油基泥漿高分子增粘劑的制備及其性能研究畢業(yè)論文

1、油基泥漿高分子增粘劑的制備及其性能研究1、 前言隨著石油鉆井行業(yè)的發(fā)展，鉆井液用增粘劑的作用越來越突出，出了增加粘度、提高鉆井液的懸浮能力，由于鉆井深度的增加和地層的復雜性，還需要增粘劑具有抗高溫，能節(jié)省成本等特性，所以，高分子增粘劑的研究成為石油行業(yè)的熱門研究課題。本文通過改變反應條件，并測試各增粘劑性能，優(yōu)選出最佳反應條件下的增粘劑，該增粘劑具有增粘抗高溫等特性，為高分子增粘劑在鉆井行業(yè)的應用提供了理論基礎。2、 選題背景2.1 研究的目的及意義油基泥漿高分子增粘劑是丙烯酸辛酯與丙烯酸共聚合成的高分子。隨著高分子聚合物各方面研究的不斷深入，許多獨特的性質(zhì)逐漸被人們發(fā)現(xiàn)，其在石油鉆井方面的應

2、用前景越來越引起人們的關注，無論是在淺海里還是在陸地，都有高分子增粘劑的應用。該高分子增粘劑的特點：（1）可以提供良好懸浮能力；（2）具有剪切變稀的能力；（3）不用添加有機黏土；（4）可以提供良好的濾矢量；（5）可以抗高溫；（6）能滿足嚴格的環(huán)境兼容性的限制。2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀3、實驗部分3.1 儀器與試劑分析天平、恒溫水浴鍋、jj-1增力電動攪拌器、三口燒瓶、恒壓滴液漏斗、量程100的溫度計、燒杯（50ml、100ml）、量程10ml移液管、znn-d6a型六速旋轉粘度計 青島海通達專用儀器廠xgrl-4a型高溫滾子加熱爐 青島海通達專用儀器廠gjss-b12k變頻高速攪拌機 青島海通達

3、專用儀器廠zns-2a型泥漿失水量測定儀 青島膠南分析儀器廠丙烯酸辛酯：江蘇裕廊化工有限公司，含量99.5，分子量184.28冰晶級丙烯酸：江蘇裕廊化工有限公司，含量99.5，分子量72.06十二烷基磺酸鈉：化學純，上海英鵬化學試劑廠，含量97.0，分子量272.38過硫酸銨：分析純，天津市北方天醫(yī)化學試劑廠，含量98.0，分子量228.20丙烯酸丁酯：分析純，天津市科密歐化學試劑開發(fā)中心，含量99.0，分子量128.17蒸餾水3.2 增粘劑的合成 稱取2.4g十二烷基磺酸鈉于100ml小燒杯中，再一次加入30ml蒸餾水、30ml丙烯酸辛酯、5ml冰丙烯酸（用移液管?。貌ＡО艨焖贁嚢杈鶆?，

4、加入到三口燒瓶中，三口燒瓶用水浴加熱（在將藥品加入三口燒瓶中之前，應將水浴鍋加熱到預定的反應溫度），開取攪拌，然后分別稱取十二烷基磺酸鈉0.6g，過硫酸銨0.1g加入100ml小燒杯中，加入16.5ml蒸餾水后攪拌均勻，倒入三口燒瓶中，開始計時（反應時間分別為3、4、5、6、7小時不等），最后稱取0.1g過硫酸銨加5ml水溶解后倒入恒壓滴液漏斗，每隔半小時滴加一次，前兩小時滴完。反應完得到白色膏狀物。3.3 性能評價 稱取5.25g增粘劑高攪杯中，由于合成的增粘劑在五號白油中的分散效果不好，加入20ml乙酸乙酯使增粘劑溶解，再加入350ml五號白油，放在高速攪拌機上用3000轉/分攪10分鐘，

5、邊攪邊加入10.5g有機土higel(前一分鐘加完)，接著用11000轉/分攪拌10分鐘，攪完后迅速用六速旋轉粘度計測600轉/分、300轉/分、6轉/分、3轉/分下的讀數(shù)。有公式 表觀粘度av=0.5600，塑性粘度pv=600-300，動切力yp=av-pv.溫度增粘劑編號增粘劑性狀合成時冰丙烯酸加量（ml）表觀粘度/mpas塑性粘度/mpas動切力/pa11a120101x乳白色液體0.52726.50.515025.5250.511a112202x乳白色液體（略帶黃色）117.515.22.3.15021.618.92.711a112101x白色膏狀物物339.1327.115036.

