2-氯乙基三甲基氯化铵CETA作为粘土稳定剂的性能研究

实验测定了2 氯乙基三甲基氯化铵(简称CETA)作为粘土稳定剂的某些性能。随CETA浓度的增大,钙蒙脱石在水中的zeta电位增大,在浓度约为2.5g/L时zeta电位为零,zeta电位增大是CETA吸附的结果。CETA在钙蒙脱土上的饱和吸附量为0.54mmol/g。以乙醇作为基准液,吸附和未吸附CETA的钙蒙脱土粉末上水的相对润湿接触角分别为89.3°和98.1°,吸附CETA使钙蒙脱土的水湿性略有增大。当CETA的吸附量由0逐步增大到0.53mmol/g时,钙蒙脱土的晶层间距由1.5713nm逐渐减小到1.4244nm。页岩在0.1%、0.2%、0.3%的CETA水溶液中的一次、二次回收率,大体上分别相当于在1%、2%、3%KCl水溶液中的相应回收率。CETA作为粘土稳定剂,可用于水基钻井液,油气层防膨处理及阳离子聚合物驱油前的地层预处理。图3表2参10。     

钾离子稳定井壁作用机理研究

研究了钙蒙脱土、钠蒙脱土和钾蒙脱土在清水和7%KCl溶液中的水化膨胀,用X射线衍射仪测定了3种蒙脱土在清水和7%KCl溶液中浸泡后的层间距,结合粘土膨胀机理的最新研究结果,对K 抑制粘土水化膨胀的作用机理进行了探讨.在粘土膨胀实验中发现,KCl溶液在岩心中的渗透速度较清水快,使得在实验前期,岩心在7%KCl溶液中的膨胀高度大于在清水中的膨胀高度,这种现象对井壁稳定是不利的,有必要进行更深入的研究.研究结果表明,在粘土的晶层膨胀阶段,层间阳离子受束缚而不能进行离子交换,因此K 不能有效抑制钠蒙脱土和钙蒙脱土的晶层膨胀;在粘土的渗透膨胀阶段以及完全分散的粘土中,层间阳离子能进行离子交换,K 能有效抑制粘土的渗透膨胀和分散,控制地层造浆.与渗透膨胀相比,粘土的晶层膨胀量低但膨胀压力大,晶层膨胀引起的近井壁地层应力变化对井壁稳定有重要影响.     

气润湿性对蒙脱土性能的影响

实验室自制出的一种氟碳气湿反转剂FC-1可使凝析气藏岩石表面润湿性反转为气润湿性并大幅度增加气藏产量。当气藏岩石表面润湿性改变后,岩石中黏土矿物性能也会发生变化。本文考察了经气湿反转剂FC-1处理前后蒙脱土的性能。实验结果表明:当FC-1质量分数为100%时,100~200目蒙脱土Zeta电位从处理前的-31.70mV升高到-17.27mV,逐渐接近不分散状态;随着FC-1质量分数的升高,蒙脱土的阳离子交换容量急剧下降,当FC-1质量分数为100%时,亚甲基蓝容量MBC从处理前的2.14下降至0.2;FC-1质量分数为100%时,16 h后蒙脱土最大膨胀高度为0.83 mm;SEM、TEM分析结果表明,气湿反转剂FC-1中的含氟烷基已经附着在蒙脱土颗粒表面上,形成一层气湿反转膜,维持了蒙脱土的稳定性能。图7表2参13     

钻井液用CETA的性能评价

新研制的低分子量有机季铵盐粘土稳定剂CE-TA(2-氯乙基三甲基氯化铵)成本低，价格约为NW-1的50％，而且在加量相同时抑制性能与NW-1相当。研究了CETA对页岩回收率、蒙脱土悬浊液ζ电位、蒙脱土浆粒度中值和颗粒比表面积以及钻井液性能的影响，同NW-1进行了对比，测定了CETA在蒙脱土表面的吸附等温线。结果表明，CETA在其加量远低于无机盐抑制剂的情况下，即可获得良好的抑制性；用CETA作抑制剂，可解决以往用KCl作抑制剂影响测井资料解释的难题；CETA可在钻屑表面形成牢固吸附层；CETA对钻井液流变性和滤失性影响不大；吸附量和蒙脱土悬浊液电位的变化表征了CETA确实嵌入了粘土内层，从而引起粘土表面性质的一系列变化。     

MD膜驱剂在蒙脱土及中原油砂上的吸附性能

用静态吸附法研究了MD膜驱剂在蒙脱土及中原油砂上的吸附性能和机理。在pH值为2～12范围内。蒙脱土及中原油砂颗粒对膜驱剂的静电引力随电位降低而增大。蒙脱土离子交换容量大,主要为离子交换吸附．吸附量较大．吸附能垒低,吸附速率大．单位吸附的能量变化不大。中原油砂主要为离子对吸附．吸附量小．有一定能垒．单位吸附放热量较大。     

