分散剂FDN对G级油井水泥作用机理探讨

采用液相电导法和酸度法研究了分散剂FDN对G级油井水泥水化速度的影响。发现FDN促进水泥的早期水化,但吸附-络合作用及磺酸根离子对Ca(OH)_2核晶过程的“毒化”作用使后期水化速度减慢。本研究证实ζ电位升高是FDN广生分散作用的主要因素。当FDN的吸附达饱和时,ζ电位达最大值,水泥浆的分散程度最大。     

油井水泥分散剂及分散机理

本文对国内外常用油井水泥分散剂的种类、特性、使用情况及效果进行了综述,并列出了FDN、木钙、CFR-H 的加量与流变性关系数据。同时还探讨了分散剂的分散机理。     

对二氯苯和邻二氯苯在X、Y型分子筛上的选择吸附性能

用各种不同阳离子交换的X、Y型分子筛吸附剂,对p-DCB和o-DCB混合溶液进行了吸附平衡的试验,取得了选择性和吸附量等数据。同时测定了不同吸附空速、温度、压力和混合液浓度条件下的动态吸附参数和总传质系数。     

包合作用降低十六烷基三甲基溴化铵在黏土上的吸附

固定十六烷三甲基溴化铵(CTAB)浓度为0.15 mmol/L,改变β-环糊精(β-CD)浓度,测定了β-CD/CTAB混合水溶液30℃时的表面张力,由表面张力升高段与稳定段的拐点,求出水溶液中β-CD-CTAB包合物的包合比为1.53:1.通过红外光谱确认了该包合物的存在.测定不同浓度的该包合物溶液与钠基蒙脱土相互作用8小时后的表面张力,由CTAB溶液表面张力～溶液浓度曲线求得吸附后包合物溶液中CTAB浓度,取为吸附平衡浓度,并计算CTAB在钠基蒙脱土上的吸附量,构建包合物溶液中CTAB的吸附等温线,与采用相同方法求得的CTAB的溶液吸附等温线相比,CTAB的饱和吸附量降低75%.讨论了有关的机理.此结果为阳离子表面活性剂用作驱油剂提供了新思路.图7参7.     

重烷基苯磺酸盐在大庆油砂上的静态吸附损失研究

研究了在地层温度（45℃）下,重烷基苯磺酸盐（HABS）以及以其为主表面活性剂的配方物在大庆油砂上的静态吸附损失。结果表明,HABS由于具有较大分子截面分积和含有对电解质敏感的高摩质量成分,自纯水溶液中的吸附量较小,而自NaOH溶液中的吸附量显著增加。HABS自0.8g/dL NaOH溶液中的吸附符合Langmuir吸附,饱和吸附量为2.39mg/g油砂。HABS自0.6-1.2g/dL Na3PO4和Na2SiO3溶液中的吸附量为0.5-0.9mg/g油砂,约为自NaOH和Na2CO3溶液中的吸附量的三分之一。加入少量耐盐性表面活性剂如AES以及采用NaOH/Na3PO4复合碱有利于降低HABS的吸附量。以HABS为主表面活性剂的配方物自纯水溶液、1.0g/dL NaOH溶液和1.0g/dL Na3PO4溶液中的吸附量分别小于、相当于以及小于表面活性剂ORS－41相应吸附量。溶液中含有聚合物有利于降低表面活性剂的吸附损失。     

基于聚合物微球的复合降滤失剂的制备与性能评价

为制备耐温抗盐性能优良的钻井液降滤失剂,以丙烯酰胺、丙烯酸和多功能团丙烯酸酯为主要原料制备了聚合物微球（PMS）,以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮为主要原料制备了线性聚合物（PAAN）,采用PMS与PAAN复合的方法制备了聚合物微球复合钻井液降滤失剂（CLS）。采用热重分析、扫描电镜、Zeta电位分析和钻井液性能测试等方法评价了CLS的性能。结果表明,由PMS和PAAN复合而成的降滤失剂CLS组分间具有协同效应,降滤失作用好于任一单一组分。CLS对钻井液流变性的影响小,降滤失效果优良。对于膨润土含量为4%的钻井液,CLS加量在0-1%范围内变化时表观黏度变化幅度在±2.0 mPa·s以内,加量为0.6%时钻井液滤失量可降至6.0 mL。CLS起始分解温度为276℃,组成为4%膨润土+1.2% CLS的钻井液经180℃老化16 h后的滤失量保持在9.0 mL;在加入6%的NaCl后滤失量仅由5.5 mL增至7.0 mL,表现出优异的耐温抗盐性能。     

