用于化妝品的可生物降解表面活性劑在鉆井液中的應(yīng)用

1、.：.；用于化裝品的可生物降解外表活性劑在鉆井液中的運(yùn)用類別：石油工業(yè)作者：Lui F.Nicora,William M.Mcgregor關(guān)鍵詞：鉆井液,添加劑,APG,生物降解,液體損失,流變性【內(nèi)容】一前言 在鉆井過(guò)程中,當(dāng)鉆井液遇到可浸透的巖石層時(shí),通常都具有一種失去水相(“流體損失)的自然趨勢(shì),尤其是在那些超越巖石孔隙壓力的高壓井中,這些問(wèn)題更為嚴(yán)重。在過(guò)去的幾年中,曾經(jīng)研制并勝利地運(yùn)用了各種各樣的控制流體損失的 HYPERLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=添加劑 添加劑。在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)條件下,它們能在井壁上結(jié)成濾餅,其粘

2、性又缺乏以限制鉆井液在井中的循環(huán),且其不可浸透性卻足以減少因滲入地層而產(chǎn)生的液體的損失。用于鉆井液中最著名的 HYPERLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=添加劑 添加劑有:水化膨脹性粘土,如膨潤(rùn)土,它通常還需和其它降濾失劑一同運(yùn)用;褐煤,一種經(jīng)NaOH或多價(jià)金屬鹽如NaKFeCrTi處置而構(gòu)成的氧化磺化磺甲基化產(chǎn)物;NaKCaCrFeTi的木素磺酸鹽;聚合物,包括羧甲基纖維素PACs(聚陰離子纖維素)生物高分子聚合物(如黃原膠和硬葡聚糖)合成聚合物(如丙烯酸與丙烯酰胺的均聚或共聚物)聚半乳糖甘露聚糖及其衍生物羧基烷基化或交聯(lián)的羧

3、基烷基化淀粉。含有上述 HYPERLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=添加劑 添加劑的鉆井液在運(yùn)用時(shí),必需滿足詳細(xì)的 HYPERLINK surfactant/jishu/techhudong.aspx 技術(shù)要求,然而由于巖層高度的多變性溫度及壓力條件等要素的影響, HYPERLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=添加劑 添加劑的用量或?yàn)榈竭_(dá)預(yù)期效果而選用的 HYPERLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=添

4、加劑 添加劑種類需求作較大的變動(dòng)。正是由于這些 HYPERLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=添加劑 添加劑或其運(yùn)用,通常也會(huì)以一種不良的方式影響到泥漿其它的可變特性(如粘性光滑性粘土膨脹阻力等)。最后的鉆井液 HYPERLINK surfactant/jishupeifang/peifangindex.aspx 配方必需詳盡地綜合思索流體損失和其它流體特性,還要思索 HYPERLINK surfactant/jishupeifang/peifangindex.aspx 配方本身的本錢(qián)和因運(yùn)用這些 HYPERLINK surfac

5、tant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=添加劑 添加劑而帶來(lái)的生物降解及其潛在的環(huán)境污染等問(wèn)題。這類環(huán)保問(wèn)題已逐漸為人所注重,與此同時(shí),既具有環(huán)境可以接受的特性,又兼?zhèn)涠喙δ茏饔?并能潛在地取代少數(shù)功能單一種類的 HYPERLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=添加劑 添加劑已逐漸為人們所關(guān)注。 二APG近年來(lái),以可再生性天然糖化物或類脂為原料而消費(fèi)的糖基 HYPERLINK surfactant/jichuzhishi/jichuzhishifl.aspx 非離子外表活性劑作為洗滌劑,尤其在化

6、裝品和個(gè)人護(hù)理用品方面,已被發(fā)現(xiàn)具有日益廣泛的 HYPERLINK surfactant/jichuzhishi/jichuzhishi.aspx 用途。這些半天然的外表活性劑及APG顆粒的迅速 HYPERLINK surfactant/yingyongjishu/yingyongjsindex.aspx 運(yùn)用主要是受兩個(gè)良性要素所驅(qū)使:首先是其優(yōu)良的潤(rùn)濕性和乳化性;其次是其高效率的需氧生物降解性。APG本身低毒和降解迅速的良好質(zhì)量成為其在眾多領(lǐng)域得以大量 HYPERLINK surfactant/yingyongjishu/yingyongjsindex.aspx 運(yùn)用的關(guān)鍵所在。由葡萄糖與

