多羟基小分子胺的合成与油田水基工作液应用基础研究
发布时间：2021-08-26 01:07
本论文主要以多胺为原料,合成多羟基小分子胺,采用防膨实验、缩膨实验、线性膨胀率以及粘土水化实验对所合成的产物在油田水基工作液中的应用效果进行评价并筛选出适宜的抑制剂,通过热重分析、激光粒度分析、扫描电镜、红外光谱及Zeta电位等分析方法探究其抑制机理。（1）乙二胺与环氧丙醇摩尔比为1:3,反应介质为丙酮,即产物EGP-2,浓度为0.3%时对粘土水化膨胀的抑制效果最佳。防膨实验与缩膨实验结果表明:0.3%EGP-2防膨率与缩膨率是最高的,对粘土抑制性最强;将定量粘土加入不同浓度EGP-2水溶液后,粘土膨胀体积均显著减小,耐水洗率得到显著提高;线性膨胀率测试结果进一步验证了之前的结论,在0.3%EGP-2水溶液中,线性膨胀率低至26.98%,该产物对粘土具有良好的抑制性能。在水基钻井液中加入EGP-2,有效改善了各类钻井液的流变性能参数,降低滤失量,增强钻井液对岩屑的悬浮力,EGP-2与CMC、复合胶粉、改性淀粉以及KD-03具有良好的配伍性;压裂液性能评价实验表明,合成产物EGP-2在压裂液中性能优良,压裂液与EGP-2混合后,混合液对粘土的膨胀率均有了明显的降低,进一步增强了瓜胶胶液的...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各类粘土矿物结构示意图
第一章绪论5粘土矿物的表面水化和渗透水化影响因素主要有：阳离子交换时离子的组成、地层的粘土矿物类型以及水介质的离子组成和浓度。因此在实际应用中，钻井时水基钻井液与泥页岩接触，表面水化是第一阶段，在第一阶段里伴随着离子水化，当表面水化和离子水化完成后，第二阶段是渗透水化[43]。1.2.4粘土抑制剂种类及特点抑制剂的定义是：能够抑制粘土水化及分散的处理剂。根据文献调研水基钻井液页岩抑制剂的发展历史来看，多种抑制剂用于处理水敏性页岩。根据不同标准抑制剂分为以下几类：（1）按化学组成分类如图1-2所示：①无机类页岩抑制剂有硅酸盐类、无机盐类及无机正电胶类。这几类抑制剂的特点是：硅酸盐应用较广泛，在溶液中，复杂的聚合物是它主要的存在形式。硅酸盐的抑制机理是与页岩发生反应产生凝胶，在胶结作用下，通过封固页岩，从而达到提高泥页岩成膜效率的目的，压力传递得到有效控制，稳定井壁，常用的硅酸盐是硅酸钠[44]；无机盐类页岩抑制剂抑制原理是：由于阳离子交换的机制有效地抑制了粘土的膨胀。但在油田环境中也会因大量无机盐的使用而造成一定的污染，同时水基钻井液体系中的其它添加剂与无机盐的配伍性差[45]；无机正电胶(MMH)类抑制剂机理是：在钻井液中，MMH迅速分散溶解，同时与带负电的粘土颗粒相结合形成正电胶钻井液体系[46]。②有机类页岩抑制剂主要包括聚合醇类、沥青类及腐殖酸类等。这几类抑制剂的特点是：聚合醇类的抑制剂主要有聚丙二醇、聚乙二醇和聚丙三醇等，该抑制剂属于非离子表面活性剂，不能有效抑制破碎性低层、盐膏层以及水敏性地层的坍塌；沥青类抑制剂是将沥青经过化学处理，所制备的产物对页岩膨胀具有抑制性能；腐殖酸类抑制剂：在铝盐的催化作用下，腐殖酸与甲基硅醇通过缩合反应产成
衾胱佑谢?酆衔?和聚胺类，这两类页岩抑制剂的特点如下：有机阳离子聚合粘土抑制剂是季氮原子在主链或侧链上，含有氮、磷、硫的聚合物。在水中，这类聚合物会解离出高正电价的高分子阳离子，将粘土表面的负电荷中和掉，从而抑制粘土的膨胀；聚胺类抑制剂机理是：在粘土表面聚胺发生一定作用，同时聚胺经过粘土夹层，在阳离子交换作用下，带水化膜的阳离子被吸附在粘土上，粘土上的部分负电荷被中和掉，粘土的亲水能力被降低；同时在多点链接作用下，粘土中相邻的粘土晶片被束缚在一起，晶格膨胀得到了有效的抑制[50,51]。图1-3按分子量大小粘土抑制剂的分类上述粘土抑制剂在解决世界各油田的泥页岩水化膨胀、分散导致的井壁失稳中均发挥了各自的作用。然而，在实际钻井应用中一些不足以及其他局限性在前述的泥页岩抑制剂仍广泛存在。例如在水基钻井液中加入硅酸盐，体系流变性发生较大变化，难以调控；不利于保护环境是沥青类抑制剂的劣势等[52]。1.3胺类粘土抑制剂发展方向为了能够有效抑制泥页岩的水化膨胀，各类化学处理剂被广泛应用于钻井作业中，不同的处理剂其抑制机理也各不相同。钻井液中抑制剂的主要机理是以阳离子交换为基础，由于粘土表面带有负电荷，因此阳离子抑制剂能够吸附在其表面，从而表现出比传统阴离子类抑制剂更好的效果，然而在环境敏感地区钻井中，该类抑制剂由于较大的毒性，限制了它的应用。胺类页岩抑制剂的发展过程如图1-4所示。
