纳米蒙脱土与聚合物复合材料稠油降粘剂的制备及性能评价

发布时间：2020-06-07 22:26

【摘要】：使用化学降粘剂提高稠油在低温下的流动性是开采和输运稠油中常用的技术手段,其优点为操作方便、加入量少、成本低、能耗少,且不需要后处理,因而被认为是最经济、有效的降粘降凝方法。近年来,随着对降粘剂的不断研究,纳米材料被加入到稠油的降粘降凝中,因纳米材料尺寸小,并且具有特殊的成核效应,故而可以成为稠油中石蜡的成核点,与石蜡共同析出,形成较小的蜡晶,提高了稠油流动性,起到了降低凝点的作用;再在其表面或层间引入降粘剂长链分子,其中的极性基团可以与稠油中的胶质、沥青质相互作用,与其形成氢键,从而阻碍胶质、沥青质团聚,起到了降粘的作用。故将两者接枝聚合,制备出一种纳米复合材料降粘剂既可以降粘,同时也能起到降凝效果。蒙脱土是一种粒子为纳米尺寸的片层状硅酸盐矿物,经过表面活性剂有机改性后,晶体结构的层间距变大,粒子也由亲水性变为疏水性,利于在层间引入有机物。本论文将甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)和丙烯酰胺(AM)引入有机改性后的蒙脱土(OMMT)层间,制备出纳米PSMA-AM/OMMT复合降粘剂,并设计正交试验,探究出其最佳制备条件,此时降低凝点为6.5℃,40℃时,可使大庆林源站稠油的粘度下降68.4%,且净降粘率为30.3%。为了使更多的有机降粘物质可以接枝到蒙脱土的片层间隙中,本论文将甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)、N-羟甲基丙烯酰胺和马来酸酐三种单体引入有机蒙脱土片层中,在引发剂作用下发生单体溶液原位聚合,制备出纳米C18-MAH-HA/OMMT复合材料降粘剂,具有更高的接枝率,且在相同条件下(40℃,100ppm加剂量),具有更好的降粘降凝效果,净降粘率可达51.45%,高于前者的30.3%;原油凝点降低6.8℃,略高于前者的6.5℃。这是由于有机物质的含量增加,对于降粘效果有提高,而对于降凝效果的提升却不明显。
【图文】：

片层,蒙脱土,钠离子,钙离子

在低温下直接输运超稠油，还需要配合加热等其他方法了配合使用。逡逑（３）添加入的降粘剂需要和稠油充分混合才可更好的发挥作用，但因稠油逡逑和输运的实际情况，，难以达到使降粘剂在大量的稠油中混合均匀，因此在实逡逑产中难以达到在实验室中的测试结果。逡逑纳米蒙脱土概述逡逑蒙脱土是一种片层状结构表面带负电的硅铝酸盐矿物，其结构为两层硅氧四逡逑夹着一层铝氧八面体，如图Ｍ所示结构。因蒙脱土片层中的硅氧四面体中逡逑可以被铝取代，铝氧八面体中的铝也常被镁、铁取代，故而蒙脱土片层呈负逡逑，为了保持电荷平衡，蒙脱土片层间常常吸附钠离子、钙离子等阳离子。蒙逡逑单个片层尺寸为ＩｎｍＸ邋ｌＯＯｎｍＸ邋ｌＯＯｎｍ，一般１０到２０个片层会堆积成蒙脱逡逑本粒子［４４］。逡逑

蒙脱土,有机蒙脱土,降粘剂,片层

ａ．邋Ｕｎｍｏｄｉｆｉｅｄ邋；邋ｂ．邋Ｍｏｄｉｆｉｅｄ邋ｗｉｔｈ邋ＣＴＡＢ逡逑２．３．２电子透射显微镜（ＴＥＭ）分析逡逑如图２－３所示，图（ａ）表示未改性的蒙脱土原土，蒙脱土单个片层尺寸为逡逑ｌｎｍＸｌＯＯｎｍＸｌＯＯｎｍ，邋—般１０到２０个片层会堆积成蒙脱土基本粒子［４４］，片层逡逑成紧密排列状，如图ａ中，形成尺寸为２邋的小型堆积片层。图（ｂ）是经过逡逑有机改性后的有机蒙脱土。插层剂ＣＴＡＢ插层进入蒙脱土片层中，改性和插层后逡逑的有机蒙脱土，片层分散，为半剥离状态，证明片层间插入了长碳链，改性和插逡逑层是成功的。逡逑图（ｃ）邋（ｄ）是纳米蒙脱土复合材料降粘剂的分子。其仍然为层状结构，尺逡逑寸大小为１００－２００纳米，经过插层剂有机改性和单体共聚接枝，蒙脱土已经呈完逡逑全剥离的状态。逡逑ｍｍｍ逡逑ＨＨＨＨ逡逑．１？，！：？．？邋ｋｉ逦ｉ，？？．；邋１＇邋ｉ：逦—．－）？＜＞邋－？——逦ＪＭＩ邋＇＇邋＇■邋＇，邋Ｈ邋Ｖ．？＞：邋
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE39

【参考文献】