7、C4C14的 HYPERLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=%d6%ac%b7%be%b4%bc 脂肪醇經(jīng)生物酶催化 HYPERLINK surfactant/jichuzhishi/jichuzhishi.aspx 制備的APG產(chǎn)品(其中C4C10的APG產(chǎn)品為水溶性,C12C14為油溶性),除APG外,其產(chǎn)品中還不可防止地含有少量足以拓寬其商業(yè)運(yùn)用價(jià)值的異構(gòu)體及烷基鏈長(zhǎng)不同的 HYPERLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=%d6%ac%b7%be%b4%bc 脂肪

8、醇。與其它傳統(tǒng)的外表活性劑不同,APG具有良好而規(guī)律的外表活性,以APG作為鉆井液的一種組成部分的進(jìn)一步研討也答應(yīng)以獲得更多有價(jià)值的資料。本文把APG作為降濾失的一種協(xié)同 HYPERLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=添加劑 添加劑運(yùn)用,室內(nèi)研討了其對(duì)鉆井液降濾失特性的增益情況以及作為糖基外表活性劑聚合物為環(huán)境接受的能夠性,發(fā)如今鉆井液中參與極低濃度的APG即可以極大地改善整個(gè)泥漿系統(tǒng)的一切特性。以適當(dāng)溶劑溶解的長(zhǎng)鏈的APG顆粒與短鏈的APG產(chǎn)品一樣具有良好的水溶性,可以發(fā)出令人愉悅的氣味,其水溶液呈現(xiàn)出較低的粘度和較好的牛頓流變

9、性,且在對(duì)水硬度敏感的環(huán)境APG都顯示出較高的起泡才干(尤其是具有短鏈烷基的APG)和潤(rùn)濕才干。APG能降低水/油界面張力,這使其還兼?zhèn)淞肆己玫娜ノ哿腿榛匦浴Ｆ洚a(chǎn)品中所含脂肪鏈基長(zhǎng)短的宏大變化為其在獲得最正確HLB值的范圍內(nèi),營(yíng)造了一個(gè)寬松的選擇空間和因材施用的上佳環(huán)境。三實(shí)驗(yàn)測(cè)試根據(jù)所研討的各個(gè) HYPERLINK surfactant/jishupeifang/peifangindex.aspx 配方預(yù)備鉆井液,其流變性及流體損失特性,采用API儀器和方法測(cè)定。水溶性的APG(短鏈)可以直接參與,水不溶性的APG(長(zhǎng)鏈)經(jīng)由10wt%的APG/乙醇的乙醇溶解后參與。雖然由于極低的APG

10、用量以及商業(yè)級(jí)APG產(chǎn)品中含有本身就具有消泡特性的少量 HYPERLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=%d6%ac%b7%be%b4%bc 脂肪醇雜質(zhì),使得 HYPERLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=消泡劑 消泡劑的運(yùn)用顯得不太必要,但 HYPERLINK surfactant/yingyongjishu/yingyongjsindex.aspx 運(yùn)用時(shí)仍可以參與適量的 HYPERLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guan

11、jianchi=消泡劑 消泡劑以防止?jié)撛诘钠鹋輪?wèn)題。生物降解測(cè)試可采用OECD301D(封鎖罐式測(cè)試)方法,經(jīng)28天的實(shí)驗(yàn),約60%以上的APG曾經(jīng)降解,這證明了APG可以“迅速生物降解的性質(zhì)。光滑性測(cè)試采用的是OFITE光滑測(cè)定儀。地層損害測(cè)試是用“Clashach sandstone(含有90%石英和2%粘土)的巖心樣品,在70下進(jìn)展。該巖心樣品的半徑為5cm,長(zhǎng)度為5cm,被裝在Hassler容器中,在約1400lb/in2的限制壓力下測(cè)試。這項(xiàng)測(cè)試包括評(píng)價(jià)巖心對(duì)氣體和3%KCl鹽水的初始浸透率(kin.gas和kin,b),然后將其在70kg/cm3高壓的鉆井液中放置2h(1h動(dòng)態(tài),1