新型β-环糊精交联聚合物的制备及其吸附亚甲基蓝性能的研究

以马来酸酐和乙二胺乃原料制备了马来酰胺酸,再将马来酰胺酸与β-环糊精进行交联聚合得到马来酰胺酸交联β-环糊精聚合物(PMCD)。采用FTIR方法对PMCD的结构进行了分析。表征结果显示,PMCD中含有预期的官能团。研究了亚甲基蓝(MB)的初始质量浓度、温度和溶液pH等吸附条件对PMCD吸附MB性能的影响。实验结果表明、PMCD对MB的吸附量随MB初始质量浓度的增大而增大;温度升高有利于PMCD吸附MB;在溶液pH=2～7时,PMCD对MB的吸附量随溶液pH的增大而增大;当pH>7时,吸附量基本不变。探讨了PMCD对MB的吸附动力学和等温吸附模型,PMCD吸附MB的动力学数据符合拟二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,为单分子层吸附。     

膜驱剂MD-1在大庆原油界面的吸附特性

为了考察MD膜驱油过程中MD 1膜驱剂(一种单分子双季铵盐)与原油之间的相互作用,研究了MD 1水溶液与大庆原油之间界面上MD 1的静态平衡吸附及吸附动力学和热力学。实验结果表明,MD 1在大庆原油界面的平衡吸附量很小,45℃时小于15μg/g原油,水溶液pH值较高时吸附量较大;吸附动力学遵循一级吸附动力学方程,pH=5.84时的吸附速率常数和吸附活化能均高于pH=10.07时的相应值,即低pH值时吸附速率较高,达到平衡所需时间较短,要克服的势能垒较低;吸附量随MD 1溶液浓度增大而增大,在浓度约75mg/L时达到平衡;在45～56℃温度范围平衡吸附量和覆盖度均随温度升高而减小;吸附过程的ΔG和ΔH均<0,是自发放热过程,吸附热达-50kJ/mol。提出了MD膜驱油的"能量场"机理。图3表2参18。     

不同方式镧改性β分子筛在烷基化反应中的应用

分别采用简单混捏法、水热法和乙醇柠檬酸溶液热处理法将硝酸镧引入到β分子筛中对其进行改性,通过元素分析、N_2吸附-脱附、XRD、吡啶吸附FTIR、NH_3-TPD等方法考察了改性方法对β分子筛结构及表面酸性的影响。表征结果显示,混捏法改性后La负载量最大,其次为水热改性,乙醇柠檬酸溶液水热处理改性后负载量最小;不同方法改性后催化剂的相对结晶度均减小、比表面积和孔体积均下降、NH_3-TPD总酸量均有所增加。改性β分子筛催化剂的苯与乙烯高空速烷基化反应结果表明,乙醇柠檬酸溶液热处理改性的YR-3催化剂(La加入量2.5%(w))的活性最高,但YR-2催化剂(La加入量2.0%(w))的稳定性最好。     

疏水缔合聚合物HAP在石英砂上的吸附特性研究

针对某油藏条件，选用配方研究筛选出来的疏水缔合聚合物HAP，通过淀粉-碘化镉比色法测定其质量含量，研究了它在石英砂上的静态吸附特性，并与部分水解聚丙烯酰胺HPAM进行对比。实验结果表明：疏水缔合聚合物HAP与部分水解聚丙烯酰胺HPAM在石英砂上的吸附量的倒数与平衡质量含量的倒数之间均呈良好的线性关系，说明均符合Langmuir等温吸附规律；疏水缔合聚合物溶液在石英砂上的最大吸附量显大于部分水解聚丙烯酰胺在石英砂上的最大吸附量；HAP在石英砂上的吸附量在一定范围内随着温度的升高而降低，随着矿化度的增加而增加，分析认为：其主要原因与疏水缔合聚合物特殊的分子结构及其在溶液中的形态有关。实验所得数据对聚合物驱的数值模拟和动态预测等理论研究和现场应用具有指导意义。     

脂肪醇醚磺酸盐和壬基酚醚表面活性剂的吸附性能研究

为研究驱油体系中阴离子-非离子表面活性剂在砂岩表面的吸附滞留问题,分别利用两相滴定法和硫氰酸钴盐比色法研究了非离子表面活性剂TX-10和非离子改性的阴非离子磺酸盐表面活性剂C16EOS在砂岩上的静态吸附性能,并讨论了温度、盐对吸附性能的影响。结果表明同样温度下C16EOS的吸附量高于TX-10,温度上升,吸附量下降;1% CaCl2电解质的加入,使C16EOS和TX-10的吸附量分别增加1.20mg/g和1.06mg/g;等质量浓度混合的表面活性剂体系中C16EOS和TX-10的吸附量均比单一表面活性剂低,65℃时,单一表面活性剂C16EOS和TX-10的吸附量分别为7.87mg/g和7.59mg/g,而混合体系中吸附量则为6.76mg/g和6.48mg/g,说明加入非离子表面活性剂会大幅降低醇醚磺酸盐在砂岩表面的吸附。     

