表面具有不同官能团的可分散二氧化硅纳米微粒对钻井液滤失性能的影响*

目前不同类型的硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅在水基钻井液中的降滤失性研究尚不十分充分,其与商用降滤失剂的配伍性也有待进一步研究。因此,本文通过API滤失实验分别研究了带有氨基、双键和环氧基团的纳米二氧化硅(分别记作SiO_2-A、SiO_2-D和SiO_2-E)与商用降滤失剂(酚醛树脂、磺化沥青、低黏度CMC和腐殖酸钾)复配后对水基钻井液滤失量的影响及它们的配伍性。借助红外光谱仪、透射电子显微镜和接触角测量仪分别研究了3种表面修饰剂的分子结构、二氧化硅纳米微粒的形貌及纳米微粒的亲/疏水性能。研究结果表明,SiO_2-D与低黏度CMC和腐殖酸钾分别按质量比2∶1和1∶1复配后钻井液滤失量较单独使用商用降滤失剂分别减少41%和29%。180℃老化后,SiO_2-D与腐殖酸钾之间仍具有较好的配伍性,其滤失量与单独使用腐殖酸钾相比减少28%。SiO_2-D与腐殖酸钾之间较好配伍性的原因在于腐殖酸钾含有的极性基团(如—OH、—OCH_3、=CO等)能与SiO_2-D表面的羟基进行氢键吸附,能够较好地稳定钻井液黏度,合理保持钻井液中固相粒子的粒径分布,在滤失过程中形成薄而致密的泥饼,从而有效地控制钻井液的API滤失量。图24表2参30     

酸渣用作驱油剂的室内实验研究

酸渣为生产驱油剂石油磺酸盐时产生的废料，通过一系列化学反应后，发现酸渣主要由未磺化油、硫酸以及磺酸组成。利用酸渣中大量的硫酸与十八烯烃进行马氏加成反应实验，结果表明：酸渣与十八烯最佳质量配比为1∶0.6；反应时间6 h后，可得到界面张力为8.8×10^-2mN/m的阴离子型表面活性剂；再与石油磺酸盐5∶5(质量比)复配后，界面张力可以达到10^-3mN/m。岩心驱替实验表明，水驱岩心至含水率为98%后，注入0.5 PV的石油磺酸盐与处理后酸渣复配体系可提高驱油效率18.53%，与石油磺酸盐的驱油效率(19.26%)相当。该实验为酸渣再利用提供了可行的思路。     

糠醛渣基水煤浆添加剂对低阶煤成浆性能的影响与作用机制

将糠醛渣经苯酚液化和硫酸磺化改性,制备了糠醛渣基水煤浆添加剂(FRS);探讨了FRS的磺化条件对低阶煤种成浆性能的影响;系统比较了FRS与3种市售添加剂(NDF、ASDF、ZM-19)的表面官能团、磺化度、相对分子质量、Zeta电位、与煤表面的接触角等特性;分析了添加剂对水煤浆的表观黏度、流动性、稳定性方面的影响;提出了FRS与煤粒表面的作用机制。结果表明:糠醛渣的最佳磺化工艺条件为糠醛渣液化物4.0 g、浓硫酸4.0 mL、磺化温度100℃、磺化时间1.5 h;4种添加剂均含有亲水性的官能团(-OH和-SO_3H)及疏水性的芳环,其Zeta电位绝对值与磺化度的变化趋势一致;FRS与煤表面的接触角最小,润湿性最好。在难成浆煤种的制浆质量分数58%、添加剂占煤粉质量0.2%时,FRS对水煤浆的稳定性最好,原因在于FRS使煤粒表面以水化膜彼此分开,提高了水煤浆的稳定性。     

糠醛渣基水煤浆添加剂对低阶煤的成浆性能的影响与作用机制

将糠醛渣经苯酚液化和硫酸磺化改性,制备了糠醛渣基水煤浆添加剂(FRS);探讨了FRS的磺化条件对低阶煤种成浆性能的影响;系统比较了FRS与3种市售添加剂(NDF、ASDF、ZM-19)的表面官能团、磺化度、相对分子质量、Zeta电位、与煤表面的接触角等特性;分析了添加剂对水煤浆的表观黏度、流动性、稳定性方面的影响;提出了FRS与煤粒表面的作用机制。结果表明：糠醛渣的最佳磺化工艺条件为糠醛渣液化物4.0 g、浓硫酸4.0 mL、磺化温度100 ℃、磺化时间1.5 h;4种添加剂均含有亲水性的官能团(-OH和-SO3H)及疏水性的芳环,其Zeta电位绝对值与磺化度的变化趋势一致;FRS与煤表面的接触角最小,润湿性最好。在难成浆煤种的制浆质量分数58%、添加剂占煤粉质量0.2%时,FRS对水煤浆的稳定性最好,原因在于FRS使煤粒表面以水化膜彼此分开,提高了水煤浆的稳定性。     

