聚醇作用机理研究

聚醇作用机理研究

0聚合醇处理剂使用必要性一体化醇钻探液处理剂是解决钻探技术、储层保护技术和环境保护需求之间矛盾的产物。在聚合物水基钻井液中引入无荧光聚合醇水基防塌润滑剂JLX等而配制的钻井液体系称为聚合醇钻井液(PEM)。国外于本世纪80年代开始研究,90年代初投入应用。在国内,江汉石油学院于90年代初开始研究,1995年投入现场应用,在渤海石油公司歧口18-1油田快速钻井试验成功后,又先后推广到歧口17-2、歧口17-3和锦州9-3等油田近100口井。现场应用结果表明,聚合醇处理剂具有优良的防塌抑制性、润滑、储层保护特性,可提高钻井液的抗温性,钻井液维护使用简单方便。关于聚合醇作用机理的研究和认识国内外文献报道甚少,这对如何使用好聚合醇处理剂十分不利。本文通过考察聚合醇在粘土上的吸附特性、聚合醇钻井液界面张力、聚合醇的荧光级别及生物毒性等方面,对聚合醇的作用机理进行了研究。1浓硫氰酸唐盐与浓硫氰酸的合成jlx聚合醇是一种非离子型低分子嵌段共聚物,具有浊点行为,能与浓硫氰酸钴盐形成稳定的蓝色三元络合物,JLX浓度不同,颜色深浅不同。用721型分分光度计在640nm波长下研究了聚合醇在粘土上的吸附特性。1.1温度对jlx吸附的影响JLX浓度为500mg/L,KCl加量10%,在此条件下测定了温度对JLX吸附量的影响,JLX浊点为41℃,其结果见图1。图1显示在浊点温度附近,由于JLX发生相转变,JLX的吸附量达到最低,随温度的增加,JLX的吸附量不断增加,并在高于浊点温度30℃左右时,JLX吸附达到新的平衡。吸附是溶剂水和固体粘土对溶质JLX的竞争性作用,是与溶解相反的过程,溶度越小的溶质越易被吸附。温度的升高会导致两种后果:一是JLX溶度减小甚至析出,JLX的憎水性增强,容易在粘土上吸附,因而吸附量增加;其二是温度的升高将导致脱附速率加快。这两种因素相互作用相互影响,在浊点以下,可能是后种因素起主要作用,而在浊点以上,可能前种因素起主导作用。最后,在70℃以上的高温下这两种作用趋于平衡,JLX的吸附量达到平稳。这也说明在高于JLX浊点温度时,有更多的JLX附着在粘土颗粒表面,相当于附着一层憎水膜,这可能就是聚合醇JLX防塌润滑的机理所在。1.2干酵母粉吸附法在30℃(浊点温度以下)测定了JLX在粘土上的吸附等温线,结果见图2。该吸附等温线基本符合Langmuir型。JLX在粘土上的吸附主要靠醚键上的氧与粘土形成氢键,随着JLX浓度的增加,形成氢键的机会便增大,吸附量也就增加;当达到饱和吸附时,吸附量便不再随JLX浓度的增大而增加。1.3浓度对jlx吸附量的影响在80℃、加10%KCl的条件下,测定了不同浓度的JLX在粘土上的吸附量,见图3。随着JLX浓度的增加,其吸附量不断增大,浓度与吸附量之间有一种近似线性的关系。在浓度为150mg/L时,吸附量可达106mg/g,表明在浊点温度以上时JLX对粘土有很强的亲合力。2加标回汁基浆中zp-drispac/dfd最佳基本成分的确定,c实验所用仪器:XZD-3型全量程界面张力、接触角测量仪,北京通人新技术开发公司。聚合醇是一种非离子型低分子聚合物,具有一般表面活性剂的特点,故应具有表面活性。配基浆:3.5%膨润土+0.15%HV-Drispac+0.20%PLUS+0.25%LV-Drispac+1.5%DFD,用重晶石加重至1.10g/cm3。在基浆中分别加入1%、2%和3%的JLX,取滤液在40℃测其与煤油的界面张力,结果见图4。JLX能降低滤液与煤油间的界面张力,由Young-Laplace公式知,这可使钻井液滤液返排所需压差降低,有利于保护油气层。3钻井液润滑荧光级别用YZ-1石油荧光分析仪测定了JLX的荧光级别。JLX的荧光级别为0.5,远小于钻探井时对钻井液润滑剂荧光级别规定的要求(探井要求钻井液润滑剂荧光级别小于4级)。因此JLX不会干扰地质录井,非常有利于发现油气层。4生物毒性测定采用国家环保局和国家技术监督局推荐的测定工业废水的生物毒性方法——发光细菌法,测定聚合醇JLX及体系的生物毒性,用EC50(相对发光率50%时)来表征被测物的生物毒性,EC50值越大,表明被测物的生物毒性越小;EC50越小,表明被测物的生物毒性越大。由于发光细菌法比糠虾法更敏感、更严格,EC50总是小于或等于LC50。因此,参照糠虾法的排放标准(LC50>30000mg/L),以EC50>30000mg/L作为钻井液允许排放的标准。采用发光细菌法,对JLX单剂和含有JLX的钻井液体系进行了生物毒性评价,实验结果表明,JLX及钻井液体系的EC50>3000000mg/L,都是无毒的,含有使用浓度JLX的污水达到了允许排放的标准。5聚合醇非离子表面活性剂通过对聚合醇JLX作用机理的室内研究,得出以下一些认识。(1)聚合醇显示浊点效应,当温度超过其浊点时,聚合醇发生相分离作用而从水相中析出,形成一种憎水而类似油的膜并自动地富集在粘土表面,使粘土的水化膨胀受到抑制