情艺中心国产欧美亚洲_免费高清影院_另类小说久久_福利片国产视频区_草莓APP黄软件下载_18在线观看国内精品视频_高颜值奶水充足哺乳期人妻_亚洲人妻一区二区av_日本三级免费2020_亚洲香蕉色网视频

芬蘭Kibron專注表面張力儀測量技術(shù),快速精準測量動靜態(tài)表面張力

熱線:021-66110810,66110819,66110690,13564362870 Email: info@vizai.cn

合作客戶/

拜耳公司.jpg

拜耳公司

同濟大學

同濟大學

聯(lián)合大學.jpg

聯(lián)合大學

寶潔公司

美國保潔

強生=

美國強生

瑞士羅氏

瑞士羅氏

當前位置首頁 > 新聞中心

DHSO、AGE、TMHC構(gòu)建陽離子有機硅表面活性劑DAT防水鎖性能(一)

來源: 鉆井液與完井液 瀏覽 108 次 發(fā)布時間:2024-10-22

低滲透致密氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣正逐漸成為我國油氣勘探開發(fā)的主體,2020年,非常規(guī)天然氣產(chǎn)量占我國天然氣總產(chǎn)量的39.3%,低滲透氣藏在天然氣開發(fā)中的地位越來越重要。然而,低滲透氣藏孔喉細小、親水性強、初始含水飽和度低,在鉆完井過程中,水相在毛細管力作用下進入并滯留于儲層內(nèi)的狹長孔喉中,導致氣相滲透率下降,極易引發(fā)水鎖損害。防水鎖劑的作用原理是通過降低細小孔喉的毛細管力和潤濕反轉(zhuǎn)作用,減小液相的侵入和返排時的黏滯阻力。現(xiàn)有防水鎖劑以常規(guī)的碳氫表面活性劑和氟碳表面活性劑為主,兩者均可通過降低水相表面張力和改變巖石表面潤濕性來實現(xiàn)防水鎖的目的。然而,碳氫表面活性劑僅能實現(xiàn)中性潤濕,難以進一步提升潤反轉(zhuǎn)性能;氟碳表面活性劑雖具有良好的表面活性和潤濕反轉(zhuǎn)性能,但成本高昂,現(xiàn)場應(yīng)用受限,因此亟需一種適用于低滲透氣藏鉆完井的高性能、低成本防水鎖劑。有機硅表面活性劑是一類疏水鏈,主要為聚二甲基硅氧烷,親水鏈為各種極性基團的表面活性劑,相較于傳統(tǒng)的碳氫疏水鏈具有更強的疏水性,表現(xiàn)出更強的表面活性和潤濕反轉(zhuǎn)能力。采用雙端含氫硅油(DHSO)、烯丙基縮水甘油醚(AGE)、三甲胺鹽酸鹽(TMHC)等通過硅氫加成和環(huán)氧基開環(huán)反應(yīng)合成了一種陽離子有機硅表面活性劑DAT,并配合助劑構(gòu)建了有機硅防水鎖劑DAH,并系統(tǒng)評價了其防水鎖性能,探究了其防水鎖機理。


1.實驗部分


1.1主要試劑與儀器


主要試劑:雙端含氫硅油(DHSO),工業(yè)級;烯丙基縮水甘油醚(AGE),三甲胺鹽酸鹽(TMHC),化學純;鉑催化劑,分析純;非離子有機硅表面活性劑,實驗室自制;聚硅氧烷消泡劑,工業(yè)級;異丙醇,無水乙醇,分析純;四川盆地侏羅系露頭砂巖巖心,直徑為24.5~25 mm,長度為99~101 mm,氣測滲透率為1.12~1.35 mD,孔隙度為12.68%~13.76%。


主要儀器:OCA-25型光學接觸角測定儀、Kibron表面張力儀,ME204E型精密天平,LDY50-180型巖心流動儀,Nicolet IS50傅里葉變換紅外光譜儀,Bruker AV II-600 MHz核磁共振波譜儀,Zeta sizer Nano Zs,Genimi 300熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡,Inca Energy X-max 50 X射線能譜儀。


1.2制備方法


1.2.1陽離子有機硅表面活性劑DAT的合成與表征


1)中間體雙端環(huán)氧基改性聚硅氧烷(DEPS)的合成。按比例依次于三口燒瓶中加入雙端含氫硅油(DHSO)和烯丙基縮水甘油醚(AGE),再加入單體總質(zhì)量30%的異丙醇,接通冷凝管,打開磁力攪拌,通入氮氣30 min,三口燒瓶升溫至一定溫度后,再滴加一定量的鉑催化劑的異丙醇溶液,保持此溫度反應(yīng)數(shù)小時后停止反應(yīng)。將反應(yīng)產(chǎn)物在80~85℃下減壓蒸餾30 min脫去溶劑,得到透明的淡黃色反應(yīng)產(chǎn)物,即為雙端環(huán)氧基改性聚硅氧烷(DEPS),采用滴定法測定DHSO的轉(zhuǎn)化率。


