小阳离子粘土稳定剂结构设计及性能评价

论文摘要

本文根据粘土稳定剂防膨和防运移机理,合成了34种具有不同结构的带有不同基团的小阳离子粘土稳定剂产品,并筛选5种市售粘土稳定剂产品作对照。用储层岩心和粘土评价所合成产品的防膨效果及稳定性能,通过先进的技术手段对产品结构进行表征,从而筛选出能有效减小粘土膨胀和微粒运移所导致的油层损害的粘土稳定剂,提高原油采收率。直2、直3、坏5、环9、聚3和聚8为良好结构防膨剂配方。合成产品在冲洗3次以后膨胀率均低于市售851产品20%以上。最佳复配比例为有机：无机=1：8较好,经过复配后膨胀率低于市售产品10%以上对于经粘土稳定剂处理过的有分散倾向的粘土,采用透光率方式检测,水处理过的粘土几乎不透光,而合成的产品具有很好的透光性,环9、聚3、聚4、和聚8处理过的膨润土体系达到了非分散体系的效果。通过表面张力及接触角测定,具有拐点及接触角大于38°的产品具有润湿反转的可能,不适合做粘土稳定剂,推荐使用的产品接触角均较小。X-衍射显示,有机小分子化合物均可使膨润土晶格间距保持一定,而且晶型非常规整。药剂对不同膨润土的作用效果不同。采用岩心评价显示,不同药剂对不同岩心效果不同,从X-衍射图看,药剂对岩心的防膨作用不单—作用在粘土上,也受其他非膨胀组分影响。扫描电镜显示,药剂处理过的膨润士晶粒变大,规整程度增加。热失重检测显示,市售产品BCS-851处理过的的膨润土结合水和自由水,聚3处理过的膨润土含自由水较少,几乎不含结构水。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 概况
• 1.2 粘土矿物的认识
• 1.3 粘土矿物对油气层损害原因分析
• 1.3.1 粘土在孔隙介质中的状态
• 1.3.2 粘土类型对油气层的影响
• 1.3.3 粘土电性分析
• 1.3.4 储层水敏性产生的原因
• 1.4 粘土稳定剂的种类
• 1.4.1 无机盐类
• 1.4.2 有机类
• 1.4.3 有机硅烷和有机硅烷酯
• 1.4.4 胶质和沥青
• 1.4.5 复配型
• 1.5 粘土稳定剂研究进展
• 1.6 研究背景及目的
• 1.6.1 研究背景
• 1.6.2 研究目的
• 1.7 研究内容
• 2 材料与方法
• 2.1 粘土稳定剂的合成
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 链状低分子量粘土稳定剂的合成
• 2.1.3 环状低分子量粘土稳定剂的合成
• 2.1.4 有机阳离子聚合物类粘土稳定剂的合成
• 2.2 粘土稳定剂的性能研究
• 2.2.1 离心法测定防膨率
• 2.2.2 静态膨胀评价试验
• 2.2.3 长效性评价试验
• 2.2.4 X射线衍射分析
• 2.2.5 最佳使用浓度的确定
• 2.2.6 复配效果检测
• 2.2.7 红外光谱分析
• 2.2.8 热失重分析
• 2.2.9 透光率的测定
• 2.2.10 扫描电镜
• 2.2.11 接触角测定
• 2.2.12 表面张力的测定
• 2.3 瓜胶对粘土稳定剂的伤害
• 2.3.1 实验材料
• 2.3.2 静态膨胀评价
• 2.3.3 长效性评价
• 2.3.4 X射线衍射分析
• 3 结果与讨论
• 3.1 粘土稳定剂合成
• 3.2 离心法测定防膨率
• 3.2.1 市售粘土稳定剂防膨率
• 3.2.2 链状粘土稳定剂防膨率
• 3.2.3 环状粘土稳定剂防膨率
• 3.2.4 有机阳离子聚合物类粘土稳定剂防膨率
• 3.3 静态膨胀评价试验
• 3.3.1 市售粘土稳定剂静态膨胀率
• 3.3.2 链状粘土稳定剂静态膨胀率
• 3.3.3 环状粘土稳定剂静态膨胀率
• 3.3.4 有机阳离子聚合物类粘土稳定剂静态膨胀率
• 3.3.5 膨胀仪测定钠基膨润土膨胀率
• 3.4 长效性评价试验
• 3.4.1 市售粘土稳定剂长效性评价
• 3.4.2 链状粘土稳定剂长效性评价
• 3.4.3 环状粘土稳定剂长效性评价
• 3.4.4 有机阳离子聚合物类粘土稳定剂长效性评价
• 3.5 X射线衍射分析
• 3.5.1 药剂对膨润土的防膨效果
• 3.5.2 药剂对岩心的防膨效果
• 3.6 最佳使用浓度的确定
• 3.7 复配效果检测
• 3.8 红外光谱分析
• 3.9 热失重分析
• 3.10 透光率的测定
• 3.11 扫描电镜
• 3.12 接触角测定试验
• 3.13 表面张力的测定
• 3.14 瓜胶对粘土稳定剂的伤害
• 3.14.1 静态膨胀评价法
• 3.14.2 长效性评价
• 3.14.3 X射线衍射分析
• 4 结论
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 8 致谢