使用传统添加剂更佳。(3)抑制机理探究结果表明,聚阳离子型化合物主要通过静电吸附、氢键作用以及锚固作用等实现对黏土的有效束缚,部分低分子量化合物可进入黏土层间,有效抑制黏土的水化分散膨胀;而羧-胺类小分子抑制剂主要通过离子交换作用进入黏土层间,同时可通过静电吸附或氢键作用等方式包裹/束缚已经水化分散的黏土片层,实现防膨功效。
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE39

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本文编号：1186719