煤层气压裂用酰胺类氟碳起泡剂的合成与聚集行为研究

发布时间：2018-04-13 03:42

  本文选题：酰胺类氟碳表面活性剂 + 起泡剂　； 参考：《中国石油大学(华东)》2015年硕士论文

【摘要】：泡沫压裂液因其滤失少,易返排,伤害低的优点广泛应用于煤层气压裂,起泡剂在压裂液体系中起到至关重要的作用。氟碳表面活性剂具有极高的表面活性,用作起泡剂拥有巨大潜力。本文在调研了氟碳表面活性剂及其合成发展现状后,确定了酰胺类氟碳表面活性剂的合成,并对其在水溶液和煤粉表面的聚集行为进行了研究。以全氟辛酸,二甘醇胺为原料,采用脂肪酸法合成了酰胺类氟碳表面活性(HPA4),通过单因素实验法优选其最优反应物配比为1:1.2,催化剂含量为0.6%,第一步反应时间为5h,温度为130℃,第二步反应时间为5h,温度为90℃。最优产物的起泡体积为600mL,析液半衰期为620s。利用傅里叶红外变换光谱与核磁共振对合成产物进行了表征,证明合成产物为目标产物。HPA4在水溶液中的自组装行为研究表明:HPA4在水溶液具有优于常规碳氢表面活性剂和相同类型氟碳表面活性剂的的表面活性。HPA4的胶束化过程是一个自发放热的熵驱动过程,且存在明显的焓熵补偿现象。采用紫外光分光光度法,阐明了煤阶对HPA4吸附量的影响。结果表明非离子型HPA4主要通过氢键作用吸附在煤的表面,其在低阶煤表面的吸附量最大,中阶煤次之,在高阶煤表面的吸附量最小。HPA4在煤表面的吸附均符合朗格缪单层吸附规律,且吸附过程是一个自发吸热过程,温度升高有利于其吸附。HPA4在低、中阶煤表面的吸附量随电解质含量的升高先下降后升高,而在高阶煤表面的吸附量则一直增加。HPA4在煤表面的吸附量均随pH值的上升呈现先下降后保持不变的趋势。通过煤层气等温吸附-解吸附实验,研究了HPA4在煤表面的吸附对于煤层气解吸附的影响,结果表明HPA4吸附后的煤层气等温解吸附过程中的兰氏体积和兰氏压力均增大,表明以HPA4为主剂的煤层气泡沫压裂液在压裂施工后会加速煤层气的解吸,具有广阔的应用前景。
[Abstract]:Foam fracturing fluid is widely used in coalbed methane fracturing because of its advantages of less filtration, easy drainage and low damage. Foaming agent plays an important role in fracturing fluid system.Fluorocarbon surfactants have very high surface activity and have great potential as foaming agents.Based on the investigation of fluorocarbon surfactants and their synthesis status, the synthesis of amide fluorocarbon surfactants has been determined, and the aggregation behavior of fluorocarbon surfactants in aqueous solution and pulverized coal surface has been studied.Using perfluorooctanoic acid and diethylene glycol amine as raw materials, the surfactant HPA4N was synthesized by fatty acid method. The optimum ratio of reactants was 1: 1.2, the content of catalyst was 0.610, the first step reaction time was 5 h, and the temperature was 130 鈩，

本文编号：1742801