新型双亲性水基钻井液页岩抑制剂的合成及应用

针对河南油田泌阳泥页岩井段钻井施工过程中, 因频繁出现水化膨胀而导致井壁失稳、剥落掉块等问题,本文以月桂酰氯改性超支化聚乙烯亚胺(HPEI)为原料,于室内合成了一种新型的双亲性页岩抑制剂(HPEI-C₁₂ ),并对其合成条件和页岩水化抑制性能进行了评价。结果表明:在引发剂N,N-二乙基乙胺加量(质量分数,下同)为8%、月桂酰氯加量为30%、反应时间为24 h和反应温度为25 ℃条件下合成的HPEI-C₁₂性能最佳;通过线性膨胀实验和岩屑滚动回收实验对HPEI-C₁₂抑制性能进行评价结果表明:HPEI-C₁₂具备优异的抑制性能和耐温性能,在120 ℃条件下,岩屑滚动回收率为65.0%;此外,HPEI-C₁₂与现场钻井液体系具备良好的适配性,对体系流变性能影响极小,加入体系后岩屑滚动回收率提升至82.0%,能够满足目标井段对钻井液性能的要求。     

十八烷基超支化分子的结构表征与破乳性能

以甲醇为溶剂,用十八胺、丙烯酸甲酯和乙二胺为原料,通过迈克尔加成反应和酰胺化缩合反应,制备了1.0 G超支化分子;通过红外光谱、核磁共振手段对合成产品的结构进行了表征,且考察了十八烷基超支化分子对O/W型原油模拟乳液的破乳性能,并与传统的线性破乳剂SP-169进行了对比.结果表明:在温度为50℃、添加量为20 mg/L、破乳时间为120 min的条件下,其脱水率达到了76.2%,脱出水中的含油量为41.9 mg/L;而破乳剂SP-169在相同的条件下的脱水率为61.5%,脱出水中的含油量为52.4 mg/L.     

超支化聚酰胺-胺破乳剂的合成及应用

以N-丙烯酰-1,2-乙二胺盐酸盐(ADE)合成为基础,通过ADE的Michael加成反应制备阳离子超支化聚合物聚N-丙烯酰-1,2-乙二胺盐酸盐(HADE),并对其结构进行了表征。研究表明,50℃下,HADE破乳剂(质量浓度为200 mg/L)对含煤油质量分数5%的水包油(O/W)煤油乳液的除油率可高达95.6%,显示了产品在乳液破乳除油方面良好的发展前景。     

Fe3O4-PEI磁化破乳剂的制备及性能研究

针对乳化原油破乳难度较大的问题,提出了在磁化破乳剂上枝接聚乙烯亚胺（PEI）,增加磁性粒子表面官能团的解决方案,并对其结构进行了表征。研究了破乳剂加量、沉降时间和pH对其破乳效果的影响,磁性粒子的循环利用率,并对其破乳机理进行了探讨。结果表明：磁化破乳剂最优加量为600 mg/L;沉降2 h后,乳化原油透光率仍可达到98.3%;磁化破乳剂Fe₃O₄-PEI在酸性环境中的破乳效果优于碱性环境;磁性粒子重复利用10次后,透光率仍超过90%。      

超支化双吡啶亚胺铬催化剂的合成及催化乙烯齐聚性能

以1.0代(G)超支化大分子(C₃₈H₅₁N₉O₂)为配体骨架,2-氯-4-甲基吡啶和CrCl₃(THF)₃为原料,依次经过取代和配合反应合成了一种超支化双吡啶亚胺配体及其铬催化剂。 利用紫外-可见光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、电喷雾电离质谱(ESI-MS)、核磁共振氢谱(¹H NMR)和元素分析等方法对其进行表征。 结果与理论设计预期一致。 考察了反应温度、乙烯压力、Al与Cr摩尔比(n(Al)/n(Cr))、溶剂及助催化剂种类等因素对催化剂催化乙烯齐聚性能的影响。 结果表明,以甲苯为溶剂,甲基铝氧烷(MAO)为助催化剂,当反应温度为45 ℃,乙烯压力为4 MPa,n(Al)/n(Cr)=300,催化剂用量为7 μmol时,活性可达1.32×10⁵ g/(mol(Cr)·h),C₆和C₈的选择性为59.30%。     

