粘土稳定剂的合成研究 毕业论文

《粘土稳定剂的合成研究 毕业论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、粘土稳定剂的合成研究摘要本文以粘土稳定剂合成技术为研究对象，对以环氧氯丙烷和二甲胺为原料的主链型粘土稳定剂的合成进行了室内合成研究，主要考察了环氧氯丙烷—二甲胺共聚物粘土稳定剂的最佳聚合反应时间、反应温度、滴加温度及单体摩尔比。实验结果表明：以环氧氯丙烷和二甲胺为原料合成阳离子聚合物粘土稳定剂最佳反应时间是5h，反应温度为75℃，滴加温度35℃，单体摩尔比为1:1；最佳条件下合成的产品对粘土的膨胀有较好的抑制效果，其中1000mg/L的粘土稳定剂溶液的最好防膨率可达到50.00%，3000mg/L的粘土

2、稳定剂溶液的最好防膨率可达到67.86%；产品的环氧值均接近于零，认为在反应过程中环氧氯丙烷全部开环。通过对粘土稳定剂进行室内性能评价表明该粘土稳定剂具有良好的抑制粘土水化膨胀能力，是一种理想的长效粘土稳定剂。关键词：粘土稳定剂；扩散双电层；防膨率；溶液聚合25目录第一章文献综述11.1粘土概述21.2粘土膨胀对油田造成的危害41.3粘土防膨剂的作用机理61.4粘土稳定剂的种类71.5粘土稳定剂的国内外发展现状11第二章实验部分162.1实验药品和仪器162.2合成实验原理及步骤162.3产品性能的测定

3、17第三章实验结果及讨论203.1影响因素的确定203.2结果与讨论20第四章结论24致谢25参考文献2625第一章文献综述地层中常含有一定数量的粘土矿物，主要有高岭石、蒙脱石、伊利石和绿泥石。这些粘土矿物多由硅氧四面体和铝氧八面体组成，层间表面均为氧层，联结力弱。当与水接触时，水可进入晶层之间，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。粘土在注水、酸化、水力压裂、砾石充填过程中碰到水或水基物质发生阳离子交换，使表面带电，晶层之间相互排斥，就会产生膨胀。然后进一步分散（如蒙脱石、绿泥石）或直

4、接分散（如高岭石、伊利石）成直径小于10µm的细小微粒[1]，在水流的冲力下开始移动。粘土膨胀和微粒的移动会降低地层的渗透率或堵塞储层通道，这都会减少油井的产量，造成油气层损害，严重损害油管线和油泵，使采油井减产或丧失产能，使注水井达不到配注水平或注不进水。用粘土稳定剂进行预防性处理可有效地防止或减轻粘土膨胀和运移给油层带来的损害。国外五十年代就认识到了储层中粘土矿物的危害性并展开了防止粘土损害储层的研究工作。几十年来先后开发了无机盐、无机聚合物、阳离子表面活性剂、非离子有机聚合物和阳离子有机聚合物等五

5、种类型的粘土稳定剂。其中阳离子聚合物粘土稳定剂的研究和应用成果最为丰硕，目前已形成了比较完整的系列。对温度、浓度、携带液类型、分子量等影响粘土稳定剂效果的因素已有较多的研究，对其作用机理也作了广泛的研究[2]。粘土膨胀的原因是粘土矿物中可交换的阳离子在水中发生了阳离子取代，如Al3+被Mg2+取代，Si4+被Al3+取代等，使粘土晶层片状结构表面带有负电，由于静电斥力，带负电的片状结构自行分开而引起粘土膨胀。防止粘土膨胀的方法基本上有两类：第一类主要用阳离子如氢、钾、钙、磷、硫等把粘土矿物从可膨胀的粘土

6、变成相对不膨胀的粘土，或者是中和、减少粘土表面的负电性；第二类主要用有机硅烷、有机硅烷酯、胶质沥青质与粘土表面的羟基（由粘土矿物表面的氧原子与水作用产生）作用，使粘土表面形成亲油表面，抑制它在水中的膨胀。粘土矿物的水化膨胀和分散运移是造成油气层损害的主要原因之一，众多油田科研工作人员开始研究适合我国国情的新型阳离子聚合物粘土稳定剂来抑制粘土的膨胀，从而减少其对油田所造成的危害。本文简要介绍了粘土的基本结构、粘土膨胀的原因、阳离子聚合物粘土稳定剂环氧氯丙烷-二甲胺共聚物的合成、粘土稳定剂的检验措施以及在环

7、氧氯丙烷-二甲胺共聚物合成过程中该反应的反应温度、滴加温度、反应时间、原料摩尔比对粘土稳定剂防止粘土矿物膨胀的效果的影响。1.1粘土概述粘土是粘土矿物的总称[3]25。地层中的粘土矿物主要由高岭石、蒙脱石、伊利石和绿泥石等几类物质组成。这几类物质大多是由硅氧四面体和铝氧八面体叠合而成。硅氧四面体是由一个Si4+和四个O2-组成，Si4+在四面体中心，O2-在四面体的四个角顶（如图1-1）上，呈正四面体结构。铝（镁）氧八面体是指Al3+（或Mg2+）位于八面体中心，八面体角顶由六个阴离子O2-（或OH-）

8、构成（如图1-1）的，八面体沿一个平面互相连接就成了八面体片。图1-1粘土矿物的基本结构[4]a.单个硅氧四面体b.硅氧四面体片c.铝氧(或镁氧)八面体d.铝氧(或镁氧)八面体片地层中含有一定量的粘土矿物如高岭石、蒙脱石、伊利石和绿泥石等，在正常情况下，含油层自上到下蒙脱石含量减少，伊利石含量增加，高岭石在一定深度消失，绿泥石主要分布在较深的地层中[5]。粘土颗粒分散在水中时，呈现出负电性，这可从电泳实验观测。粘土颗粒带电的原因主要有以下三