粘土层间镶嵌金属络合物催化剂——均相催化剂多相化的一种模式

粘土可膨胀层可以为金属络合物插入其层间提供不同层间距的二维空间,它可以容纳较大的反应物分子,金属络合物插入粘土层间是金属络合物催化剂多相化的一种好方法,粘土层间金属络合物催化剂活性和选择性可以同相应的均相金属络合物催化剂相媲美。从多相化催化剂的制备过程,论述了粘土对金属络合物的作用;基于粘土的化学性质和孔结构特征,阐述了粘土微环境对多相化催化剂的影响。混层粘土中有蒙脱土的可膨胀层和云母的不可膨胀层,所以累托土作为粘土层间金属络合物催化剂的担体可以提高多相化催化剂的热稳定性。     

端氨基超支化聚合物泥页岩抑制剂的合成与性能评价

通过丁二酸酐和二乙烯三胺合成了端氨基超支化聚合物(HP-NH_2)泥页岩抑制剂,采用FTIR,~1H NMR,TOFMS等技术对其结构进行了表征;通过线性膨胀和3次滚动回收实验对HP-NH_2抑制剂的抑制性能进行了评价;通过吸附实验、XRD及FTIR分析对HP-NH_2作用于蒙脱土的机理进行了初步研究。实验结果表明,HP-NH_2对泥页岩的水化分散和膨胀具有良好的抑制性能,并随HP-NH_2含量的增加其抑制性能增强。HP-NH_2在蒙脱土表面发生有效吸附,单位吸附量可达0.35 g/g,且可进入蒙脱土晶层间距并通过置换层间水化阳离子将结合水挤出,起到抑制蒙脱土水化膨胀的作用。     

粘土矿物及钻井液电动电位变化规律研究

分析了导致粘土矿物膨胀分散的原因．研究了粘土矿物的电动电位(ζ电位)变化规律；提出了粘土矿物及钻井液电性的转变方法。即有机正电处理剂法、有机正电MMH处理剂法、电解质处理法、非离子型聚合物处理法、调整pH值法等。引起粘土矿物膨胀、分散的因素较多．除取决于组成粘土矿物组分和结构外，还与颗粒表面交换阳离子成分、分散介质性质等有关；粘土矿物的分散、膨胀、收缩、坍塌、渗透等特性均与C电位的大小有密切关系．因此．可用C电位的大小来判断粘土矿物的膨胀、分散性能及钻井液的抑制性能等。只要钻井液的ζ正电位高，对粘土矿物的抑制能力就强．就能达到稳定井眼、提高钻井速度、保护油气层、减少环境污染的目的。研究结果表明，无机盐具有压缩双电层的作用．交换阳离子价越高，水化膜越薄，ζ负电位越小．抑制性增强。反之。交换离子价越低，水化膜越厚，ζ负电位越高，分散性增强；阳离子处理剂具有提高钻井液ζ正电位的作用，能使粘土-水分散体系的电性发生反转；正电胶既可使粘土颗粒电性由负向正转化．又保持粘土-水分散体系的稳定性。通过对膨胀渗透理论与双电位理论研究，认为二者是统一的。     

蒙脱土插层PTT的结晶和热稳定性研究

研究了熔融插层法制备聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)／蒙脱土纳米复合材料的结晶和热性能。结果表明，由于蒙脱土的层状结构，对有机小分子有阻隔作用，当蒙脱土插层PTT热分解时，产生的小分子副产物只能绕过蒙脱土片层，这就减缓了分解产物的释放速率，改善了材料的热稳定性。此外，由于蒙脱土的成核剂作用，能够提高PTT复合材料的结晶速率。     

预交联聚合物/粘土复合物吸水膨胀颗粒流向改变剂LJ-1的研制

所报道的注水砂岩油藏深部调剖用的流向改变剂LJ-1，为吸水膨胀型颗粒状预交联AM三元共聚物／粘土复合物，由3种共聚单体和钠粘土共同反应制成。根据吸水膨胀倍数（m／m）和吸水饱和的凝胶颗粒相对强度等级。反应混合物中单体AM、AA、MMA的质量比为4：1：0．03。单体浓度30％，粘土用量13％，引发剂用量2％，交联剂L2（有机酸铝盐）1．5％。另外还加入稳定剂（有机稀土类化合物）及增韧剂S，溶剂为水，反应温度50℃。JL-1在清水中的吸水膨胀倍数高达80；在矿化度258．6g／L、高钙镁离子含量的油田污水中，吸水膨胀倍数随温度升高而增大，50℃时为40，200℃时为55；吸水饱和的JL1-颗粒均为有弹性的可变形凝胶。将200目的LJ-1在100～300mg／LHPAM溶液中配成0．5％悬浮液，测定一定体积悬浮液前后两次通过5层100目筛网的流动压差之比即韧性指数，平均值为1．17，表明LJ-1颗粒的韧性良好，不易破碎。图5表5参10。     

