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固相合成LCC及其在钻井液中的作用效能研究

作　者: 王阳光
导　师: 张洁；陈刚
学　校: 西安石油大学
专　业: 应用化学
关键词: 固相合成 LCC 钻井液性能评价
分类号: TE254.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

木质素类化合物是传统的钻井液处理剂，在钻井液表现出降黏及较好的抗温性；聚糖类化合物是现代新型的环保型钻井液处理剂，在钻井液中表现为增黏、润滑、降滤失等优越性，但抗温性较差。为了结合这两类化合物各自在钻井液中表现出的优点，提高聚糖类化合物在钻井液中的抗温性并扩展应用木质素，本论文通过无溶剂固相合成法，探究制备木质素-聚糖复合物LCC的可行性。以碱木素、木质素磺酸盐、杂聚糖PG和杂聚糖衍生物SJ为原料，利用DSC分析仪辅助优选反应条件，筛选固相合成适宜温度等反应条件，在不同温度、催化剂及原料配比的合成条件下，制得到碱木素-杂聚糖PG复合物(SPS-ALCCPG)、碱木素-杂聚糖衍生物SJ复合物(SPS-ALCCSJ)、木质素磺酸盐-杂聚糖PG复合物(SPS-SLCCPG)和木质素磺酸盐-杂聚糖衍生物SJ复合物(SPS-SLCCSJ)，对所得产物通过红外光谱进行了结构表征，此外考察了所合成的LCC在含4%膨润土钻井液中的作用效能。并与固相物理混合的碱木素-杂聚糖PG复配物(SM-ALCCPG)、碱木素-杂聚糖衍生物SJ复配物(SM-ALCCSJ)、木质素磺酸盐-杂聚糖PG复配物(SM-SLCCPG)和木质素磺酸盐-杂聚糖衍生物SJ复配物(SM-SLCCSJ)进行了对照。DSC分析及产物红外光谱表征说明：固相合成LCC的方法是可行的；木质素与杂聚糖适宜的反应温度范围为160～180℃，合成产物LCC中木质素与杂聚糖主要以醚键结合；LCC处理钻井液性能的测试结果表明：0.3%的杂聚糖在4%水基含坂土钻井液中，不能有效改善钻井液剪切稀释性且抑制页岩膨胀性能较差，室温下具有增黏、降滤失作用并能改善泥饼润滑性能，经高温180℃处理后，失去降滤失性及改善泥饼润滑性；0.3%的SM-LCC在4%水基坂土钻井液中，室温下具有弱的增黏、降滤失作用及改善泥饼润滑性作用，不能有效改善钻井液剪切稀释性及抑制页岩膨胀作用，抗温性差；0.3%的SPS-LCC能有效改善钻井液剪切稀释性且抑制页岩膨胀性能较优，不同合成条件合成条件下的木质素和杂聚糖固相复合物在4%水基含坂土钻井液中的作用不同，温度160℃和170℃合成条件下，SPS-ALCC具有一定增黏、降滤失作用；温度180℃，配比1:1和2:1合成条件下，SPS-ALCC具有一定降黏、降滤失作用；温度160℃及温度170℃，配比1:1和2:1合成条件下，SPS-SLCC具有一定增黏、降滤失作用；温度170℃，配比1:2及温度180℃，配比1:2和2:1合成条件下，SPS-SLCC具有一定降黏、降滤失作用。与液相合成法相比，固相合成法具有操作简单且合成反应过程中不需要使用溶剂，得到的LCC在高温处理后的钻井液处理浆中表现出更好的降滤失性及抗温性的优势。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-18
  1.1 引言  8
  1.2 木质素及其在钻井液中的应用  8-11
    1.2.1 木质素的结构  8-9
    1.2.2 木质素在钻井液中的应用  9-11
  1.3 聚糖及其在钻井液中的应用  11-13
    1.3.1 聚糖的结构  11-12
    1.3.2 聚糖在钻井液中的应用  12-13
  1.4 木质素-聚糖复合体及其钻井液中的应用  13-16
    1.4.1 木质素与糖类之间的连接类型及连接部位  13-15
    1.4.2 木质素-聚糖复合体在钻井液中的应用  15-16
  1.5 研究内容、技术路线和创新点  16-18
    1.5.1 研究内容  16
    1.5.2 技术路线  16-17
    1.5.3 创新点  17-18
第二章差示扫描量热法（DSC）辅助筛选合成条件  18-25
  2.1 引言  18
  2.2 实验部分  18-19
    2.2.1 实验仪器与试剂  18-19
    2.2.2 实验原理  19
    2.2.3 样品制备及 DSC 分析  19
  2.3 结果与讨论  19-23
    2.3.1 DSC 分析  19-23
    2.3.2 合成温度的优选  23
  2.4 本章小结  23-25
第三章碱木素-聚糖复合物（SPS-ALCC）的合成及其在钻井液中的作用效能  25-44
  3.1 引言  25
  3.2 实验部分  25-28
    3.2.1 实验试剂与仪器  25-26
    3.2.2 SPS-ALCC 的合成  26-27
    3.2.3 SM-ALCC 的制备  27
    3.2.4 基浆的配置与陈化  27
    3.2.5 SPS-LCC 水基钻井液的配置  27
    3.2.6 水基钻井液性能测定  27
    3.2.7 泥饼润滑性能测定  27-28
    3.2.8 SPS-ALCC 抑制性能测定  28
  3.3 结果与讨论  28-42
    3.3.1 SPS-ALCC 红外光谱  28-29
    3.3.2 SPS-ALCC 水基钻井液流变性能评价  29-37
    3.3.3 SPS-ALCC 水基钻井液降滤失性能评价  37-39
    3.3.4 泥饼润滑性能评价  39-40
    3.3.5 SPS-ALCC 抑制性能评价  40-42
  3.4 本章小结  42-44
第四章木质素磺酸盐-聚糖复合物（SPS-SLCC）的合成及其在钻井液中的作用  44-61
  4.1 引言  44
  4.2 实验部分  44-45
    4.2.1 实验试剂与仪器  44-45
    4.2.2 SPS-SLCC 的合成  45
    4.2.3 SM-SLCC 的制备  45
    4.2.4 基浆的配置  45
    4.2.5 SPS-SLCC 水基钻井液的配置  45
    4.2.6 水基钻井液性能测定  45
  4.3 结果与讨论  45-59
    4.3.1 SPS-SLCC 红外光谱  45-47
    4.3.2 SPS-SLCC 水基钻井液流变性能评价  47-54
    4.3.3 SPS-SLCC 水基钻井液降滤失性能评价  54-57
    4.3.4 泥饼润滑性能评价  57-58
    4.3.5 SPS-SLCC 抑制性能评价  58-59
  4.4 本章小结  59-61
第五章结论与建议  61-63
  5.1 结论  61-62
  5.2 建议  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
攻读硕士学位期间发表论文  67-68
详细摘要  68-84

固相合成LCC及其在钻井液中的作用效能研究

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