HKUST-1金属有机骨架材料对水溶液中稀土离子的选择性吸附

在水热条件下合成了铜基金属有机骨架材料(HKUST-1),以稀土离子为吸附对象,研究了HKUST-1吸附前后理化性质的变化规律,得到其吸附动力学方程的拟合曲线。结果表明：在25℃和pH=6条件下,HKUST-1对铈离子(Ce³⁺)和镧离子(La³⁺)的最大吸附量分别为234和203 mg/g;在金属离子混合溶液中,对稀土离子(Ce³⁺和La³⁺)的选择性达到87%;吸附过程符合准二级动力学模型。再生后的HKUST-1（HKUST-1-R）对稀土离子的吸附量下降显著,说明HKUST-1吸附稀土离子的过程不仅有离子交换反应,还有络合配位反应。     

疏水缔合聚合物AP的静态吸附特征

实验研究了作为驱油剂的疏水缔合聚合物AP在45℃下的溶液吸附特征。所有吸附等温线均不符合Langmir吸附模式,而呈开口向下、复杂程度不等的双曲线形,即随聚合物平衡浓度的增大,开始阶段吸附量增大,达到最大值后又减小,出现吸附峰。在石英砂上的吸附等温线形状最简单,近似单一的吸附峰略显不对称。在高岭土、膨润土、大庆洗油油砂上的吸附等温线,吸附峰的起始侧出现明显的肩峰。最大吸附量(以μg/g计)分别为2335(膨润土)、1405(高岭土)、168(大庆油砂)、155(石英砂),大庆油砂上出现最大吸附量的聚合物平衡浓度在400-450 mg/L,低于在大庆油田的使用浓度1000 mg/L。高聚合物浓度区吸附量减小的原因,是疏水缔合聚合物在岩石或矿物表面的吸附是多分子层吸附,吸附层内的聚合物分子间发生了疏水缔合,当溶液中聚合物浓度达到并超过临界缔合浓度时,部分聚合物分子脱附进入溶液。肩峰的产生可能与分子内缔合有关。图4表2参5。     

树枝状疏水缔合聚合物的吸附行为

以部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)为对比,研究了溶液浓度、接触时间、石英砂颗粒粒径对树枝状聚合物DHAP溶液吸附量的影响.结果表明:HPAM符合Langmuir等温线吸附和准二级吸附动力学,在石英砂表面进行化学吸附,具有稳定的单分子层吸附特征,单位面积的平衡吸附量为1.17～1.62μg/cm2;树枝状聚合物DHAP符合...     

一种阴/非离子表面活性剂的静态吸附实验研究

研究了阴/非离子两性表面活性剂SHSA-01在S7净砂以及单矿物上的静态吸附规律,采用紫外分光光度法测定吸附前后溶液浓度变化。结果表明,石英石最大吸附量为0.813 mg/g左右,表面活性剂在几种矿物吸附量大小顺序为:石英石钾长石方解石伊利石绿泥石。储层中黏土矿物的含量决定了表面活性剂的吸附程度,沙7净砂对SHSA-01的吸附量随浓度的增加而增加;矿化度越大,吸附量越小;表面活性剂在储层砂上的静态吸附量均随浸泡时间的延长而增加,24 h后吸附量增加相对缓慢。聚合物62210的加入有利于降低SHSA-01的吸附损失,且降低程度较大。     

聚丙烯酰胺在溶液中的尺寸对其在膨润土上吸附量的影响

研究了不同pH值下HPAM在膨润土上的吸附,发现不同pH值下HPAM在膨润土上的吸附量与其在溶液中的分子线团尺寸有关,HPAM在溶液中的分子线团尺寸愈大,其在膨润土上的吸附量愈小。     