生物柴油钻井液用有机土的制备

由于生物柴油中组分的分子结构与白油、柴油存在区别,目前市场上常见的有机土不能很好地分散在生物柴油中。以夏子街天然钠基蒙脱土为基土,确定矿浆浓度与插层剂浓度比值为3:1,选取4种有机插层剂(ESDS、SSDS、LSDS、BSDS)对蒙脱土层间的可交换阳离子进行取代,试制出了一种适用于生物柴油钻井液的有机土JHA,其胶体率为98%,制备该有机土的最佳反应温度为70℃,时间为1 h,选择的插层剂为ESDS。将3.0%JHA加入到生物柴油中,钻井液动切力在5 Pa左右, API滤失量在21 mL左右,表现出了良好的提切、降滤失效果,并可抗180℃高温。XRD以及FTIR表征结果表明,蒙脱石层间距明显增大,出现了-CH2-的对称和反对称伸缩振动波峰,表明有机插层剂已经插入到蒙脱土层间。为促进生物柴油在钻井液领域的应用提供了实验基础。     

生物柴油钻井液用有机土的制备

由于生物柴油中组分的分子结构与白油、柴油存在区别,目前市场上常见的有机土不能很好地分散在生物柴油中。以夏子街天然钠基蒙脱土为基土,确定矿浆浓度与插层剂浓度比值为3︰1,选取4种有机插层剂(ESDS、SSDS、LSDS、BSDS)对蒙脱土层间的可交换阳离子进行取代,试制出了一种适用于生物柴油钻井液的有机土JHA,其胶体率为98%,制备该有机土的最佳反应温度为70℃,时间为1 h,选择的插层剂为ESDS。将3.0%JHA加入到生物柴油中,钻井液动切力在5 Pa左右,API滤失量在21 m L左右,表现出了良好的提切、降滤失效果,并可抗180℃高温。XRD以及FTIR表征结果表明,蒙脱石层间距明显增大,出现了—CH2—的对称和反对称伸缩振动波峰,表明有机插层剂已经插入到蒙脱土层间。为促进生物柴油在钻井液领域的应用提供了实验基础。     

用热失重法确定水合粘土水分含量及存在形式

文章以蒙脱土为例，采用热失重法定性定量确定了水合粘土中结合水类型、界限及其相对含量，并与等温吸附法结果进行了对比。结果表明，用该方法得到的水合蒙脱土中各种水分的相对含量及总含水量与等温吸附实验结果相一致。热失重（25~250 ℃）分析结果表明，水合蒙脱土中水分子主要存在自由水、松散吸附结合水、紧密吸附水（强吸附结合水）3种状态，分别对应于25~75 ℃、75~120 ℃、120~230 ℃区间里的失水。从热失重（25~250 ℃）规律来看，仍存在两个明显的转折点p/ps=0.9、0.98，它们为粘土-水体系的两个特征湿度，前者为粘土表面强结合水与松散结合水（渗透结合水）之间的界限，后者为松散结合水与自由水之间的界限，这验证了等温吸附法确定的两个特征湿度及对粘土表面结合水界限划分的正确性。     

高分散纳米0价铁/蒙脱土催化材料的制备

采用常温下KBH4还原铁柱撑蒙脱土,研究制备高分散纳米单质铁/蒙脱土复合材料.实验首先制成铁柱撑蒙脱土,然后用0.5 mol/L的KBH4溶液还原来制备产物,并采用XRD、EDS、SEM、TEM对产物进行了表征.XRD结果表明,经柱撑作用后,蒙脱土的层间距由1.26 nm扩大到1.57 nm;KBH4还原后在2θ=44.75°有铁单质的特征衍射峰,层间粒子尺寸收缩;EDS结果显示铁含量增加且铁颗粒不含B元素;TEM表明,铁粒子高度分散且粒径分布窄,介于30～40nm,研究证实所得材料为纳米0价铁/蒙脱土复合材料.     

