一种清洁压裂液用多聚两性表面活性剂的合成及性能研究.pdf

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1、图书分类号：学校代码：爾士歡论文论文题目一种清洁压裂液用多聚两性表面活性剂的合成及性能研究研究生姓名夏亮亮导师姓名周明（教授）学科专业材料学研究方向油气田应用材料二〇五年五月西南石油大学研究生学位论文知识产权声明书及学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西南石油大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被査阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再

2、撰写的文章一律注明作者单位为西南石油大学。本学位论文属于、保密（在年解密后适用本授权书。、不保密（请在以上相应括号内打“”）学位论文作者签名指导教师签名：年月？日西南石油大学研究生学位论文独创性声明本人声明：所呈交的研究生学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含其他人为获得西南石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名年月日摘要相对于传统单链表面活性剂，双子（表面活性剂

3、具有更独特的性质，例如，表面活性大，极易吸附在气液界面上；临界胶束浓度比普通表面活性剂低两到三个数量级，更易形成胶束；分子中含有多个亲水基团，具有更好的低温溶解性能，点低；与普通表面活性剂复配，可产生更大的协同效应等。此类表面活性剂在清洁压裂液开发及应用方面具有较好的前景，并成为表面活性剂研究的热点之一。本文采用二乙烯三胺五乙酸和氢氧化钠为原料，以溴代十二烷作为烷基化试剂，异丙醇为溶剂，在°条件下，通过先中和后季铵化反应，合成了一种含三条疏水碳链、三个季铵盐离子、五个羧酸根基团的多聚两性表面活性剂，并对合成产物进行了红外、核磁氢谱分析，结果表明，合成产物与目标产物一致，为，’，”十二烷

4、基二乙烯三胺五乙酸钠。利用吊片法对不同浓度的，’，”十二烷基二乙烯三胺五乙酸钠水溶液表面张力进行测试，得出：表面活性剂’，”十二烷基二乙烯三胺五乙酸钠水溶液临界胶束浓度为，临界表面张力为，最大表面过剩浓度和平均每个分子占有的最小面积分别为、。利用变温溶解法对，’，”十二烷基二乙烯三胺五乙酸钠在水中溶解性进行测试，结果表明，该表面活性剂点低于°即具有较好的低温溶解性。利用流变学方法研究了多聚两性表面活性剂与阴离子表面活性剂复配体系在无机盐氯化钾存在时的流变学性质。在混合表面活性剂体系中，随着浓度增加，体系粘度先增加后减小，蠕虫状胶束的长度也呈现出同样的趋势，体系中质量分数为时，溶液粘度最

5、大；适量的无机盐能够有效屏蔽表面活性剂分子之间的静电斥力，从而导致胶束增长，溶液粘度增加，然而过量的无机盐会导致胶朿破坏，体系粘度显著下降；并利用冷冻刻蚀透射电镜观察到混合表面活性剂体系十二烷基硫酸钠以及无机盐添加量从低到高的变化过程中蠕虫状胶朿的形成、生长并缠结成网络结构、蠕虫状胶束“支化”一系列现象，从而在介观上解释了胶束体系松弛时间、零剪切粘度、以及平台模量变化情况。温度对胶束体系的流变性能影响最为显著，随着温度上升，胶朿长度逐渐减小，溶液粘度随之降低。此外，溶液时，体系粘度值最高。通过对混合表面活性剂溶液流变性能的研究，筛选出一套清洁压裂液的配方：表面活性剂总质量浓度为，其中，

6、多聚两性表面活性剂质量浓度为，阴离子表面活性剂质量浓度为氯化钾质量浓度溶液值为。对清洁压裂液进行性能评价，结果表明，压裂液体系在°、条件下，剪切一■定时间后，粘度保持在左右，体系耐温耐到切性能良好；时，单粒砂粒在压裂液中的静态沉降速率为，体系携砂性能较好；实验条件下，压裂液的滤失系数为对于渗透率相对较低的岩心，压裂液滤失量较小；压裂液破胶速度较快，破胶时间小于破胶后粘度低于表、界面张力分别为、破胶液对岩心渗透率的伤害率为，表明该清洁压裂液能够满足°以内地层压裂设计要求。关键词：二乙烯三胺五乙酸；多聚两性表面活性剂；合成；表面张力；流变性质；冷冻刻蚀透射电镜观察；清洁压裂液；性能评价Ab

7、stractComparedwithconventionalsinglestrandedsurfactants,Geminisurfactantshavemoreuniquesurface-activeproperties.Highsurfaceactivityleadssurfactantmoleculestoabsorbongas-liquidinterfacemoreeasily.TheCMCvaluesofGeminisurfactan