本論文主要以多胺為原料,合成多羥基小分子胺,采用防膨?qū)嶒?yàn)、縮膨?qū)嶒?yàn)、線性膨脹率以及粘土水化實(shí)驗(yàn)對(duì)所合成的產(chǎn)物在油田水基工作液中的應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)并篩選出適宜的抑制劑,通過熱重分析、激光粒度分析、掃描電鏡、紅外光譜及Zeta電位等分析方法探究其抑制機(jī)理。（1）乙二胺與環(huán)氧丙醇摩爾比為1:3,反應(yīng)介質(zhì)為丙酮,即產(chǎn)物EGP-2,濃度為0.3%時(shí)對(duì)粘土水化膨脹的抑制效果最佳。防膨?qū)嶒?yàn)與縮膨?qū)嶒?yàn)結(jié)果表明:0.3%EGP-2防膨率與縮膨率是最高的,對(duì)粘土抑制性最強(qiáng);將定量粘土加入不同濃度EGP-2水溶液后,粘土膨脹體積均顯著減小,耐水洗率得到顯著提高;線性膨脹率測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了之前的結(jié)論,在0.3%EGP-2水溶液中,線性膨脹率低至26.98%,該產(chǎn)物對(duì)粘土具有良好的抑制性能。在水基鉆井液中加入EGP-2,有效改善了各類鉆井液的流變性能參數(shù),降低濾失量,增強(qiáng)鉆井液對(duì)巖屑的懸浮力,EGP-2與CMC、復(fù)合膠粉、改性淀粉以及KD-03具有良好的配伍性;壓裂液性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)表明,合成產(chǎn)物EGP-2在壓裂液中性能優(yōu)良,壓裂液與EGP-2混合后,混合液對(duì)粘土的膨脹率均有了明顯的降低,進(jìn)一步增強(qiáng)了瓜膠膠液的... 

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

各類粘土礦物結(jié)構(gòu)示意圖

第一章緒論5粘土礦物的表面水化和滲透水化影響因素主要有：陽離子交換時(shí)離子的組成、地層的粘土礦物類型以及水介質(zhì)的離子組成和濃度。因此在實(shí)際應(yīng)用中，鉆井時(shí)水基鉆井液與泥頁巖接觸，表面水化是第一階段，在第一階段里伴隨著離子水化，當(dāng)表面水化和離子水化完成后，第二階段是滲透水化[43]。1.2.4粘土抑制劑種類及特點(diǎn)抑制劑的定義是：能夠抑制粘土水化及分散的處理劑。根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研水基鉆井液頁巖抑制劑的發(fā)展歷史來看，多種抑制劑用于處理水敏性頁巖。根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)抑制劑分為以下幾類：（1）按化學(xué)組成分類如圖1-2所示：①無機(jī)類頁巖抑制劑有硅酸鹽類、無機(jī)鹽類及無機(jī)正電膠類。這幾類抑制劑的特點(diǎn)是：硅酸鹽應(yīng)用較廣泛，在溶液中，復(fù)雜的聚合物是它主要的存在形式。硅酸鹽的抑制機(jī)理是與頁巖發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生凝膠，在膠結(jié)作用下，通過封固頁巖，從而達(dá)到提高泥頁巖成膜效率的目的，壓力傳遞得到有效控制，穩(wěn)定井壁，常用的硅酸鹽是硅酸鈉[44]；無機(jī)鹽類頁巖抑制劑抑制原理是：由于陽離子交換的機(jī)制有效地抑制了粘土的膨脹。但在油田環(huán)境中也會(huì)因大量無機(jī)鹽的使用而造成一定的污染，同時(shí)水基鉆井液體系中的其它添加劑與無機(jī)鹽的配伍性差[45]；無機(jī)正電膠(MMH)類抑制劑機(jī)理是：在鉆井液中，MMH迅速分散溶解，同時(shí)與帶負(fù)電的粘土顆粒相結(jié)合形成正電膠鉆井液體系[46]。②有機(jī)類頁巖抑制劑主要包括聚合醇類、瀝青類及腐殖酸類等。這幾類抑制劑的特點(diǎn)是：聚合醇類的抑制劑主要有聚丙二醇、聚乙二醇和聚丙三醇等，該抑制劑屬于非離子表面活性劑，不能有效抑制破碎性低層、鹽膏層以及水敏性地層的坍塌；瀝青類抑制劑是將瀝青經(jīng)過化學(xué)處理，所制備的產(chǎn)物對(duì)頁巖膨脹具有抑制性能；腐殖酸類抑制劑：在鋁鹽的催化作用下，腐殖酸與甲基硅醇通過縮合反應(yīng)產(chǎn)成

衾胱佑謝?酆銜?和聚胺類，這兩類頁巖抑制劑的特點(diǎn)如下：有機(jī)陽離子聚合粘土抑制劑是季氮原子在主鏈或側(cè)鏈上，含有氮、磷、硫的聚合物。在水中，這類聚合物會(huì)解離出高正電價(jià)的高分子陽離子，將粘土表面的負(fù)電荷中和掉，從而抑制粘土的膨脹；聚胺類抑制劑機(jī)理是：在粘土表面聚胺發(fā)生一定作用，同時(shí)聚胺經(jīng)過粘土夾層，在陽離子交換作用下，帶水化膜的陽離子被吸附在粘土上，粘土上的部分負(fù)電荷被中和掉，粘土的親水能力被降低；同時(shí)在多點(diǎn)鏈接作用下，粘土中相鄰的粘土晶片被束縛在一起，晶格膨脹得到了有效的抑制[50,51]。圖1-3按分子量大小粘土抑制劑的分類上述粘土抑制劑在解決世界各油田的泥頁巖水化膨脹、分散導(dǎo)致的井壁失穩(wěn)中均發(fā)揮了各自的作用。然而，在實(shí)際鉆井應(yīng)用中一些不足以及其他局限性在前述的泥頁巖抑制劑仍廣泛存在。例如在水基鉆井液中加入硅酸鹽，體系流變性發(fā)生較大變化，難以調(diào)控；不利于保護(hù)環(huán)境是瀝青類抑制劑的劣勢(shì)等[52]。1.3胺類粘土抑制劑發(fā)展方向?yàn)榱四軌蛴行б种颇囗搸r的水化膨脹，各類化學(xué)處理劑被廣泛應(yīng)用于鉆井作業(yè)中，不同的處理劑其抑制機(jī)理也各不相同。鉆井液中抑制劑的主要機(jī)理是以陽離子交換為基礎(chǔ)，由于粘土表面帶有負(fù)電荷，因此陽離子抑制劑能夠吸附在其表面，從而表現(xiàn)出比傳統(tǒng)陰離子類抑制劑更好的效果，然而在環(huán)境敏感地區(qū)鉆井中，該類抑制劑由于較大的毒性，限制了它的應(yīng)用。胺類頁巖抑制劑的發(fā)展過程如圖1-4所示。


本文編號(hào)：3363235