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在能源日益紧张的情况下,提高采油率已成为石油开采所面临的主要研究课题。三次采油技术是提高采油率的一种特别有效的方法,然而随着表面活性剂等化学物质的注入,采出液中化学药剂的含量增加,导致采出液难以破乳、油水不分等严重的“二次乳化”问题。为解决采出液难以破乳等问题,本文合成了一种可降解聚碳酸酯型木素基驱油剂单体,并对其表面性能进行评价。 可降解驱油剂注入油井中,与原油达到超低界面张力,使岩层中分散的原油易于脱落、聚集进而以乳状液的形式开采出来,降解之后,会导致乳状液界面膜稳定性发生变化,易于破乳,降低了后续油水处理难度,进而解决了由于大量化学物质残留导致的三次采油采出液难以破乳、油水不分等二次乳化严重的问题。本论文主要进行了三方面的研究工作:一是通过马来酸酐改性碱木质素,在碱木质素结构中引入双键,以增加碱木质素的活性位点,提高碱木质素的化学反应活性;二是以马来酸酐改性碱木质素为引发剂与碳酸丙烯酯发生开环聚合反应,生成木质素型聚碳酸酯多元醇,在木质素分子中引入碳酸酯基团增加其可生物降解性;三是木质素聚碳酸酯多元醇与环氧乙烷反应,在木质素分子中引入聚氧乙烯醚链段,调节产品亲水亲油性,进而制备出适用于三次采油的可降解聚碳酸酯型木素基驱油剂。 采用FT-IR、UV、HNMR、TGA等分析手段对马来酸酐改性碱木质素结构进行表征,表明马来酸酐分子被成功接枝到碱木质素结构中,解决了碱木质素活性位点少和化学反应活性差的问题,其双键含量达到1.2 mmol/g。 采用正交试验法对木质素型聚碳酸酯多元醇的合成条件进行了优化,并用FT-IR、1HNMR对产物结构进行了表征,同时测试了其相关理化指标,结果显示:反应温度170℃,叔丁醇钾(C4H9OK)的用量为1.5%(以碳酸丙烯酯及马来酸酐改性碱木质素总质量计),反应时间12h,碳酸丙烯酯与马来酸酐改性碱木质素的质量比为10.0∶6.5,产品收率可达78.1%,产物的重均分子量为1308.1,数均分子量为565.2,羟值为232.5mgKOH/g,粘度为693.0mpa·s。 通过控制环氧乙烷的量制备出了不同聚合数的木质素型聚碳酸酯聚氧乙烯醚驱油剂单体,并用FT-IR对其结构进行了表征。测得合成的5种驱油剂单体分子量分别为1381.3、1457.8、1529.1、1643.4、1738.5g/mol,粘度为654.5、473.2、342.7、291.8、275.3mpa·s,表面张力为33.2、32.4、29.8、30.5、31.7mN/m,临界胶束浓度为31.6×10-5、21.2×10-5、17.5×10-5、34.5×10-5、56.2×10-5mol/L, HLB值为9.8、11.2、11.5、14.0、14.5,浊点为42.2、52.5、67.8、75.2、80.0℃,同时发现随着环氧乙烷量的增加,分子量逐步增大,粘度降低,表面张力和临界胶束浓度先减小后增加,HLB值增加,浊点升高。因此,可以根据实际需要选择合适指标的单体以满足不同区块、不同深度油层驱油的需要。 测定5种驱油剂单体的洗油效率,发现当聚碳酸酯多元醇与环氧乙烷物质的质量比为1∶6时,产品洗油效率达到78.6%,同时该驱油剂单体可以与不同浓度的碱、聚合物复配,达到10-4mN/m的超低油水界面张力,具有良好的驱油效果。