12、h靜態(tài)),隨后測(cè)試其對(duì)氣體和鹽水的最終浸透率(kfin,gas和kfin,b)。氣體和鹽水的流動(dòng)方向與鉆井液正好相反。放置2h期間的流體損失也附帶地被丈量。巖心浸透實(shí)驗(yàn)完成后,測(cè)試“l(fā)ift-off壓力(即巖心脫去泥餅時(shí)的運(yùn)用壓力)。然后,在測(cè)試其“回流浸透率之前,將該巖心用酸進(jìn)展處置。根據(jù)ASTMD1141-75(為替代真實(shí)海水制定的 HYPERLINK surfactant/biaozhuncx/bzcxindex.aspx 規(guī)范細(xì)那么)的詳細(xì)程序 HYPERLINK surfactant/jichuzhishi/jichuzhishi.aspx 制備合成海水。四流體損失流變學(xué)和輔助效應(yīng)被

13、研討的泥漿至少含有一種水溶性的聚合物及一種以上的烷基(多)葡萄糖苷,且這些泥漿具有有效地減少流體損失和較好地抑制加熱老化的特性。此外,其光滑性和抗細(xì)菌侵襲的敏感性也得到了改善。曾報(bào)道過(guò)有關(guān)高濃度甲基苷在水基鉆井液中具有良好的頁(yè)巖穩(wěn)定作用。我們正在研討的是當(dāng)APG用于水基泥漿時(shí),其對(duì)頁(yè)巖失水的抑制情況。在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)中,輕泥漿用來(lái)添加實(shí)驗(yàn)之間的差別,最好的APG那么在更現(xiàn)實(shí)的泥漿體系中研討(例6)。例1:配制一系列含水溶性聚合物和APG總分量一樣的實(shí)驗(yàn)用鉆井泥漿。水溶性聚合物(規(guī)整的PAC與黃原膠的比例為11)和APG的比例在確保總分量恒定的前提下有所變化。由實(shí)驗(yàn)可知,在總含量一樣的前提下,將水溶

14、性聚合物和APG復(fù)配用于減少流體損失的情況與其各自單獨(dú)作為所謂的 HYPERLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=添加劑 添加劑運(yùn)用的情況對(duì)比,發(fā)現(xiàn)單獨(dú)運(yùn)用APG的效果不如與聚合物混合更有效。然而,用APG替代15%的水溶性聚合物能將液體損失減少約50%。添加了APG的泥漿其粘度幾乎沒(méi)有變化。例2:將一定量微量的不同類型的烷基(多)葡萄糖苷添加到含有可溶性聚合物(規(guī)整的PAC和黃原膠)的泥漿中,配制成一系列輕質(zhì)泥漿。這些泥漿在120老化16h后,其HPHTFLAA(高溫高壓下的流體損失值)降低,測(cè)定結(jié)果顯示將特定類型APG以極低的濃

15、度(約占泥漿總重的0.008wt%)添加到泥漿中,即可把老化后泥漿的HPHT流體損失降低至原先的一半。這種HPHTFL值的降低情況在甲基葡糖苷或APGC4的泥漿體系中均察看不到,僅對(duì)長(zhǎng)鏈的APG泥漿體系是有效的。作為參考的其他類型外表活性劑,DME(鉆井泥漿 HYPERLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=乳化劑 乳化劑)和DMS(鉆井泥漿外表活性劑)在減少流體損失方面的奉獻(xiàn)幾乎沒(méi)有。在同一類型的泥漿 HYPERLINK surfactant/jishupeifang/peifangindex.aspx 配方中,測(cè)試并研討了兩種AP

