聚醇作用機(jī)理研究

聚醇作用機(jī)理研究

0聚合醇處理劑使用必要性一體化醇鉆探液處理劑是解決鉆探技術(shù)、儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)和環(huán)境保護(hù)需求之間矛盾的產(chǎn)物。在聚合物水基鉆井液中引入無熒光聚合醇水基防塌潤(rùn)滑劑JLX等而配制的鉆井液體系稱為聚合醇鉆井液(PEM)。國(guó)外于本世紀(jì)80年代開始研究,90年代初投入應(yīng)用。在國(guó)內(nèi),江漢石油學(xué)院于90年代初開始研究,1995年投入現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,在渤海石油公司歧口18-1油田快速鉆井試驗(yàn)成功后,又先后推廣到歧口17-2、歧口17-3和錦州9-3等油田近100口井?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明,聚合醇處理劑具有優(yōu)良的防塌抑制性、潤(rùn)滑、儲(chǔ)層保護(hù)特性,可提高鉆井液的抗溫性,鉆井液維護(hù)使用簡(jiǎn)單方便。關(guān)于聚合醇作用機(jī)理的研究和認(rèn)識(shí)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道甚少,這對(duì)如何使用好聚合醇處理劑十分不利。本文通過考察聚合醇在粘土上的吸附特性、聚合醇鉆井液界面張力、聚合醇的熒光級(jí)別及生物毒性等方面,對(duì)聚合醇的作用機(jī)理進(jìn)行了研究。1濃硫氰酸唐鹽與濃硫氰酸的合成jlx聚合醇是一種非離子型低分子嵌段共聚物,具有濁點(diǎn)行為,能與濃硫氰酸鈷鹽形成穩(wěn)定的藍(lán)色三元絡(luò)合物,JLX濃度不同,顏色深淺不同。用721型分分光度計(jì)在640nm波長(zhǎng)下研究了聚合醇在粘土上的吸附特性。1.1溫度對(duì)jlx吸附的影響JLX濃度為500mg/L,KCl加量10%,在此條件下測(cè)定了溫度對(duì)JLX吸附量的影響,JLX濁點(diǎn)為41℃,其結(jié)果見圖1。圖1顯示在濁點(diǎn)溫度附近,由于JLX發(fā)生相轉(zhuǎn)變,JLX的吸附量達(dá)到最低,隨溫度的增加,JLX的吸附量不斷增加,并在高于濁點(diǎn)溫度30℃左右時(shí),JLX吸附達(dá)到新的平衡。吸附是溶劑水和固體粘土對(duì)溶質(zhì)JLX的競(jìng)爭(zhēng)性作用,是與溶解相反的過程,溶度越小的溶質(zhì)越易被吸附。溫度的升高會(huì)導(dǎo)致兩種后果:一是JLX溶度減小甚至析出,JLX的憎水性增強(qiáng),容易在粘土上吸附,因而吸附量增加;其二是溫度的升高將導(dǎo)致脫附速率加快。這兩種因素相互作用相互影響,在濁點(diǎn)以下,可能是后種因素起主要作用,而在濁點(diǎn)以上,可能前種因素起主導(dǎo)作用。最后,在70℃以上的高溫下這兩種作用趨于平衡,JLX的吸附量達(dá)到平穩(wěn)。這也說明在高于JLX濁點(diǎn)溫度時(shí),有更多的JLX附著在粘土顆粒表面,相當(dāng)于附著一層憎水膜,這可能就是聚合醇JLX防塌潤(rùn)滑的機(jī)理所在。1.2干酵母粉吸附法在30℃(濁點(diǎn)溫度以下)測(cè)定了JLX在粘土上的吸附等溫線,結(jié)果見圖2。該吸附等溫線基本符合Langmuir型。JLX在粘土上的吸附主要靠醚鍵上的氧與粘土形成氫鍵,隨著JLX濃度的增加,形成氫鍵的機(jī)會(huì)便增大,吸附量也就增加;當(dāng)達(dá)到飽和吸附時(shí),吸附量便不再隨JLX濃度的增大而增加。1.3濃度對(duì)jlx吸附量的影響在80℃、加10%KCl的條件下,測(cè)定了不同濃度的JLX在粘土上的吸附量,見圖3。隨著JLX濃度的增加,其吸附量不斷增大,濃度與吸附量之間有一種近似線性的關(guān)系。在濃度為150mg/L時(shí),吸附量可達(dá)106mg/g,表明在濁點(diǎn)溫度以上時(shí)JLX對(duì)粘土有很強(qiáng)的親合力。2加標(biāo)回汁基漿中zp-drispac/dfd最佳基本成分的確定,c實(shí)驗(yàn)所用儀器:XZD-3型全量程界面張力、接觸角測(cè)量?jī)x,北京通人新技術(shù)開發(fā)公司。聚合醇是一種非離子型低分子聚合物,具有一般表面活性劑的特點(diǎn),故應(yīng)具有表面活性。配基漿:3.5%膨潤(rùn)土+0.15%HV-Drispac+0.20%PLUS+0.25%LV-Drispac+1.5%DFD,用重晶石加重至1.10g/cm3。在基漿中分別加入1%、2%和3%的JLX,取濾液在40℃測(cè)其與煤油的界面張力,結(jié)果見圖4。JLX能降低濾液與煤油間的界面張力,由Young-Laplace公式知,這可使鉆井液濾液返排所需壓差降低,有利于保護(hù)油氣層。3鉆井液潤(rùn)滑熒光級(jí)別用YZ-1石油熒光分析儀測(cè)定了JLX的熒光級(jí)別。JLX的熒光級(jí)別為0.5,遠(yuǎn)小于鉆探井時(shí)對(duì)鉆井液潤(rùn)滑劑熒光級(jí)別規(guī)定的要求(探井要求鉆井液潤(rùn)滑劑熒光級(jí)別小于4級(jí))。因此JLX不會(huì)干擾地質(zhì)錄井,非常有利于發(fā)現(xiàn)油氣層。4生物毒性測(cè)定采用國(guó)家環(huán)保局和國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局推薦的測(cè)定工業(yè)廢水的生物毒性方法——發(fā)光細(xì)菌法,測(cè)定聚合醇JLX及體系的生物毒性,用EC50(相對(duì)發(fā)光率50%時(shí))來表征被測(cè)物的生物毒性,EC50值越大,表明被測(cè)物的生物毒性越小;EC50越小,表明被測(cè)物的生物毒性越大。由于發(fā)光細(xì)菌法比糠蝦法更敏感、更嚴(yán)格,EC50總是小于或等于LC50。因此,參照糠蝦法的排放標(biāo)準(zhǔn)(LC50>30000mg/L),以EC50>30000mg/L作為鉆井液允許排放的標(biāo)準(zhǔn)。采用發(fā)光細(xì)菌法,對(duì)JLX單劑和含有JLX的鉆井液體系進(jìn)行了生物毒性評(píng)價(jià),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,JLX及鉆井液體系的EC50>3000000mg/L,都是無毒的,含有使用濃度JLX的污水達(dá)到了允許排放的標(biāo)準(zhǔn)。5聚合醇非離子表面活性劑通過對(duì)聚合醇JLX作用機(jī)理的室內(nèi)研究,得出以下一些認(rèn)識(shí)。(1)聚合醇顯示濁點(diǎn)效應(yīng),當(dāng)溫度超過其濁點(diǎn)時(shí),聚合醇發(fā)生相分離作用而從水相中析出,形成一種憎水而類似油的膜并自動(dòng)地富集在粘土表面,使粘土的水化膨脹受到抑制