本文编号：3363235
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各类粘土矿物结构示意图
第一章绪论5粘土矿物的表面水化和渗透水化影响因素主要有：阳离子交换时离子的组成、地层的粘土矿物类型以及水介质的离子组成和浓度。因此在实际应用中，钻井时水基钻井液与泥页岩接触，表面水化是第一阶段，在第一阶段里伴随着离子水化，当表面水化和离子水化完成后，第二阶段是渗透水化[43]。1.2.4粘土抑制剂种类及特点抑制剂的定义是：能够抑制粘土水化及分散的处理剂。根据文献调研水基钻井液页岩抑制剂的发展历史来看，多种抑制剂用于处理水敏性页岩。根据不同标准抑制剂分为以下几类：（1）按化学组成分类如图1-2所示：①无机类页岩抑制剂有硅酸盐类、无机盐类及无机正电胶类。这几类抑制剂的特点是：硅酸盐应用较广泛，在溶液中，复杂的聚合物是它主要的存在形式。硅酸盐的抑制机理是与页岩发生反应产生凝胶，在胶结作用下，通过封固页岩，从而达到提高泥页岩成膜效率的目的，压力传递得到有效控制，稳定井壁，常用的硅酸盐是硅酸钠[44]；无机盐类页岩抑制剂抑制原理是：由于阳离子交换的机制有效地抑制了粘土的膨胀。但在油田环境中也会因大量无机盐的使用而造成一定的污染，同时水基钻井液体系中的其它添加剂与无机盐的配伍性差[45]；无机正电胶(MMH)类抑制剂机理是：在钻井液中，MMH迅速分散溶解，同时与带负电的粘土颗粒相结合形成正电胶钻井液体系[46]。②有机类页岩抑制剂主要包括聚合醇类、沥青类及腐殖酸类等。这几类抑制剂的特点是：聚合醇类的抑制剂主要有聚丙二醇、聚乙二醇和聚丙三醇等，该抑制剂属于非离子表面活性剂，不能有效抑制破碎性低层、盐膏层以及水敏性地层的坍塌；沥青类抑制剂是将沥青经过化学处理，所制备的产物对页岩膨胀具有抑制性能；腐殖酸类抑制剂：在铝盐的催化作用下，腐殖酸与甲基硅醇通过缩合反应产成
衾胱佑谢?酆衔?和聚胺类，这两类页岩抑制剂的特点如下：有机阳离子聚合粘土抑制剂是季氮原子在主链或侧链上，含有氮、磷、硫的聚合物。在水中，这类聚合物会解离出高正电价的高分子阳离子，将粘土表面的负电荷中和掉，从而抑制粘土的膨胀；聚胺类抑制剂机理是：在粘土表面聚胺发生一定作用，同时聚胺经过粘土夹层，在阳离子交换作用下，带水化膜的阳离子被吸附在粘土上，粘土上的部分负电荷被中和掉，粘土的亲水能力被降低；同时在多点链接作用下，粘土中相邻的粘土晶片被束缚在一起，晶格膨胀得到了有效的抑制[50,51]。图1-3按分子量大小粘土抑制剂的分类上述粘土抑制剂在解决世界各油田的泥页岩水化膨胀、分散导致的井壁失稳中均发挥了各自的作用。然而，在实际钻井应用中一些不足以及其他局限性在前述的泥页岩抑制剂仍广泛存在。例如在水基钻井液中加入硅酸盐，体系流变性发生较大变化，难以调控；不利于保护环境是沥青类抑制剂的劣势等[52]。1.3胺类粘土抑制剂发展方向为了能够有效抑制泥页岩的水化膨胀，各类化学处理剂被广泛应用于钻井作业中，不同的处理剂其抑制机理也各不相同。钻井液中抑制剂的主要机理是以阳离子交换为基础，由于粘土表面带有负电荷，因此阳离子抑制剂能够吸附在其表面，从而表现出比传统阴离子类抑制剂更好的效果，然而在环境敏感地区钻井中，该类抑制剂由于较大的毒性，限制了它的应用。胺类页岩抑制剂的发展过程如图1-4所示。
本文编号：3363235
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