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。     

3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵合成过程的汽提工艺研究

研究了以三甲胺、浓盐酸和环氧氯丙烷(ECH)为原料合成3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CHPTMA)的精制工艺,分析了水蒸汽与反应液的进料比(气液比)、物料温度、真空度、蒸汽压力等对CHPTMA产品精制的影响,通过试验确定了CHPTMA的精制工艺条件为室温进料、真空度0.070～0.075 MPa、气液比1.55～1.65、蒸汽压力0.3 MPa。小试合成的CHPTMA含量为48％～52％,反应液中有机杂质DCH不大于20×10~(-6)。     

丙烯酰胺与2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵在柠檬酸钾溶液中的沉淀聚合

以(NH4)2S2O8-Na2SO3为氧化还原引发剂,通过非离子单体丙烯酰胺(AM)与阳离子单体2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)在柠檬酸钾溶液中的沉淀聚合,制备了阳离子聚电解质聚(2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺)[P(DMC-AM)]。利用溶解度参数原理,得知聚合物[P(DMC-AM)]在柠檬酸钾溶液中的溶解量远小于单体的溶解量,同时探讨了聚合物[P(DMC-AM)]在柠檬酸钾溶液中沉淀分离的机理。通过考察单体总转化率的影响因素,得到最佳的反应条件:柠檬酸钾质量分数57%,m((NH4)2S2O8)∶m(Na2SO3)=1∶1,引发剂总质量分数0.10%,单体总质量分数3%,单体配比m(DMC)∶m(AM)=3∶1,反应温度50℃,反应时间2h。在此条件下,DMC和AM的总转化率为86.4%。通过红外光谱分析验证,所得聚合物为[P(DMC-AM)]。     

等离子体引发丙烯酰胺与2-甲基-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵水溶液聚合

研究了等离子体引发丙烯酰胺(AM)和2-甲基-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)水溶液聚合制备线性阳离子聚电解质的工艺方法。测定了不同反应压力下反应液的沸点,得到最佳的反应压力为133Pa;优化了引发聚合的条件:放电时间40s、放电功率60W、反应溶液pH=4.5、w(AM+DMC)=30%、m(AM)∶m(DMC)=1∶1、聚合时间24h、聚合温度40℃。在优化条件下,聚合物的最高特性粘数为966cm3/g。探索了等离子体引发AM-DMC水溶液聚合的机理:AM与水溶液中H+结合形成的HAM自由基起引发作用,进而与AM或DMC单体进行反应,生成线性聚合物。     

甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的高效液相色谱分析方法

采用Acclaim~(TM) Surfactant Plus色谱柱(4.6 mm×250 mm×5μm)和紫外检测器,研究了测定甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)含量的高效液相色谱分析方法,流动相为0.1 mol/L的乙酸铵溶液-乙腈(用乙酸调至pH至5.00),检测波长为210 nm、柱温为30℃。实验结果表明,在50~250 mg/L范围内,DMC的质量浓度与峰面积呈现良好的线性关系,相关系数为0.999 4,平均加标回收率为91.3%~108.4%,相对标准偏差为0.25%~0.34%,检出限为0.050 5 mg/L。该方法快速、准确、重现性高,可用于科研及生产领域中DMC的定性定量分析。     

丙烯酰胺-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵反相乳液聚合的工艺条件

采用氧化还原引发剂,反相乳液聚合法制备了丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)的共聚物。较佳工艺条件为:采用Span-80/Tween-80作为乳化剂,用量7.3%,引发剂为K_2S_2O_8/ CH_3NaO_3S·2H_2O,用量0.020%,w(总单体)=45%,n(AM):n(DMC)=9:1,油水质量比1:2,反应时间4h。在上述条件下,产物M_η可达3.392×10~6,单体转化率达97.2%。采用FT-IR对产物的结构进行了表征,并利用粒度分布仪对反相乳液粒子的粒度分布和乳液稳定性进行了分析。     

2，3-环氧丙基三甲基氯化铵的合成

以环氧氯丙烷(EPIC)和三甲胺(TMA)为原料,常温下合成了活性中间体2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)。采用单因素实验分别考察了三甲胺用量、反应温度以及总反应时间对产物收率的影响,并采用正交实验法对实验条件进行了优化。GTA最佳合成工艺条件为:n(TMA):n(EPIC)=0.25:1,反应温度25℃,总反应时间6.5 h,在此条件下GTA收率可达78.6%。     

