新型有机蒙脱石的制备及在油基钻井液中的应用研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoxiao1946
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本文以具有层状结构的钙基、钠基和锂基蒙脱石为原料,采用半干法和溶液插层法等技术,使用不同种类、不同用量的阴、阳离子型有机表面活性剂对蒙脱石进行有机改性,制备不同的阴-阳离子型有机蒙脱石,并将得到的阴-阳离子型有机蒙脱石应用在油基钻井液中,探究原料种类、制备工艺对其在油基钻井液中应用性能的影响。同时,探究了有机蒙脱石在Pickering乳液中的分散状态及影响Pickering乳液稳定性的因素。采用XRD、TG-DTA和接触角分仪等分析检测手段,表征了所得有机蒙脱石的结构、热稳定性和表面极性;采用旋转粘度计和六速粘度计,评价所得有机蒙脱石在油基钻井液中的应用性能;采用光学显微镜表征了有机蒙脱石稳定的Pickering乳液的形态。研究发现,阴-阳型有机蒙脱石相比于传统的阳离子型有机蒙脱石具有更大的d001值(44.6?),晶型规则、表面极性可调和更佳的热稳定性等特点,其在油基钻井液中的应用性能也优于阳离子型有机蒙脱石,具体表现为更大的表观粘度与动切力、较小的滤失量和适宜的触变性。对层间含不同可交换阳离子(Ca2+、Na+、Li+)蒙脱石进行有机改性,结果表明层间含Na+、Li+的蒙脱石经有机改性后改性效果更好,包括更大的d001值、适宜的接触角和更佳的热稳定性。层间含不同可交换阳离子的蒙脱石经有机改性后将其应用在油基钻井液中,发现不同种类有机蒙脱石具有不同的适宜应用条件。低于150°C条件下,添加Ca-CTAB+SDS的油基钻井液具有良好的应用性能;高于150°C条件下,Li-CTAB+SDS和Na-CTAB+SDS适用于高油水比油基钻井液。同时,改性剂的种类对有机蒙脱石的性能有明显影响。长链或复杂链所制得的有机蒙脱石,在层间距接近的情况下,其热稳定性更优,表面极性较低,并且相应的可以提高油基钻井液在高温条件下的应用性能。对有机蒙脱石稳定的油包水Pickering乳液进行性能表征发现,经过三步改性的有机蒙脱石可以有效提高有机蒙脱石在乳液中分散性,并进一步提高Pickering乳液的稳定性。
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