16、G對(duì)泥漿光滑性的影響。含有APG的泥漿的摩擦系數(shù)得以改善,這也許應(yīng)該歸因于不純的APG產(chǎn)品中殘存有少量 HYPERLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=%d6%ac%b7%be%b4%bc 脂肪醇的緣故。例3:一個(gè)為頂部井眼(tophole)配制的泥漿用于研討參與APG后對(duì)泥漿特性所起的作用。其結(jié)果顯示用上述被監(jiān)控的泥漿,隨著其中APGA(一種優(yōu)化的APG組合)參與量的添加,加強(qiáng)了泥漿的流變性,提高了懸浮特性(較高YP/PV比例),因此減少了流體損失。然而,經(jīng)濟(jì)要素限制了APG為頂部井眼運(yùn)用的 HYPERLINK surfactan

17、t/yingyongjishu/yingyongjsindex.aspx 運(yùn)用能夠性。例4:表1展現(xiàn)了幾種以不同濃度(約占泥漿總分量的0.05wt%和0.5wt%)配制的含有APGA(不溶于水)的水溶性聚合物泥漿與作為對(duì)比樣的甲基葡糖苷及APGC4(都是水溶性)水溶性聚合物泥漿的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。其結(jié)果再次闡明,添加APGA的用量可以改善泥漿的流體損失。僅在泥漿流變學(xué)上良性的變化也是顯而易見(jiàn)的。又一次闡明甲基葡糖苷APGC4(丁基葡糖苷)在這方面沒(méi)有明顯的效果。另外,在含有APGA的泥漿表現(xiàn)出更好的抗微生物侵襲的才干,據(jù)對(duì)泥漿存放兩個(gè)星期的初步察看,發(fā)現(xiàn)僅有不含APGD的泥漿遭遭到微生物的侵襲。例5:

18、按表2配制的鉆井液用于證明由于APG的參與在硅酸鹽體系中所產(chǎn)生的差別。實(shí)驗(yàn)結(jié)果闡明,APG的參與有助于改善硅酸鹽體系的流變性濾液 HYPERLINK surfactant/jichuzhishi/jichuzhishi.aspx 性能及耐溫才干。表2 在硅酸鹽體系中APGA的作用泥漿 HYPERLINK surfactant/jishupeifang/peifangindex.aspx 配方:水350g+氯化鉀15g+黃原膠1g+規(guī)整PAC1.5g+改性淀粉4g+膨潤(rùn)土鈉鹽0.5g+純堿硅酸鈉5(vol%)+APGA(見(jiàn)下表)+氧化鋇300g+APGA(見(jiàn)下表)+氧化鋇12g注:實(shí)驗(yàn)溫度為10

19、5例6:表3用于記錄在13ppgKCl-聚合物泥漿體系中隨APGA用量的添加其泥漿行為的改動(dòng)。測(cè)定結(jié)果闡明,該泥漿的耐溫才干和高溫濾失性均有所改善。表3 在13ppgKCl-聚合物體系中APGA的作用泥漿 HYPERLINK surfactant/jishupeifang/peifangindex.aspx 配方:合成海水350g+氯化鉀10.5g+黃原膠1g+規(guī)整PAC1g+PAC1g例7:表4顯示了參與APGA后,可以改善黃原膠溶液的耐溫穩(wěn)定性。將不含APGA的黃原膠溶液與老化前后均參與APGA的黃原膠溶液分別進(jìn)展老化,實(shí)驗(yàn)數(shù)聽(tīng)闡明,在黃原膠溶液老化前參與APGA可以充分地維護(hù)該聚合物抗熱

20、降解的泥漿流變 HYPERLINK surfactant/jichuzhishi/jichuzhishi.aspx 性能。表4 在黃原膠溶液體系中APG的作用五地層損害 HYPERLINK surfactant/jichuzhishi/jichuzhishi.aspx 性能用兩種以碳酸鈣聚合物為主的鉆井液作對(duì)照,其中一種參與了APGA(0.5ppb)。將這兩種鉆井液與巖石接觸2h,從濾液的角度察看其各自的差別。含有APGA鉆井液的濾液為29mL(相當(dāng)于6.8mL的APIFL)而另一鉆井液的濾液為79mL(相當(dāng)于8.4mL的APIFL),從而證明運(yùn)用APGA作為抑制聚合物流體損失的協(xié)同 HYPE