一种聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料及其制备方法

公开号 CN 1769338A 公开日 2006．5．10 申请人 中国科学院化学研究所 一种聚乙烯像脱土纳米复合材料及其制备方法，蒙脱土片层部分或全部剥离后，均匀分散在聚乙烯基体中，蒙脱土在纳米复合材料中的含量为1％-10％；所述聚乙烯为α-烯烃与乙烯的共聚物。本发明的制备方法是将乙烯齐聚催化剂负载于蒙脱土层间，原位生成的α-烯烃在蒙脱土层间与乙烯单体共聚得到插层型或剥离型聚乙烯／蒙脱土纳米复合材料，具体是：1）制备蒙脱土载体；2）制备蒙脱土负载乙烯齐聚催化剂；3）蒙脱土负载乙烯齐聚催化剂制备聚乙烯朦脱土纳米复合材料。     

阳离子PDMDAAC粘土稳定剂的研制

在注水开发的油田中，随着注水时间的延长，一部分注水井的注水压力越来越高，有的井甚至注不进水，从而降低水驱效果，影响原油产量及油田的采收率。引起这种现象的主要原因是地层中含有一定的粘土矿物，如高岭石、蒙脱石、伊利石和绿泥石等。蒙脱石由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成，层问表面均为氧层，联结力弱，当与水接触时，水可进入品层之问，晶层表面的可交换阳离子在水中解离扩散，形成扩散双电层，使表面带电，晶层之问相互排斥，产生膨胀，故蒙脱石属膨胀型粘土矿物。高岭石、伊利石和绿泥石或因层问易形成氢键，联结紧密，水不易进入层间，或因阳离子交换容量很小，水引不起膨胀，一般属非膨胀型粘土矿物。在地层流体冲刷下，非膨胀粘土可分散成片状微粒而运移，进入地层孔隙，堵塞喉道，降低地屡渗诱率．     

钾离子稳定井壁机理的研讨

研究了钾离子抑制膨润土和泥页岩水化膨胀的作用机理。钾离子能否进入泥页岩中蒙皂石或伊蒙间层中蒙皂石的硅氧四面体六角环中被固定,主要取决于蒙皂石的组构特征。蒙皂石族典型矿物为蒙脱石、贝得石、绿脱石和皂石,贝得石和皂石的层电荷为四面体电荷,负电荷离钾离子近,对钾离子的静电引力大,钾离子易进入六方晶格被固定。蒙脱石层电荷为八面体电荷,负电荷离钾离子较远,但由伊利石蚀变而成的蒙脱石,由于电荷高,钾离子易被固定,而由火山岩系蚀变而成的蒙脱石,由于电荷低,钾离子很难被固定,仅能成为蒙脱石上的可交换阳离子。此外影响钾离子固定量的因素还包括水溶液中钾离子的浓度及其它盐离子的种类与浓度、地层温度和浸泡时间。钾离子抑制泥页岩永化膨胀的作用机理与泥页岩中所含的矿物组分有关,抑制主要含蒙脱石的膨润土水化膨胀的作用机理与可交换阳离子的种类及浓度有关。     

聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料研究进展

综述了聚丙烯（PP）／蒙脱土（MMt）纳米复合材料的制备，蒙脱土有机化处理，插层方法以及PP／MMt纳米复合材料的力学性能、结晶性能等研究进展。有机改性剂可促使蒙脱土片层间距增大，有利于聚丙烯长链插入其间；极性相容剂增加了MMt与PP基体相容性及MMt在PP基质中的分散性，提高界面粘结和力学性能。纳米蒙脱土具有异相成核作用，但结晶速度受蒙脱土片层间距及PP基质等多种因素影响。     

有机蒙脱土的制备及插层剂的选择

以蒙脱土为原料 ,用季铵盐、有机胺盐作为插层剂与蒙脱土层间的离子进行交换 ,并且利用不同的插层方法 ,在不同的介质中制备出一系列有机蒙脱土。经红外光谱和X射线衍射表明 ,有机插层剂已进入蒙脱土的层间 ,有机蒙脱土的层间距由 1.2nm增加到 1.4～ 2 .3nm。对有机蒙脱土在甲苯中的流变行为进行了研究 ,发现改性蒙脱土能在甲苯中膨润。研究表明 ,以十八烷基胺盐酸盐为插层剂 ,利用水作介质得到的有机蒙脱土综合效果最好。     

聚(苯乙烯-b-丙烯酰胺)/有机蒙脱土纳米复合材料的合成及表征

 采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合法合成两亲性聚(苯乙烯-b-丙烯酰胺)(P(St-b-Am))的过程中，为改善嵌段聚合物的热稳定性能，添加有机蒙脱土(O-MMT)，成功制备了两亲性纳米复合材料P(St-b-Am)/O-MMT。通过GPC、IR、XRD、TEM、TG测试表明，采用RAFT法能有效控制PSt/O-MMT大分子链转移剂中聚苯乙烯(PSt)的相对分子质量及其分布，其聚合分散度PDI<1.3；由于蒙脱土片层以纳米级分散在两亲性聚合物基体中形成了纳米复合材料，从而有效提高了P(St-b-Am)/O-MMT的热稳定性能。