丙烯酰胺－三甲基烯丙基氯化铵共聚物的合成及性能

由丙烯酰胺和三甲基烯丙基氯化铵合成了阳离子型共聚物，对合成配方及合成反应条件进行了考察，按最佳配方和最佳反应条件制得的共聚物在室内性能评价中显示了良好的防粘土膨胀、抗温、抗盐等性能。     

反相乳液聚合法制备丙烯酰胺-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵共聚物絮凝剂

用壬基酚聚氧化乙烯醚作乳化剂 ,偶氮二异丁腈过氧化苯甲酰为引发剂 ,煤油为油相介质 ,对丙烯酰胺(AM)丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵盐 (AQ)的反相乳液共聚系统进行初步研究。乳化综合效果以共聚温度 2 9℃ ,乳化剂质量分数 1 1 %～ 1 3 %时最好 ;产物对中国管道二公司生化污泥处理絮凝结果表明 ,在单体总质量分数为 40 % ,AM/AQ(摩尔比 ) =4∶ 6时上清液最多 ,絮团大、滤饼含水率低 ,处理后 SS值较理想     

氯化3-氯-2-羟丙基三甲基铵的合成

研究了三甲胺盐酸盐与环氧氯丙烷在乙醇水溶液中反应生成氯化3 氯 2 羟丙基三甲基铵的工艺条件, 通过正交实验得到的较佳工艺条件为:反应液pH值8～9,反应温度35℃;环氧氯丙烷/三甲胺盐酸盐(摩尔 比)=0.95∶1;反应时间1h。在此条件下,产率达到91%。     

新型低聚季铵盐阳离子粘土稳定剂的研制及评价

以三甲胺与环氧氯丙烷为原料,通过季铵盐烷基化和低聚化反应,合成出低聚季铵盐阳离子粘土稳定剂CPCS。确定最佳合成条件如下：n（三甲胺）：n（环氧氯丙烷）=1：1．2,反应温度60℃,反应时间3h,pH为1。选用三氟化硼-乙醚为催化剂、甲醇为增溶剂。通过离心法对产品防膨性能进行评价,以新疆油田含钾离子膨润土为评价用膨润土,现场性能评价结果表明,CPCS含量不高于1％时防膨率可达到90％以上。     

低渗水敏油藏黏土稳定剂KS-1的性能

胜利油区90%以上低渗砂岩油藏有不同程度的水敏性,其中42.1%属中强水敏。针对低渗水敏性油藏研发的黏土稳定剂KS-1,为齐聚物型有机聚季铵盐,相对分子质量适中,为3000~5000。该剂与胜利油区矿化度0.917~14.4 g/L的各种注入水(清水和污水)配伍。使用气测渗透率3.2×10-3~27.1×10-3μm2的中等和强水敏储层岩心,以2%KCl溶液渗透率为基准,考察以5 PV KS-1溶液处理后再注入30 PV注入水及蒸馏水时的渗透率保留率,结果表明当KS-1质量分数≥0.68%时,保留率均>90%,最高达99.5%,而岩心未经KS-1处理时保留率仅5.4%~64.3%;25℃和90℃下的实验结果相差很小;经KS-1处理的极强和中强水敏岩心中注入100 PV蒸馏水时,渗透率保留率在90%以上,蒸馏水注入量达300 PV时在82%以上,表明KS-1抗冲刷能力强。KS-1质量分数为0.34%或KS-1溶液注入量为2 PV时,黏土稳定效果差。图2表2参5。     

AM／AMPS／MAA／DADMAC四元共聚物的合成与性能

采用氧化－还原引发体系合成丙烯酰胺／2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸／甲基丙烯酸／二烯丙基二甲基氯化铵四元共聚物作为钻井液处理剂。初步评价此四元共聚物的泥浆性能,结果表明,AM／AMPS／MAA／DADMAC四元共聚物具有较好的降滤失和耐温性能,较强的抗盐能力,及较好的防塌效果。     