21、RLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=添加劑 添加劑是有效的。巖心樣品的初始浸透率介于250450mD的氣體浸透率和2136mD的鹽水浸透率之間,該巖心與鉆井液接觸2h后,超越2h巖心的繼續(xù)浸透率介于含有APGA的體系81%氣/90%鹽水的浸透率值和不含APG的體系62%氣/97%鹽水的浸透率值之間。這兩種鉆井液各自的初動(dòng)壓力均較低(含有APGA的為2.5lb/in2,不含APG的為4.5lb/in2)。酸化處置后其浸透率的恢復(fù)值為:含有APGA的體系為87%氣/90%鹽水的浸透率,沒(méi)有APG的體系為60%氣/100%鹽水的浸透率

22、。這些數(shù)聽(tīng)闡明,不含APGA的更高濾失率在巖心內(nèi)部會(huì)呵斥更多的損傷,這種損傷即使經(jīng)過(guò)移去濾餅或酸化處置也難以得到恢復(fù)。六作用機(jī)理與APG一樣,“聚乙二醇為人所熟知地 HYPERLINK surfactant/yingyongjishu/yingyongjsindex.aspx 運(yùn)用于水基鉆井液中以改善傳統(tǒng)的聚合物體系的HPHT穩(wěn)定性。實(shí)踐上,這些“聚乙二醇為烷氧基化的 HYPERLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=%d6%ac%b7%be%b4%bc 脂肪醇酸或胺。通常它們是含有與 HYPERLINK surfactant/wen

23、xian/wenxindex.aspx 文獻(xiàn)中所討論的APG極為類似的一個(gè)疏水基和親水基團(tuán)的 HYPERLINK surfactant/jichuzhishi/jichuzhishifl.aspx 非離子外表活性劑。用于解釋“聚乙二醇和其它外表活性劑的降低流體損失聚合物的溫度穩(wěn)定性機(jī)理也答應(yīng)以拓寬,為APG與傳統(tǒng)的降低流體損失聚合物相互作用而具有上述奉獻(xiàn)的顯著才干提供一個(gè)解釋。即APG“棒狀的小膠束群能與每一個(gè)聚合物分子經(jīng)過(guò)構(gòu)成分子間氫鍵亦或APG與降低流體損失聚合物之間的疏水基 親水基的相互作用而聯(lián)絡(luò)在一同。這種相互作用也答應(yīng)以屏蔽聚合物的氧化降解。用APG具有降低流體損失協(xié)同效應(yīng)的說(shuō)法也許

24、有助于解釋該機(jī)理的其它能夠的要素,包括:1APG的外表活性或許影響到鉆井液外表和濾餅構(gòu)成的界面區(qū)域的外表張力和親水性,可想而知,該相疏水才干的降低必然伴隨有流體損失的降低。2APG(尤其是APGA是非水溶性的)也許以構(gòu)成泥餅的方式堵塞了地層孔隙而使之變得更不易被浸透。七環(huán)保要素含有甲基葡糖苷的水基鉆井液在報(bào)道中被視為是對(duì)環(huán)境平安的鉆井液,與之類似,APG也應(yīng)該能被接受。這種觀念已被APG的生物降解性和水生毒性的實(shí)驗(yàn)所證明。例如含有C8C14的APG在封瓶實(shí)驗(yàn)中所展現(xiàn)的那樣具有“迅速生物降解才干和可接受的水生毒性(較短的鏈顯示較低的毒性)。水生毒性測(cè)試不宜用于水不溶性 HYPERLINK surfactant/gongqiu/gqsousuo.aspx?guanjianchi=添加劑 添加劑諸如:APGC16C18的 HYPERLINK surfactant/jiancefenxi/jianceinde