水基钻井液降滤失剂HPS的制备与性能改进研究

为了解决绿色环保型降滤失剂羟丙基淀粉(HPS)耐温性能较差等的问题,以玉米淀粉和环氧丙烷为原料,采用溶剂法制备了羟丙基淀粉(HPS),探讨了最佳反应条件,研究了HPS的摩尔取代度(MS)与其降滤失性能的关系以及HPS与几种降黏剂的复配性能。结果表明,HPS最适宜的反应条件为:反应温度60℃,反应时间20 h,环氧丙烷加量为26%(相对于淀粉质量),Na OH加量为0.7%(相对于淀粉质量),淀粉乳质量分数为45%;当MS为0.23时HPS的降滤失效果最好;硅氟类降黏剂GF与HPS按质量比0.5∶1复配使用(记为HPSS)时,降滤失性能得到明显的改善。加有1.5%HPSS的4%盐水泥浆可抗温至150℃,常温黏度为16 m Pa·s。在140℃下与HPS相比,HPSS抗盐从10%提高到15%,抗钙从360 mg/L提高到900 mg/L,抗镁从240 mg/L提高到360 mg/L。

聚环氧琥珀酸的合成及其相对分子质量与阻垢性能的关系

以自制的环氧琥珀酸盐为原料,采用阴离子聚合法合成聚环氧琥珀酸(PESA),并对产物进行红外光谱表征;考察了影响PESA相对分子质量和产率的六种因素,利用电导率法分析评价了系列PESA对油田污水中常见垢(碳酸钙垢、硫酸锶垢、硫酸钡垢)的阻垢效果。红外光谱测试结果表明PESA为目标产物。通过改变反应条件,得到了相对分子质量在350～1300范围、产物平均收率在65%左右的一系列聚环氧琥珀酸。PESA的阻垢性能与相对分子质量及使用浓度有关,最佳相对分子质量范围为1100～1300,且存在"溶限效应",实际应用中需要针对垢的类型和成垢离子的浓度,选用PESA的最适宜相对分子质量及其最佳用量。

聚环氧琥珀酸对油田污水中硫酸锶/钡垢的阻垢性能及阻垢机制研究

以自制聚环氧琥珀酸(PESA)为研究对象,考察其相对分子质量对油田污水中硫酸锶/钡垢的阻垢性能,并将PESA与常用阻垢剂进行性能比较。结果表明:PESA相对分子质量对其阻垢性能有明显的影响,对于不同浓度的成垢离子、不同种类的垢,要选择不同的相对分子质量和合适的用量;PESA是一种高效的阻硫酸锶/钡垢的阻垢剂,针对含500 mg/L以下锶离子的污水相对分子质量500~1 000较好,针对含1 000 mg/L以上锶离子的污水相对分子质量约2000较好,用量3~8 mg/L时阻垢率均可超过95%;对于阻硫酸钡垢,其阻垢性能优于油田常用阻垢剂,且PESA与PAA有复配效应,对于含1 000 mg/L Ba^(2+)的水系,PESA与PAA在比例为1∶3,用量为100 mg/L时,阻垢率比单独使用提高近20%;PESA主要是通过引起晶格畸变、扰乱晶体正常生长以及螯合增溶等机制起到阻垢作用。

羟丙基淀粉的合成及其降滤失性能

探讨半干法、溶剂法制备羟丙基淀粉(HPS)的工艺条件,并分析比较了其降滤失性能。实验发现,半干法制备工艺是一种理想的工艺,适宜的反应条件是:反应温度55℃,反应时间8 h,m(Na OH)/m(淀粉)=0.014,m(环氧丙烷)/m(淀粉)=0.30,体系水含量31%,该条件下得到摩尔取代度(MS)为0.33的产品。半干法产品用量为1%在4%(均为质量分数)盐水泥浆中可抗温至150℃,而溶剂法产品仅抗温至140℃。在抗盐抗钙镁能力方面,半干法产品也表现出较大的优势,在140℃下抗盐至饱和,比溶剂法产品提高20%,抗钙至930 mg/L、抗镁至360 mg/L。进一步探讨了HPS的摩尔取代度与其降滤失性能的关系,当产品的摩尔取代度高于0.2时,产品具有较好的降滤失性能,产品的降滤失性能与其摩尔取代度以及合成工艺有关。

酸处理改性Hβ分子筛催化合成乙基蒽醌

采用微波辐射法,对Hβ分子筛进行酸处理改性,并通过NH3-TPD、XRD和吡啶-IR对分子筛进行表征,考察改性前后分子筛酸性质和晶相变化,采用改性的Hβ分子筛催化乙苯和苯酐合成乙基蒽醌。结果表明,无机酸改性分子筛时,由于酸性太强,溶解了大量分子筛的铝物种,减小了分子筛固有的酸催化中心数,使分子筛的催化活性大幅度下降,不适合作为Hβ分子筛的改性试剂。有机酸对Hβ分子筛的改性效果较好,以0.1 mol·L-1马来酸处理后的分子筛催化效果最好,苯酐转化率为51.53%,乙基蒽醌选择性为39.10%,乙基蒽醌收率最高可达20.15%。采用马来酸和Ce(NO3)·6H2O复合改性分子筛,乙基蒽醌选择性为54.0%,乙基蒽醌收率最高可达23.5%,选择性比马来酸单独改性时提高约15个百分点,催化效果明显提高。