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烷基糖苷与蒙脱土相互作用的研究

王锐  
【摘要】:烷基糖苷作为钻井液最早在1994年墨西哥湾中使用并取得重大成功,之后在1995年的IADC/SPE钻井会议上正式报导了现场应用情况,自此烷基糖苷用于钻井液便受到了人们的广泛关注。在本文的工作中,主要包括了甲基葡萄糖苷(Methylglycosides,MEG)和乙二醇葡萄糖苷(Ethylene glycol glycosides,ETG)的工业合成。利用pH值法测试了不同添加剂对糖苷的高温稳定作用。研究了MEG和ETG在钙基和钠基蒙脱土上的吸附,及其与蒙脱土的作用机理。最后利用线性膨胀法和粒度分布法评价了MEG和ETG对粘土的抑制作用。得到主要结论如下: 1.使用了斐林试剂法测定还原糖含量的方法来确定甲苷以及乙二苷的转化率。(1)使用淀粉和甲醇在催化剂的作用下合成了甲苷,通过正交实验得到了甲苷的最佳合成条件:n(淀粉):n(甲醇)=1:25.5,反应温度为135℃,催化剂用量为3%,反应时间为2h。实验得到的甲苷为白色颗粒状晶体。(2)使用葡萄糖和乙二醇在磷酸的作用下合成了乙二苷,并通过正交实验得到了最佳反应条件:n(葡萄糖):n(乙二醇)=1:7,反应温度为120℃,催化剂用量为2%,反应时间为2 h,最后得到的乙二苷为硬脆的琥珀色固体。(3)并通过测试不同添加剂的作用,最后得出,乙醇胺是一种适合作为糖苷高温稳定剂的添加剂。 2.研究了MEG在蒙脱土上的吸附。我们发现:(1)MEG在蒙脱土上的吸附等温线符合LⅢ型吸附等温线,我们分别利用随着MEG浓度增大,MEG吸附量也不断增大,等温线很好的符合Freundich等温线方程,属于多层吸附;(2)由于钠基蒙脱土在水中良好的分散性,提供了更多的孔隙和吸附点,因此MEG在钠基蒙脱土上的吸附量比钙基蒙脱土大;(3)由于pH值影响到边缘的Si-OH和Al-OH的带电活性,因此酸性或碱性条件下有利于MEG的吸附;阳离子的加入由于吸附在蒙脱土中的负电荷上,占据了吸附点,因此不利于MEG的吸附,并且阳离子电荷越高,占据的吸附点越多,越不利于MEG在蒙脱土上的吸附;由于MEG与蒙脱土之间的氢键弱相互作用,因此,随着温度的升高,MEG的吸附量呈现下降的趋势。(4)通过FTIR、XRD和TGA等,证明了MEG不仅在粘土地表面发生吸附,而且通过置换、水化等作用


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