聚醚聚季铵盐反相破乳剂的合成与破乳性能评价

通过将环氧醚和甲基醚分别加到含氢硅油的基本骨架上,合成环氧醚甲基醚共改性硅油中间体。通过环氧氯丙烷和正二丁胺亲核加成反应得到聚-2-羟基丙基二丁基氯化铵,与有机交联剂多乙烯多胺交联得到聚季铵盐。再将共改性硅油与聚季铵盐进行环氧开环反应,得到聚醚聚季铵盐水包油型反相破乳剂。利用FTIR和1H NMR分析了聚醚季铵盐型水包油型反相破乳剂的结构,考察了破乳条件对破乳性能的影响。实验结果表明,在适宜的破乳条件(破乳剂用量100 mg/L、破乳时间4 h、破乳温度为65℃)下,使用聚醚季铵盐型水包油型反相破乳剂的除油率94.9%,破乳后污水含油量为25.8 mg/L,破乳性能优于聚醚季铵盐破乳剂。     

不同锂盐对超支化/梳状复合型聚合物电解质的性能影响研究

利用PVA侧链上的羟基的化学活性, 采用超支化聚胺-酯对改性纳米SiO₂和PVA接枝改性, 并加入不同锂盐,制备了SiO₂-g-HBPAE/PVA-g-HBPAE超支化/梳状复合型聚合物电解质, 利用SEM观察了纳米粒子在基体中的分散情况, 采用DSC、拉伸实验以及介电谱研究了锂盐种类及添加量对复合体系性能的影响. 结果表明, 超支化接枝改善了SiO₂和基体的界面相容性; 磺酸类锂盐在复合材料中表现出自增塑现象, 材料的玻璃化转变温度(T_g)大幅度下降; LiClO₄在基体中的离解能力强于LiCF₃SO₃和 LiN(SO₃CF₃)₂; 当LiCF₃SO₃添加量为20 %(by mass, 下文同)时, 聚合物电解质的室温电导率达到最大值2.58×10^-6 S•cm^-1.     

多重响应性超支化星形聚合物的合成与组装以及控制释放研究

含二硫键的自引发单体与2-(2-甲氧基乙氧基)乙基甲基丙烯酸酯(MEO₂MA)进行自缩合乙烯基共聚合得到超支化PMEO₂MA(H-PMEO₂MA). 以它作大分子引发剂, 引发二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯(DMAEMA)进行原子转移自由基聚合, 合成了具有温度、pH以及氧化还原多重响应性的超支化星形聚合物H-PMEO₂MA-star-PDMAEMA. 证明了H-PMEO₂MA有低临界溶液温度(LCST); 研究了PDMAEMA 链段的长度和溶液的pH值对超支化星形聚合物的LCST的影响. 当H-PMEO₂MA-star-PDMAEMA水溶液温度从2 ℃升高至室温, H-PMEO₂MA变成疏水性而发生聚集, 形成以H-PMEO₂MA为核, PDMAEMA为壳的胶束. 在胶束形成过程中, 将尼罗红装载到这种聚合物胶束中, 形成释药系统, 研究了pH、氧化还原响应性释药性能.     

超支化分子桥联水杨醛亚胺镍配合物的合成及对乙烯齐聚反应的催化性能

合成了一种具有超支化结构的新型水杨醛亚胺配体及其Ni(Ⅱ)配合物, 利用元素分析、 电喷雾电离质谱(ESI-MS)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 紫外-可见光谱(UV-Vis)、 氢核磁共振谱(¹H NMR)和碳核磁共振谱(¹³C NMR)对其结构进行了表征. 以甲基铝氧烷(MAO)为助催化剂, 考察了超支化水杨醛亚胺镍配合物对乙烯齐聚反应的催化活性及聚合条件(Al/Ni摩尔比、 聚合温度)对催化剂活性及聚合产物分布的影响. 结果表明, 在反应温度为25 ℃、 Al/Ni摩尔比为500时, 该催化剂的活性最高达到5.59×10⁵ g/(mol Ni·h), 得到的聚合产物为全馏分烯烃, 其中高碳烯烃C₁₀~C₁₈的含量最高达91%.     

破乳剂对油水界面膜作用机理研究

研究了破乳剂存在下油膜寿命、油膜薄化速率以及油水界面性质与破乳效果的关系.结果表明,破乳剂使油水界面弹性降低,导致油水界面强度减弱,界面膜寿命变短,界面膜厚度变薄.当膜厚度变薄到一临界值时,膜破裂,导致破乳脱水.同种破乳剂,随着其浓度的增加,界面弹性降低.当浓度超过某一值时,界面弹性值基本不变.不同种破乳剂,界面弹性降低幅度越大,其破乳效果越好.界面弹性值可以很好解释破乳剂的脱水率变化规律.