阳离子聚多糖MM-1作为驱油剂的物化性能研究

测定了水溶性阳离子聚多糖（季铵基聚多糖）MS—1在粒径0．175～0．246mm的洗油油砂上的静态溶液吸附量，吸附等温线符合Langmuir吸附规律，温度对吸附量的影响小，25℃吸附量略大于60℃吸附量；MM-1的饱和吸附量远大于HPAM．25℃和60℃时分别为1592．1和1513.6μg／g。MM—1在油砂上的吸附量在pH=7．0时有最大值，随电解质硫酸钠加入量的增大（W44％）或MM-1阳离子度的增大（≤0．40）而不断增大并趋于平衡值。对产生以上实验结果的原因作了解释。在60℃吸附MM．1后分离出的油砂在蒸馏水中的zeta电位，随MM-1阳离子度的增大（0．05～0．40）而增大，由负值变正值．阳离子度为0．125时为零。MM-1在溶液中与原油和油砂的相互作用放热，放热量随MM-1浓度增大而增大，分别在浓度1．0g／L（与原油）和10g／L（与油砂）时出现最大值，此后趋于恒定。图8参14。     

MD-1膜驱剂在油砂表面的吸附及润湿性研究

分子沉积(MD)膜驱油是提高原油采收率的一种新方法。在题示实验研究中所用MD膜驱剂MD 1是一种分析纯单分子双季铵盐,油砂未洗油,取自辽河兴隆台109井。介绍了溴百里酚蓝为指示剂测定水溶液中MD 1质量浓度的方法,在10～300mg/L范围内溶液吸光度与浓度之间有良好的线性关系。MD 1在油砂上的吸附很快,在25℃下4h即基本达到平衡,吸附量随MD 1溶液pH值升高而增大,pH值在2～4之间时增加快,在4～9之间时增加慢,在9～12之间时又增加快,由此确定吸附主要是静电作用的结果,油砂表面的电荷性质和电荷量是决定吸附的主要因素。吸附等温线符合Langmuir定律,即为单分子层吸附,计算求得25℃和40℃时饱和吸附量分别为13.04和12.68mg/g油砂,吸附热为-15.2kJ/mol。在吸附MD 1后的油砂上汽油的相对接触角由43.68°增大至49.56°,油砂表面亲油性减弱,亲水性增强。在油砂上吸附成膜时放热,成膜表面润湿性改变,是MD膜驱剂提高原油采收率的2个重要因素。图4表1参12。     

油砂的ζ电位对MD-1膜驱剂吸附的影响及吸附动力学和热力学研究

采用静态吸附法研究了不同pH值下MD 1膜驱剂在大庆主力油藏洗油油砂上的吸附特性。实验结果表明油砂悬浮液的pH值明显影响油砂粒子表面的带电性,大庆主力油藏油砂的pHzpc=2.58,pH<2.58时油砂的表面带正电,pH>2.58时,油砂的表面带负电,且pH值越高,表面负电荷越多。油砂对MD 1膜驱剂的饱和吸附量As随ζ电位的降低很快增加,电位是决定吸附的主要因素。当ζ电位降到一定值(约为-60mV)以下时,饱和吸附量As几乎不再随ζ电位的降低而变化。吸附动力学研究表明,油砂颗粒表面电位越低,对MD 1膜驱剂的吸附活化能越小,要克服的吸附势能垒越低,吸附MD 1膜驱剂的速度越快,吸附MD 1膜驱剂的静电作用越强。温度对吸附速率影响不大。吸附热力学研究表明,吸附过程是自发且放热的,而且放热很大,pH=10.03时ΔH=-79.33kJ/mol,pH=4.04时ΔH=-38.84kJ/mol。pH值越高,放出的热越多,吸附后体系越稳定。pH越高,油砂表面电荷量越大,越有利于MD 1膜驱剂的吸附。图5表2参14。     

MD-1膜驱剂在石英砂和蒙脱土颗粒上吸附的光谱学表征

采用FT-IR和XRD方法，与阳离子表面活性剂CTAB对比，研究了MD-1膜驱剂(一种单分子双季铵盐)在石英和蒙脱石表面的吸附。给出了吸附前后两种矿物的FT-IR和XRD谱图，分析指认了各红外特征吸收峰，由X射线衍射峰强度计算了晶层间距d(100)。在石英上CTAB有微量吸附，而IR检测不出MD-1的吸附，CTAB和MD-1基本上不引起石英d(100)的改变。在蒙脱石上MD-1只发生单层吸附，其吸附量较CTAB小，MD-1的吸附使蒙脱石吸附水减少，d(100)从1．545nm减小至1．399nm，CTAB的吸附也使蒙脱石的吸附水减少，但使d(100)增大到1．952nm。因此，MD-1抑制粘土膨胀的能力比CTAB强。图6表1参7。