羥胺基聚醚胺防膨劑的研制.pdf

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1、2012年3月西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Mar．2O12第27卷第2期JoumMofXianShiyouUniversily(NaturalScienceEdition)V01．27No．2文章編號(hào)：1673-064X(2012)02-0073-03羥胺基聚醚胺防膨劑的研制劉祥，宋楊柳，陳叮啉(西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，陜西西安710065)摘要：以環(huán)氧氯丙烷和二乙醇胺為原料，采用水溶液聚合法制備了一種羥胺基聚醚胺(HAPEA)防膨劑，測(cè)試了其防膨性能．實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)環(huán)氧氯丙烷與二乙醇胺物質(zhì)的量比為1：1、反應(yīng)溫度為60℃、反應(yīng)

2、時(shí)間為7h時(shí)，合成的防膨劑具有較好的防膨效果．當(dāng)羥胺基聚醚胺(HAPEA)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2．O％時(shí)，其防膨率為87．5％，與KC1復(fù)配使用時(shí)防膨效果明顯提高．關(guān)鍵詞：防膨劑；羥胺基聚醚胺；環(huán)氧氯丙烷；二乙醇胺中圖分類號(hào)：TE258文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A黏土礦物廣泛存在于油層中，全世界97％的油分析純，西安化學(xué)試劑廠；膨潤土，山東安丘．層都在不同程度上含有黏土礦物?．如果在開發(fā)過1．2HAPEA的合成程中措施不當(dāng)，就會(huì)造成黏土礦物膨脹、分散和運(yùn)將裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)和恒壓滴液漏斗移，導(dǎo)致滲透率下降，產(chǎn)生地層傷害j．為此，在油的250mL

3、四口燒瓶置于水浴中，加入二乙醇胺與一氣田開發(fā)過程中先后使用了各種抑制劑，包括無機(jī)定量的水，攪拌下緩慢滴加環(huán)氧氯丙烷，待環(huán)氧氯丙鹽、無機(jī)聚合物、陽離子表面活性劑、非離子有機(jī)聚烷滴加完畢后，升高溫度，回流反應(yīng)一定時(shí)間，得淡合物和陽離子有機(jī)聚合物等J．近年來，油田科研黃色黏稠液體，即為HAPEA防膨劑．人員又開發(fā)出了新型胺基鉆井液體系，其實(shí)質(zhì)是應(yīng)1．3HAPEA防膨性能評(píng)價(jià)用了一種新的陽離子胺基聚合物——聚醚胺J．1．3．1離心法按照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY／用胺類物質(zhì)抑制頁巖水化膨脹、改善鉆井液性T5971—94{油田注水用黏土穩(wěn)定劑性

4、能評(píng)價(jià)》中的能已有很長的歷史，其種類得到不斷發(fā)展，功能也不規(guī)定，測(cè)定HAPEA溶液對(duì)膨潤土的防膨率．?dāng)嗤晟疲瑥淖畛鯌?yīng)用銨離子到目前的陽離子化聚1．3．2巖心靜態(tài)失重實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)選用陜北延長油胺頁巖抑制劑，其抑制性能和環(huán)境可接受度不斷提田長2油層天然巖心，經(jīng)粉碎、過篩后，取18～45目高引．本文針對(duì)水敏性巖層的水化膨脹、分散等問之間的巖心顆粒，105oC烘干2h后稱取10g放于題，以環(huán)氧氯丙烷和二乙醇胺為原料，合成了一種新錐形瓶中(每次實(shí)驗(yàn)3個(gè)平行樣)，分別加入不同濃型羥胺基聚醚胺(HAPEA)防膨劑，采用離心法和靜度的HAPEA溶液5

5、0mL，60oC下浸泡2h，取出巖態(tài)巖心失重法對(duì)其性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)．心顆粒烘干后過4O目篩，稱篩上顆粒質(zhì)量，計(jì)算失重率．1實(shí)驗(yàn)部分2結(jié)果與討論1．1主要試劑環(huán)氧氯丙烷，分析純，天津博迪化工有限公司；以環(huán)氧氯丙烷及二乙醇胺為原料合成的二乙醇胺，化學(xué)純，天津市江巖化學(xué)試劑廠；氯化鉀，HAPEA防膨劑，其特點(diǎn)是分子上除含有一個(gè)季氮原收稿日期：2011-08—30基金項(xiàng)目：陜西省科技廳“低滲透油藏低傷害壓裂液體系研究”(編號(hào)：SJ08E．08)作者簡介：劉祥(1963·)，男，博士，教授，從事高分子化學(xué)與物理和油田化學(xué)品的研究．E-mail

6、：Khx@xsyu．edu．cn．——74．-——西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)子外，在側(cè)基上還有大量羥基．季氮原子的正電性基團(tuán)與黏土的負(fù)電性中心產(chǎn)生強(qiáng)烈的靜電作用，使合成的羥胺基聚醚胺牢固地吸附在黏土顆粒表面，形成一層單分子膜．側(cè)基上的羥基則能與水分子競爭黏土礦物表面上的吸附位置，并優(yōu)先吸附到黏土礦物表面，阻止水分子進(jìn)入黏土礦物的晶層中，從而有效抑制黏土的水化膨脹．為了得到防膨效果較好的防膨劑，實(shí)驗(yàn)以環(huán)氧氯丙烷和二乙醇胺的物質(zhì)的量比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間作為考察因素，以合成圖2反應(yīng)溫度對(duì)HAPEA防膨率的影響HAPEA防膨劑的防膨

7、性能作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，考察了相Fig．2Efectofreactiontemperatureonanti-swellingr8te0fHAPEA關(guān)因素對(duì)所合成的HAPEA防膨性能的影響．2．1反應(yīng)條件對(duì)HAPEA防膨率的影響由圖2可知，隨著反應(yīng)溫度的升高，HAPEA的2．1．1環(huán)氧氯丙烷與二乙醇胺配比的影響在加防膨率呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢(shì)．其原因可料溫度30℃、反應(yīng)溫度60℃、反應(yīng)時(shí)間5h、單體質(zhì)能是：當(dāng)聚合反應(yīng)的溫度低于60c【=時(shí)，隨著溫度的量分?jǐn)?shù)為60％的條件下，考察了環(huán)氧氯丙烷與二乙升高，有利于環(huán)氧氯丙烷與二乙醇胺的聚合

8、反應(yīng)，生醇胺的物質(zhì)的量比對(duì)HAPEA防膨性能的影響，結(jié)成含有大量季氮原子和羥基的聚合物．當(dāng)反應(yīng)溫度果見圖1．由圖1可知，HAPEA的防膨率隨著環(huán)氧較高時(shí)，聚合產(chǎn)物分子量較大且反應(yīng)生成的體型產(chǎn)氯丙烷與二乙醇胺的物質(zhì)的量比的增加呈現(xiàn)先增大物增多，不利于