6、131.54.611a110803m白色膏狀物物529.2525.63.6515028.8526.62.2511a120102x白色膏狀物物724.5222.515021.420.31.1表1 冰丙烯酸加量與增粘劑性能的關系上表是在水浴溫度80度，反應時間五小時，丙烯酸辛酯與冰丙烯酸的共聚反應合成產(chǎn)物的數(shù)據(jù)表。合成的共聚產(chǎn)物在五號白油中的分散效果不好，加入少量的乙酸乙酯對產(chǎn)物進行溶解后，分散效果大大提高。從上表可以看出：無論是在常溫下測性能還是150攝氏度熱滾16小時后測性能，隨著冰丙烯酸量的增加，提切效果逐漸變好，當冰丙烯酸量繼續(xù)增加時，提切效果逐漸下降，在冰丙烯酸加量為3ml時，提切效果達

7、到最大。（注：提切效果的好壞我們主要以動切力的大小來評價，一般情況下，動切力越大，鉆井液的提攜巖屑的效果越好）表2 反應時間與增粘劑性能的關系溫度增粘劑編號增粘劑性狀反應時間（小時）表觀粘度/mpas塑性粘度/mpas動切力/pa10a121101x白色膏狀物331.127.73.415030.7528.32.4510a121102x白色膏狀物42824.53.51502927210a110803m白色膏狀物529.2525.63.6515028.8526.62.2510a121301x白色膏狀物628.7525.82.9515028.426.32.110a121302x白色膏狀物729.52

8、5.541502926.42.6上表是水浴溫度為80度，冰晶級丙烯酸加量為5ml,丙烯酸辛酯和冰晶級丙烯酸的共聚反應合成產(chǎn)物數(shù)據(jù)表。 合成的共聚產(chǎn)物在五號白油中分散性不好，加入少量的乙酸乙酯對產(chǎn)物進行溶解后，分散效果大大提高。從上表可以看出：無論是在常溫下測性能還是150攝氏度熱滾16小時后測性能，表觀粘度與塑性粘度幾乎不變，反應時間增長，提切效果逐漸變好。由此可見，在其它反應條件相同的情況下，反應時間對共聚產(chǎn)物的表觀粘度和塑性粘度幾乎沒有影響，反應時間增長，動切力逐漸增大，提切效果也越好。表3 反應溫度與增粘劑性能的關系溫度增粘劑編號增粘劑性狀反應溫度/表觀粘度/mpas塑性粘度/mpas動

9、切力/pa8a122301x乳白色溶液，靜置一段時間后分層5023.521.71.81502119.51.58a122201x白色膏狀物6025.523.42.115024.522.22.38a122101x白色膏狀物70292721502522.52.58a121302x白色膏狀物8029.525.541502926.42.68a122202x白色膏狀物902219315026233上表為丙烯酸加量為5ml，反應時間為7小時，丙烯酸辛酯與冰晶級丙烯酸的共聚反應合成產(chǎn)物性能數(shù)據(jù)表。合成的共聚產(chǎn)物在五號白油中分散性不好，加入少量的乙酸乙酯對產(chǎn)物進行溶解后，分散效果大大提高。從上表可以看出：無論是

10、在常溫下測性能還是150攝氏度熱滾16小時后測性能，隨著反應溫度的升高，表觀粘度、塑性粘度、動切力都逐漸增大，反應溫度為80度時達到最大值，隨著溫度的繼續(xù)升高，表觀粘度、塑性粘度、動切力都逐漸減小，由此可見，相同的條件下，反應溫度為80度時，合成的共聚產(chǎn)物提切效果最好。表4 用丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯合成增粘劑性能的比較溫度增粘劑編號增粘劑性狀反應藥品表觀粘度/mpas塑性粘度/mpas動切力/pa7a122202x白色膏狀物丙烯酸辛酯29.525.541502926.42.67a122601x乳白色溶液丙烯酸丁酯23.521.22.315022.8211.8上表是：反應溫度為80度，丙烯酸加量