硅胶表面聚酰胺-胺的合成及其对Ni2+的吸附

用硅烷偶联剂对硅胶表面进行氨基功能化,利用氨基与丙烯酸甲酯发生的Michael加成反应和乙二胺与酯进行的交换反应在硅胶表面合成了聚酰胺-胺树状大分子(PAMAM-SG);利用红外光谱对PAMAM-SG的结构进行了表征,研究了溶液pH值、ρ(Ni2 )和温度对PAMAM-SG吸附Ni2 能力的影响。结果表明,带有氨基和酯基的PAMAM-SG吸附Ni2 的能力均受到溶液酸碱性的影响,确定的其溶液最佳pH值为4.0~7.0;PAMAM-SG吸附Ni2 的量随ρ(Ni2 )的增大而增加直至平衡,吸附速率随时间的延长而逐渐降低,随温度的升高而增大。在30℃时具有较好的吸附性能,吸附量最大值为38.54 mg/g,各代PAMAM-SG的吸附能力从大到小依次为1.0 G,2.0 G,1.5 G,0.5 G,0 G,-0.5 G。     

GSS 471/TX-100复配体系在水溶液中的行为研究

研究了不同温度下1,4-丁二醇双子琥珀酸二仲辛酯磺酸钠(GSS 471)和异辛基酚聚氧乙烯醚(TX-100)复配物(GSS 471/TX-100)在水中的表面行为、在表面吸附层和混合胶束中的相互作用以及热力学行为,对混合体系中各组分在表面吸附层和胶束中的组成、相互作用参数及热力学参数等进行了分析比较。研究结果表明,温度对复配溶液的临界胶束浓度(cmc12)有较大影响,cmc12均随温度的升高而先增大后减小,而纯组分溶液的临界胶束浓度(cmc)呈单调下降趋势。低温(20℃)有利于在形成胶束能力上以及在表面吸附层中产生正加和增效。胶束中富含TX-100分子,而大部分GSS 471则以游离的形式存在于溶液中。     

有机盐抑制黏土水化膨胀应用

考察了氯化钾在黏土、石英砂表面的吸附量以及甲酸钾和甲酸铵在蒙脱土表面的吸附量,对比研究了有机盐OS500A(含甲酸钾75%)溶液、OS500B(含甲酸铵75%)溶液、氯化钾溶液和清水抑制黏土水化分散的情况。结果表明:无论是氯化钾溶液还是有机盐甲酸钾或甲酸铵溶液,随着盐溶液浓度增大,盐吸附量逐渐增加。当氯化钾溶液质量浓度为160 g/L时,氯化钾在蒙脱土、高岭土和石英砂表面的最大饱和吸附量分别为5.6、2.06和1.57mg;当甲酸盐溶液质量浓度接近100 g/L时,蒙脱土对甲酸钾、甲酸铵的最大吸附量分别为5.51和5.42mg。蒙脱土对有机盐的吸附较易达到饱和,其饱和最大吸附量与无机盐相当。粒度分析结果表明,抑制黏土水化分散能力的强弱顺序为:甲酸铵(OS500B)>甲酸钾(OS500A)>5%氯化钾>清水。用煤油改变岩石表面的润湿性,有助于提高有机盐抑制黏土水化膨胀的作用。用氯化钾复配甲酸盐体系在阜东地区现场应用10口井,保护效果明显。     

化学交联聚乙烯醇的降滤失机理

所研究的化学交联聚乙烯醇 (PVA) ,为PVA与形成共价键的交联剂在 5 0℃、后期 pH值 <5的条件下在水溶液中反应生成的 ,相对分子质量 3.5× 10 5～ 6 .5× 10 5,含有少量杀菌剂和稳定剂。对照化学剂为一种络合交联的PVC ,或称混合交联PVA ,即与水泥干混的PVC加硼酸钠。实验研究结果表明 :加入 0 .4% (BWOC)化学交联PVA可使G级油井水泥浆 10～ 10 0℃的API滤失量降至 5 0mL以下 ,加量增至 0 .6 %时 12 0℃滤失量为 5 4mL ,抗盐 (NaCl)能力可达 80 g/L(75℃数据 ) ,均远优于混合交联PVA ;加入化学交联PVA的水泥浆 ,1分钟滤失量占 30分钟滤失量的 6 0 %以上 ;加量 0 .1%～ 0 .15 %区间滤失量急速下降 ,加量继续增加时滤失量不再明显下降 ;化学交联PVC在水泥颗粒表面的等温吸附符合Langmuir单分子层吸附模型 ;基于达西定律考察滤失量与滤液粘度之间的关系 ,发现化学交联PVA降低滤失量的主要因素不是增粘作用 ,而是滤饼渗透率降低 ,在滤饼下面、过滤介质表面形成一层有一定韧性的完整致密聚合物膜 ,此膜在升温至 12 0℃时仍稳定不变 ,滤失量不显著增大 ,而混合交联PVA形成的膜 ,接近 10 0℃时开始破坏 ,滤失量急剧增大