聚2-羟亚丙基二羟乙基氯化铵的合成及防膨性能.pdf

大庆石油学院学报
第33卷第5期2009年10月
JOURNAL OF DAQING PETROLEUM INSTITUTE
Vol. 33
聚2一羟亚丙基二羟乙基氯化铵的合成及防膨性能
李柏林1,刘志娟,张立娜2,李雪1,薛古环
(1.大庆石油学院化学化工学院,黑龙江大庆163318;2.大庆职业学院技术培训中心,黑龙江大庆163255
3.大庆石化建设公司建筑公司,黑龙江大庆163711)
摘要:以环氧氯丙烷和二乙醇胺为原料,以水为溶剂,合成了特性黏数小、防膨率高的黏土稳定剂一一聚2一羟亚
丙基二羟乙基氯化铵。考察了环氧氯丙烷(ECH)与二乙醇胺(DEA)的物质的量比、二乙醇胺的质量分数、加料温度、反
应温度、反应时间等因素对聚合物防膨率的影响.结果表明:当聚合物的特性黏数为2.43dL/g,聚合物质量分数为3%
时,防膨率达到了83.5%
关键词:黏土稳定剂;合成;特性黏数;防膨率;聚合物
中图分类号:TE258.3
文献标识码;A
文章编号:1000-1891(2009)05-0090-03
低渗透油层一般黏土矿物含量较高,具有强水敏性,会发生水化膨胀运移,使注入井不能完成配注或
注不进水,从而使采油井减产或丧失产能,使用黏士稳定剂可有效防止或减轻这种损害1.环氧氯丙烷和
二甲胺、三甲胺留或多烯多胺的聚合物、N,N一二甲基二烯丙基氯化铵的均聚物り或共聚物,是目前
油田广泛使用的黏土稳定剂,它可以形成多点吸附,有效期长,且具有用量少、吸附能力强、受pH值影响
小、防膨效果好等优点?.但其相对分子质量较大,会堵塞低渗透油层的孔隙喉道,只适合于中く高渗透油
层り,不能用于低渗透油层.笔者选用二乙醇胺和环氧氯丙烷聚合,因为二乙醇胺碱性小,和环氧氯丙烷
聚合活性低,热效应小,易于控制;产品特性黏数很小,重复单元中含有多个季铵基团,在较低质量分数下
时,即可得到较高的防膨率,可作为低渗透油层的黏土稳定剂?
实验
原料与仪器
环氧氯丙烷(ECH),工业级,天津化工厂y二乙醇胺(DEA),エ业级,抚顺北方化工有限责任公司;膨
润土,山东安丘黏土.鸟氏黏度计,江都市银都玻璃仪器厂;800型离心沉淀器,上海手术器械十厂
1.2反应原理
以二乙醇胺和环氧氯丙烷为原料,以水为溶剂进行溶液聚合,其反应机理为
C, HOH
H
H
C2 H OH
HN
+H2C、C-CH2Cl
H2CCHーCN
HCI
C2 H OH
C2 HOH
C H,OH
C, H OH
NH(C2 H:OH)
H
N-cEEC-N? CHECH-CHE+Hc
H2 CI
FLOH
OH
2 H CH
C2 H OH
NH(C2 H OH)2
CI
CH2CHCH2ーN
H C-C-CH> CI
OH
C, H CH
收稿日期:2009-03-18;审稿人:荆国林;编輯:陆雅玲
作者简介:李柏林(1967-),男,副教授,主要从事油田应用化学方面的研究
第5期
李柏林等:聚2一羟亚丙基二羟乙基氯化铵的合成及防膨性能
1.3合成方法
在250mL三ロ烧瓶中加入ー定量的二乙醇胺,加水调节二乙醇胺质量分数,在设定滴加温度下,边
搅拌边滴加环氧氯丙烷,滴加完毕后升温至设计反应温度,回流反应一定时间,得到黏稠的无色至淡黄色
透明液体产品.
基本反应条件:环氧氯丙烷与二乙醇胺的物质的量比为1:1,二乙醇胺质量分数为60%(投料前
DEA在水中的质量分数),加料温度为30℃,反应温度为60℃,反应时间为7h.采用控制变量法,只改
变其中某一个因素,研究该影响因素对聚合物防膨率的影响规律
性能的測定
特性黏数的测定,参照GB12005.1-89聚丙烯酰胺特性黏数的测定方法;防膨率的测定,参照SY/T
5971-94注水用黏土稳定剂评价方法,用离心法测定;岩心伤害率的测定,参照SY/T5358一94砂岩储层
岩心流动实验评价程序,用流动法测定;岩心颗粒在黏土稳定剂中的溶失率,用静态失重法测定
2结果与讨论
2.1聚合物质量分数对防膨率的影响
在上述基本反应条件下合成了聚合物,使用模拟地层水配制不同质量分数的聚合物,分别为1%,
2%,3%,4%,测定其防膨率,见图1.由图1可以看出,聚合物的最佳质量分数为3%.以下测定防膨率
聚合物的质量分数均为3%
2.2加料温度对防膨率的影响
加料温度对防膨率的影响趋势见图2.由图2可看出,随着加料温度的升高聚合物的防膨率下降,这
是因为此反应为放热反应,加料温度过高,局部反应放热较多,加快环氧氯丙烷开环自聚副反应速率,使聚
合物的阳离子度下降,因而防膨率下降,
30
40
60
U(聚合物)/
加料温度/C
图1聚合物质量分数对防膨率的影响
图2加料温度对防膨率的影响
2.3反应温度对防膨率的影响
反应温度对防膨率的影响趋势见图3.由图3可看出,聚合物的防膨率随反应温度的升高而下降.这
是因为当反应温度升高时,加快了副反应速率,聚合物的阳离子度降低,使聚合物可电离出的阳离子更少,
因而防膨率降低
2.4反应时间对防膨率的影响
反应时间对防形率的影响趋势见图4,由图4可看出,在初始阶段,延长时间有利于聚合物分子链增
长,阳离子度增加,因而防膨率随着反应时间的增加而升高;当反应时间超过7h,延长时间会加剧副反
应,阳离子度下降,因此防膨率下降
2.5n(ECH):n(DEA)对防膨率的影响
n(ECH):n(DEA)对防膨率的影响趋势见图5.由图5可看出,随n(ECH):n(DEA)增加,反应物含
量增加,聚合反应速率加快,聚合物的阳离子度升高,因此防膨率升高;当m(ECH):n(DEA)>1:1时,