基于有机硅双封端新型驱油用材料设计合成和应用研究

摘要

石油作为一种不可再生的战略物资，对一个国家的经济发展和安全发挥着重要的作用。而表面活性剂作为三次采油过程中使用的一种驱油剂，发挥着不可缺少的重要作用。传统的表面活性剂因其“不耐温、不抗盐且界面性能有限”已经不能满足三次采油(EOR)过程的需要。一种基于有机硅氧烷双封端剂双子型表面活性剂是一种化学驱油用新材料，它能够很好的解决两个界面的问题，即:对液/固界面进行改善和修饰;降低液/液界面的界面张力。
　　本文第一章系统的综述了石油开采的背景、三次采油的国内外发展现状、表面活性剂的发展现状和趋势。并详细的介绍了表面活性剂的驱油原理。根据驱油机理又进一步介绍了界面张力、表面张力和界面流变等性能。
　　本文第二、三章分别介绍了两种单体的设计制备，第四、五章分别介绍了两种目标产物的设计合成。第二章介绍了以氯甲基二甲基氯硅烷、乙醇、四甲基乙二胺等为原料，经过醇解反应、季铵化反应和水解反应设计合成一种四甲基乙二胺基双封端剂单体;第三章介绍了以正硅酸乙酯、Kh570硅烷偶联剂等为原料，基于经典St(o)ber法设计合成一种基于不饱和键改善纳米SiO2单体，得到分布均匀、纳米尺寸在70～140nm之间。第四章介绍了以四甲基乙二胺基双封端剂单体、八甲基环四硅氧烷、马来酸酐、脂肪醇等为原料，设计合成目标产物有机硅双封端剂驱油用新材料;第五章介绍了以基于不饱和键改善纳米SiO2单体、四甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷等为原料，设计合成目标产物基于不饱和键改善纳米驱油剂。并通过FT-IR、1H-NMR验证了单体和目标产物。
　　第六章介绍了两种驱油剂的界面张力、表面张力、界面粘弹性及驱油实验(EOR)等性能，其结果表明:第一种有机硅双封端剂驱油用新材料达到10-3～10--4mN/m(80℃，6000r);在25℃，4000ppm测试表面张力，达到25mN/m;随着剪切速率的变大，驱油剂粘度也呈增大趋势，表明这种驱油剂是符合非牛顿型胀塑性流体;第二种基于不饱和键改善纳米驱油剂的界面张力10-2mN/m(80℃，6000r);在25℃，4000ppm测试其表面张力，达到20mN/m;随着驱油剂浓度的增大粘附力呈降低趋势，随着温度降低粘附力呈现降低趋势。并选取界面性能较好的驱油剂测试驱油实验(EOR)，其结果表明有机硅双封端剂驱油用新材料的驱油效率能够达到3％～5％。第七章对合成的驱油剂进行了总结。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1．1 石油开采背景

1．1．2 三次采油

1．1．3 三次采油的国内外发展趋势

1．2 表面活性剂

1．2．1 表面活性剂分类

1．2．2 表面活性剂发展现状和趋势

1．3 驱油用表面活性剂

1．3．1 驱油用表面活性剂分类

1．3．2 驱油用表面活性剂的驱油机理

1．3．3 驱油用表面活性剂的性能

1．4 选题的目的、意义及内容

1．4．1 选题目的和意义

1．4．2 研究内容

第二章 基于四甲基乙二胺基双封端剂单体的设计合成

2．1 引言

2．2 实验药品

2．3 实验仪器

2．4 合成步骤

2．5．结构表征

2．5．2 傅里叶红外光谱表征(FT-IR)

2．5．3 阳离子表面活性剂的定性分析

2．6 结果与讨论

2．6．1 中间体A的合成条件优化

2．6．2 中间体B的合成条件优化

2．6．3四甲基乙二胺基双封端剂的合成条件优化

2．7 小结

第三章 不饱和键修饰改性纳米SiO2单体的设计合成

3．1 引言

3．2 实验药品

3．3 实验仪器

3．4 合成步骤

3．4．1 反应机理

3．4．2 合成步骤

3．5 结果与讨论

3．5．2 醇／水比例不同对纳米SiO2影响

3．5．3 正硅酸乙酯的用量对纳米SiO2影响

3．5．4 氢氧化钠的用量对纳米SiO2影响

3．6 结构表征

3．6．1 傅里叶红外光谱表征(FT-IR)

3．6．2 TEM透射电镜表征

3．7 小结

第四章 基于四甲基乙二胺双封端剂驱油用新材料的设计合成

4．1 引言

4．2 实验药品

4．3 实验仪器

4．4 合成步骤

4．5 结构表征

4．5．1 傅里叶红外光谱表征(FT-IR)

4．5．2 核磁共振表征(1H-NMR)

4．6 小结

第五章 基于不饱和键修饰改性纳米型驱油剂的设计合成

5．1 引言

5．2 实验药品

5．3 实验仪器

5．4 合成步骤

5．5 产物分析与结构表征

5．5．1 理论产物含氢硅氧烷的分子量

5．5．2 含氢聚硅氧烷氢含量的测定

5．5．3 傅里叶红外光谱表征(FT-IR)

5．5．4 核磁共振表征(1H-NMR)

5．6 结果与讨论

5．6．1 含氢硅油的合成条件优化

5．6．2 纳米驱油剂合成条件优化

5．7 小结

第六章 设计合成两类驱油剂性能表征

6．1 有机硅双封端剂驱油用新材料的性能表征

6．1．1 界面张力

6．1．2 表面张力

6．1．3 界面流变性

6．2 基于不饱和键修饰改性的纳米驱油剂的性能表征

6．2．1 界面张力

6．2．2 表面张力

6．2．3 粘附力

6．3 驱油实验(EOR)

6．4 小结

第七章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