合作客戶/
拜耳公司 |
同濟(jì)大學(xué) |
聯(lián)合大學(xué) |
美國(guó)保潔 |
美國(guó)強(qiáng)生 |
瑞士羅氏 |
相關(guān)新聞Info
-
> 鋰電池隔膜粘接劑組合物稀釋液表面張力測(cè)試及影響
> 高壓CO2對(duì)表面活性劑水溶液與原油界面張力、原油乳化的影響——摘要、實(shí)驗(yàn)部分
> 轉(zhuǎn)印催化層制備：催化劑漿料的表面張力多少合適
> 表面活性劑對(duì)煤塵潤(rùn)濕效果的定量化研究
> 環(huán)保非水基鉆井液界面張力、基本性能和抗污染能力——前言、實(shí)驗(yàn)部分
> 失重環(huán)境下的水滴因?yàn)橛斜砻鎻埩?huì)形成標(biāo)準(zhǔn)的圓球
> 超微量天平應(yīng)用：錫灰中銀含量的分析檢測(cè)方法
> 人工沖洗升級(jí)為超聲波清洗，可改善新能源電池沖壓配件的表面張力
> ?高分子表面活性劑HS-PA表征和性能、粒徑、表面張力、應(yīng)用性能測(cè)定——實(shí)驗(yàn)部分
> Marangoni效應(yīng)：智能液體會(huì)走迷宮
推薦新聞Info
-
> 電弧增材制造過程中熔池的形成與演變受哪些因素影響？
> 高壓CO2對(duì)表面活性劑水溶液與原油界面張力、原油乳化的影響——結(jié)果與討論、結(jié)論
> 高壓CO2對(duì)表面活性劑水溶液與原油界面張力、原油乳化的影響——摘要、實(shí)驗(yàn)部分
> 硝化纖維素塑化效果與其表面張力的變化規(guī)律
> pH、溫度、鹽度、碳源對(duì) 解烴菌BD-2產(chǎn)生物表面活性劑的影響——討論、結(jié)論
> pH、溫度、鹽度、碳源對(duì) 解烴菌BD-2產(chǎn)生物表面活性劑的影響——結(jié)果與分析
> pH、溫度、鹽度、碳源對(duì) 解烴菌BD-2產(chǎn)生物表面活性劑的影響——材料與方法
> pH、溫度、鹽度、碳源對(duì) 解烴菌BD-2產(chǎn)生物表面活性劑的影響——摘要、前言
> 嗜熱鏈球菌發(fā)酵乳對(duì)全蛋液起泡性、pH、黏度、表面張力的影響（三）
> 嗜熱鏈球菌發(fā)酵乳對(duì)全蛋液起泡性、pH、黏度、表面張力的影響（二）
DHSO、AGE、TMHC構(gòu)建陽(yáng)離子有機(jī)硅表面活性劑DAT防水鎖性能（二）
來(lái)源： 鉆井液與完井液 瀏覽 312 次 發(fā)布時(shí)間:2024-10-22
2.2防水鎖劑DAH防水鎖性能
2.2.1表面張力
配制不同濃度的防水鎖劑DAH溶液，在室溫下，使用OCA-25型光學(xué)接觸角測(cè)定儀、表面張力儀進(jìn)行懸滴法測(cè)定表面張力實(shí)驗(yàn)，并與常用的防水鎖劑進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見圖3。由圖3可知，蒸餾水的表面張力為72.35 mN/m，隨著DAH濃度增大，水相表面張力逐漸降低，當(dāng)DAH濃度達(dá)到1%時(shí)，表面張力為21.28 mN/m，而1%DAT溶液、1%SDBS溶液和1%OP-10溶液的表面張力分別為29.53、31.23和35.34 mN/m；相比未復(fù)配的陽(yáng)離子有機(jī)硅表面活性劑DAT，DAH降低表面張力的能力更優(yōu)異，這說明與非離子有機(jī)硅表面活性劑復(fù)配有助于提高其表面活性；與常用防水鎖劑相比，DAH液也表現(xiàn)出更好的表面活性。根據(jù)Young-Laplace方程，毛細(xì)管力與水相表面張力成正比，DAH可通過大幅降低表面張力，減小細(xì)小孔喉的毛細(xì)管力，緩解水鎖損害。
圖3 DAH與常用防水鎖劑對(duì)蒸餾水表面張力的影響
2.2.2巖心接觸角
將巖心切片，使用800號(hào)金相砂紙將巖心片充分打磨，在室溫下將巖心片放入不同濃度的防水鎖劑DAH溶液，浸泡10 h，取出后在室溫下晾干，使用OCA-25型光學(xué)接觸角測(cè)定儀測(cè)定蒸餾水在巖心片表面的接觸角，結(jié)果見圖4。
圖4 DAH處理后砂巖表面的水相接觸角
由圖4可知，未處理巖心的潤(rùn)濕性為水潤(rùn)濕性，蒸餾水在其表面鋪展，水相接觸角為20°，隨著DAH濃度的增大，處理后的砂巖表面接觸角逐漸增大，當(dāng)DAH濃度為1%時(shí)，砂巖表面接觸角達(dá)110°，砂巖表面由親水轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷Ｉ鲜鰧?shí)驗(yàn)結(jié)果表明，DAH可以大幅降低水相在巖心表面的黏滯力，降低毛細(xì)管力作用，提高水相返排效率，避免水鎖損害的發(fā)生。
2.2.3巖心自吸實(shí)驗(yàn)
配制模擬地層水，加入一定量的防水鎖劑DAH，攪拌均勻得防水鎖劑溶液。選用四塊5 cm的巖心，使用聚四氟乙烯膠帶將巖心側(cè)面密封，在室溫下，將巖心懸吊于精密天平下方，隨后將裝有溶液的燒杯放置于巖心正下方的升降臺(tái)上，調(diào)節(jié)升降臺(tái)使液面剛好接觸巖心下端面，此時(shí)將天平清零，記錄天平讀數(shù)隨時(shí)間變化。圖5為防水鎖劑對(duì)巖心自吸水的影響曲線。圖6為巖心自吸率隨時(shí)間變化曲線。