油溶性聚苯胺的合成及其防锈性能研究

结合有机质子酸掺杂,通过化学氧化聚合的方法得到了油溶性的聚苯胺。得到的聚苯胺在Ⅰ类基础油中有良好的溶解分散性能和贮藏稳定性。防锈测试结果表明,油溶性的聚苯胺与合适添加剂复配后,表现出十分优异的防锈性能,与黏度指数改进剂OCP复配(即提高油品体系黏度),能显著提高润滑油的电化学性能;与羊毛脂镁皂复配,在<10%的总加剂量下,盐雾防锈期能达到15天。     

改性磺化酚醛树脂性能的室内评价

高聚物降滤失剂改性磺化酚醛树脂是由磺化酚醛树脂与腐殖酸在一定条件下磺化共聚制成。对改性磺化酚醛树脂在淡水、盐水钻井液中的抗盐性、抗温性及降滤失性进行了评价。改性磺化酚醛树脂的最优加量为5％,它与其它增粘剂配合使用,抗盐达15％。改性磺化酚醛树脂抗温达200℃,随温度升高降滤失能力增强,温度为150℃时改性磺化酚醛树脂的降滤失效果最佳,改性磺化酚醛树脂的降滤失性能优于SLSP,高温时其钻井液形成的滤饼薄而致密。     

新型磺化腐植酸钻井液添加剂的研究

采用一种新型磺化剂——对羟基苯磺酸钠通过一种新工艺一步合成了纳米级磺化腐植酸，其粒径为27.66nm。对其制备工艺、降黏与降滤失性、抗高温性和配伍性进行了优选和考察。优选出了最佳磺化工艺：风化煤与对羟基苯磺酸钠的质量比为1：1，反应温度为100℃，反应时间为1h。该新型磺化腐植酸降黏率可达53．5％，抗温可达150℃，并具有良好的降滤失性和配伍性，当其加量为1％时，与0．15％四甲基溴化胺的复配效果最好。采用XRD、IR、TG、TEM等测试手段对产品的结构性能进行了表征，与其它方法获得的磺化腐植酸的比较结果表明，该新型磺化腐植酸得到了更深度的磺化，其晶格化程度高，并且有磺化的特征峰出现，其综合性能更优。理论分析了该新型磺化腐植酸的降黏和降滤失机理，通过TEM表征做了进一步论证。     

将石油磺酸盐产品中未磺化油转变为石油羧酸盐的研究

将石油磺酸盐产品中未磺化油分离后进行氧化、皂化反应,表面活性剂产率提高25%以上,得到的石油羧酸盐与石油磺酸盐产品进行复配,在Na2CO3含量6数12 g/L及复配表面活性剂含量1数3 g/L的范围内,复配体系与大庆原油间可以形成超低界面张力。考虑到石油磺酸盐产品在分离未磺化油后活性会下降,又进行了将含有未磺化油的石油磺酸盐产品直接氧化的研究,得到石油羧酸盐和石油磺酸盐的混合产物,活性物含量提高8%以上,未反应油含量降低10%左右,氧化后界面活性得到保持或略有改善。用氧化后的产物配成的三元复合体系具有很好的界面活性长期稳定性,在6个月的贮存测试期间均保持了初始时10-4m N/m数量级的超低界面张力。     

4B酸合成工艺的研究

以对硝基甲苯为原料经还原、磺化两步反应合成 4 B酸。通过正交试验确定最佳工艺条件为磺化温度 1 75℃ ,硫酸与对甲苯胺的摩尔比为 1 .1∶ 1 ,活性炭用量 3g,分出反应生成的水。在优化条件下 ,磺化收率达到93.7% ,4 B酸的总收率达到 83.3% ,产品纯度为 98%。产品经元素分析、高效液相色谱分析证实了它的结构和纯度     

稠油磺酸盐及其对稠油的乳化降粘性能研究

乳化降粘开采稠油是一项提高稠油采收率的新技术,开发廉价高效的乳化降粘剂是该技术的关键。以大庆黑帝庙稠油为原料,发烟硫酸为磺化剂,合成了稠油磺酸盐。考察了酸烃比、反应温度、反应时间对磺化反应的影响。确定了磺化反应的最佳工艺条件为：酸烃比1．6：1,反应温度为50℃-55℃,反应时间为2h。测试了其对稠油的乳化降粘性能,结果表明,35℃时,稠油磺酸盐对稠油具有较好的乳化降粘效果,降粘率达90％以上。复配后效果更佳,且具有较好的适用性。