11、為5ml，反應時間為7小時，丙烯酸辛酯與冰晶級丙烯酸共聚產(chǎn)物的性能和丙烯酸丁酯與冰晶級丙烯酸共聚產(chǎn)物性能的比較。合成的共聚產(chǎn)物在五號白油中分散性不好，加入少量的乙酸乙酯對產(chǎn)物進行溶解后，分散效果大大提高。從上表可以看出：無論是在常溫下測性能還是150攝氏度熱滾16小時后測性能，在其它條件相同的情況下，前者的表觀粘度、塑性粘度、動切力都要高于后者，因此，丙烯酸辛酯與冰晶級丙烯酸的共聚產(chǎn)物提切效果更好，具有更好的提切巖屑的效果。表5 加乙酸乙酯對增粘劑性能的影響（空白對照）溫度增粘劑編號增粘劑性狀加乙酸乙酯表觀粘度/mpas塑性粘度/mpas動切力/pa7a022301x白色膏狀物010.59.8

12、0.715021.520.80.77a022301x白色膏狀物20ml13.25103.2515024.5213.5上表為：反應溫度80，冰晶級丙烯酸加量為5ml，反應時間7小時，丙烯酸辛酯與冰晶級丙烯酸的共聚反應合成產(chǎn)物性能數(shù)據(jù)表。從上表可以看出：加了20ml乙酸乙酯后，表觀粘度、塑性粘度、提切力都相應增大，即加了乙酸乙酯作溶劑后，增粘劑的粘度得到提高，具有更好的提切巖屑的效果。對于空白實驗（未加乙酸乙酯），常溫和高溫熱滾后的性能對比，高溫熱滾后增粘劑的粘度增大明顯，動切力幾乎不變；加了乙酸乙酯作溶劑的實驗組，相對于常溫的性能，高溫熱滾后粘度明顯增大，提切力幾乎保持不變，由此看來，無論是否加

13、乙酸乙酯，該增粘劑的性能（粘度、動切力）不受高溫的影響，即具有抗高溫的作用。表6 十二烷基磺酸鈉加量對增粘劑性能的影響溫度增粘劑編號增粘劑性狀加十二烷基磺酸鈉表觀粘度/mpas塑性粘度/mpas動切力/pa7a112101x白色膏狀物3g39.1327.115036.131.54.67a022301x白色膏狀物6g13.25103.2515024.5213.5上表為：反應溫度為80，冰晶級丙烯酸加亮為3ml，反應時間為5小時，丙烯酸辛酯與冰晶級丙烯酸的共聚反應合成產(chǎn)物性能數(shù)據(jù)表。合成的共聚產(chǎn)物在五號白油中分散性不好，加入少量的乙酸乙酯對產(chǎn)物進行溶解后，分散效果大大提高。從表上可以看出，增粘劑a

14、112101x的反應過程中加入的十二烷基磺酸鈉為3克，而增粘劑a022301x則是6克，然而，無論是常溫測試還是熱滾16小時后測試，前者的表觀粘度、塑性粘度、動切力明顯大于后者，由此看來，十二烷基磺酸鈉的加量并不是越多越好，隨著十二烷基磺酸鈉的加量增加，合成的增粘劑的性能逐漸變好，當達到一最大值后，十二烷基磺酸鈉的加量增加，合成增粘劑的性能變差。 參考文獻1 張健，張黎明，李卓美，等.耐鹽增粘劑hcmc的研究j.石油與天然氣化工，2000,29(2)：43-462 沈麗.新型陽離子聚合物ncp的合成及應用j.鉆井液與完井液，2006，23(3)：145-1513蘇茂堯，王雙一，董思明，等. 兩種微交聯(lián)羧甲基纖維素的結構和性能研究j.油田化學，1999,16(1)：345-3491 miller， jeff (tomball, tx), kirsner，et al. drilling fluid comprising a vinyl neodecanoate polymer and method for enhanc