圖5巖心自吸水量與時(shí)間的關(guān)系曲線
圖6巖心自吸速率隨時(shí)間的變化曲線
由圖5可以看出，水相會(huì)在毛細(xì)管力的作用下自吸入巖心，初始階段巖心的自吸水量較大，經(jīng)過200 min后達(dá)到平衡，自吸水量不再增加；加入DAH后，巖心自吸水量下降83.1%，且相較于常用防水鎖劑OP-10、SDBS效果更佳。圖6同樣表明，加入DAH后，巖心自吸水速率大幅降低，整個(gè)自吸過程中速率緩慢。上述實(shí)驗(yàn)表明，DAH可以減少因毛細(xì)管力被吸入地層的水相，從而降低水鎖損害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。
2.2.4巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)
將一塊巖心截為兩塊，測(cè)量?jī)蓧K巖心干態(tài)下氣測(cè)滲透率Kg1，之后將兩塊巖心分別飽和模擬地層水和DAH溶液，使用氮?dú)庠谙嗤瑝毫ο聦蓧K巖心驅(qū)替至平衡，測(cè)量巖心氣測(cè)滲透率Kg2及殘余水飽和度，計(jì)算氣驅(qū)后滲透率與干態(tài)下滲透率比值，即為巖心滲透率恢復(fù)率。如表2所示，使用模擬地層水飽和巖心后，滲透率恢復(fù)率僅有22.88%，水鎖損害嚴(yán)重，而使用1%DAH溶液飽和巖心后，滲透率恢復(fù)率高達(dá)82.68%，水鎖損害程度大幅降低，殘余水飽和度更低，液相返排也更容易。
表2巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
2.3防水鎖劑DAH作用機(jī)理分析
2.3.1通過靜電作用吸附在巖石表面
使用Zeta sizer Nano電位儀測(cè)定不同濃度DAH溶液的Zeta電位，結(jié)果如圖7所示。
圖7不同濃度DAH溶液的Zeta電位
由圖7可知，隨著DAH濃度的增加，水溶液的Zeta電位逐漸增加，1%時(shí)，Zeta電位達(dá)51.5 mV，這是因?yàn)榉浪i劑中的DAT分子具有季銨鹽結(jié)構(gòu)，帶有正電荷。砂巖表面通常呈負(fù)電性，DAT分子可通過靜電作用吸附在砂巖表面。
使用X射線能譜儀測(cè)定防水鎖劑DAH處理前后砂巖表面元素含量，結(jié)果如圖8、表3所示。
圖8 DAH處理前后巖心表面EDS能譜分析
表3 DAH處理前后巖心表面元素含量分析
由圖8、表3可知，經(jīng)DAH處理后，砂巖巖心表面，Si、C、N元素含量增加，O和其他微量元素含量減少，元素含量變化表明防水鎖劑中的DAT分子已經(jīng)在巖心表面成功吸附，這也印證了前文中DAT通過靜電作用吸附于巖心表面的觀點(diǎn)。
2.3.2構(gòu)筑致密吸附膜
將打磨好的未處理巖心和防水鎖劑DAH處理后的巖心采用掃描電鏡進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如圖9所示。由圖9（a）可知，未處理的巖心表面較為粗糙，存在較多大顆粒與微孔隙，在親水礦物和毛細(xì)管力的綜合作用下，巖心表面呈親水性。如圖9（b）所示，DAH處理后的巖心表面更為光滑，微孔隙數(shù)目減少，這是因?yàn)榉浪i劑中的DAT分子通過靜電作用在巖心表面吸附形成薄膜。DAT分子兩端的季銨結(jié)構(gòu)可以通過靜電作用吸附在砂巖表面，中間的聚硅氧烷鏈段具有良好的柔韌性和旋轉(zhuǎn)靈活性，使得DAT分子可以在巖心表面密集覆蓋。同時(shí)聚硅氧烷鏈段的柔韌性也使其兩側(cè)的甲基可以高密度堆積，這種堆積使得巖心表面獲得較強(qiáng)的疏水性，從而降低了液相返排阻力，減輕了水鎖損害。
圖9 DAH處理前后巖心表面形貌
3.結(jié)論
1.以雙端含氫硅油（DHSO）、烯丙基縮水甘油醚（AGE）、三甲胺鹽酸鹽（TMHC）等為原料，通過硅氫加成和環(huán)氧基開環(huán)反應(yīng)合成了一種陽(yáng)離子有機(jī)硅表面活性劑DAT。紅外光譜和核磁共振氫譜測(cè)試表明，DAT的分子結(jié)構(gòu)符合預(yù)期設(shè)計(jì)。配合助劑構(gòu)建了有機(jī)硅防水鎖劑DAH。
2.有機(jī)硅防水鎖劑DAH可降低水相表面張力至21.28 mN/m，增大巖心接觸角至110°，大幅降低巖心自吸水量，提高滲透率恢復(fù)率至82.68%，預(yù)防和解除了低滲透氣藏的水鎖損害。
3.Zeta電位、巖心元素分析、巖心表面形貌分析等實(shí)驗(yàn)表明，有機(jī)硅防水鎖劑中的DAT通過靜電吸附在巖心表面構(gòu)筑了低表面能的吸附膜，從而將巖心由親水轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?，減少了水相侵入，提高了液相返排效率，降低了水鎖損害。