2)陽離子有機硅表面活性劑DAT的合成。將雙端環(huán)氧基改性聚硅氧烷(DEPS)和三甲胺鹽酸鹽(TMHC)按物質(zhì)的量比1∶2.2加入裝有攪拌器、溫度計和冷凝管的三口燒瓶中,再加入單體總質(zhì)量80%的無水乙醇作為溶劑,70℃下攪拌反應(yīng)4 h,停止反應(yīng),減壓蒸餾去除乙醇,得到淡黃色透明液體,即為陽離子有機硅表面活性劑DAT。


1.2.2防水鎖劑DAH的構(gòu)建


為了獲得更好的性能和使用效果,在陽離子有機硅表面活性劑DAT中加入適量非離子有機硅表面活性劑和聚硅氧烷消泡劑,構(gòu)建了有機硅防水鎖劑DAH。


1.3微觀表征


1.3.1傅里葉紅外光譜


為了對原料、中間產(chǎn)物、產(chǎn)物進行化學結(jié)構(gòu)表征,采用ATR法對DHSO、DEPS和DAT進行傅里葉紅外光譜測試,將適量樣片滴加在ATR附件表面,使樣品剛好完全覆蓋鍺晶體表面,掃描范圍為400~4000 cm?1。


1.3.2核磁共振氫譜譜


取適量陽離子有機硅表面活性劑DAT于核磁共振樣品管,加入氘代氯仿(CDCl3)作為溶劑,以四甲基硅烷(TMS)為內(nèi)標物,在室溫下使用Bruker AV II-600 MHz核磁共振波譜儀進行檢測。


1.3.3 Zeta電位


將防水鎖劑DAH配制成0.1%、0.2%、0.5%、1.0%濃度的水溶液,使用Zeta sizer Nano電位儀測定各濃度水溶液的Zeta電位。


1.3.4巖心元素分析與表面形貌


將充分打磨后的砂巖巖心片置于一定濃度的DAH溶液中,浸泡10 h,取出后在室溫下晾干。采用掃描電子顯微鏡(SEM)研究防水鎖劑DAH處理前后巖心的表面形貌;采用X射線能譜儀(EDS)測定防水鎖劑DAH處理前后巖心表面元素的含量變化。


2.結(jié)果與討論


2.1合成與表征


2.1.1合成條件優(yōu)化


異丙醇占單體總質(zhì)量的30%,設(shè)計正交實驗來確定中間體雙端環(huán)氧基改性聚硅氧烷(DEPS)合成的最佳條件,四個影響因子分別為DHSO與AGE的物質(zhì)的量比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、催化劑加量(以鉑記,對單體總質(zhì)量),對每個因子設(shè)定3個水平。正交實驗優(yōu)化反應(yīng)條件見表1。

表1正交實驗優(yōu)化反應(yīng)條件


由表1可知,4種因素對轉(zhuǎn)化率影響程度依次為反應(yīng)溫度>反應(yīng)時間>單體物質(zhì)的量比>催化劑加量。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合單因素分析實驗,確定最佳合成條件為n(DHSO):n(AGE)=1∶2.2,反應(yīng)溫度為85℃,反應(yīng)時間為6 h,催化劑加量為0.004%。在此條件下進行中間體DEPS的合成實驗,得到單體轉(zhuǎn)化率為93.65%。


2.1.2合成產(chǎn)物表征


由圖1可知,在DHSO的紅外光譜中,2126 cm?1處為Si—H的伸縮振動吸收峰,1013 cm?1處為Si—O—Si伸縮振動峰,1257 cm?1、787 cm?1處為—Si(CH3)2—的特征振動峰,2962 cm?1處為—CH3和—CH2中C—H鍵的伸縮振動峰;與DHSO的紅外光譜相比,DEPS的紅外光譜中,2126 cm?1處Si—H的伸縮振動吸收峰消失,表明硅氫加成反應(yīng)成功進行;與DEPS相比,DAT的紅外光譜中,3294 cm?1處出現(xiàn)—OH的伸縮振動吸收峰,—OH是環(huán)氧基開環(huán)產(chǎn)生的,1080 cm?1為C—N的伸縮振動吸收峰,1439 cm?1為—N(CH3)3的特征峰,表明DEPS中的環(huán)氧基成功開環(huán)與TMHC發(fā)生加成反應(yīng)。

圖1 DHSO、DEPS、DAT的紅外光譜圖


圖2中DAT的1H-NMR譜化學位移歸屬為:0.01(aH),0.1(bH),0.45(cH),1.53(dH),3.4(eH),3.6(fH),4.32(gH),3.55(hH),5.71(iH),3.35(jH),7.3(CDCl3溶劑峰)。

圖2 DAT的核磁共振氫譜圖


綜合紅外譜圖和核磁共振氫譜可知,DAT中存在著—Si(CH3)2—、Si—O—Si、—OH、—N(CH3)3、CH2—O—CH2等基團,證明了DAT的成功合成。