典型聚醚的封端研究.pdf

1、本文所說的典型聚醚是指由活潑氫引發(fā)的分子鏈末端帶有活性基團的聚氧鏈烯基共聚物，這類帶有活性基團的未封端的聚醚，由于活性基團的存在，其耐酸堿性、耐鹽性和耐溫性受到一定限制，而封端聚醚由于鏈末端羥基被取代，具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，而且此類封端聚醚還具有濁點下降、發(fā)泡能力降低、去油性能力增強、臨界膠束濃度下降和化學(xué)性質(zhì)更為穩(wěn)定等特點，適用于不同pH值下、高溫長時間使用，由此拓寬了聚醚使用范圍。聚醚的封端方法主要可分為醚化封端、酯化封端和交聯(lián)封端

2、，是指聚醚上的羥基通過各種有機小分子化合物進行醚化、酯化或者交聯(lián)反應(yīng)，羥基上的活潑氫被各種短鏈的烷基、芳烷基、酯基或其它基團取代。封端后，改變了其物理化學(xué)性質(zhì)，增加了某些新的功能。本文對典型聚醚的封端合成技術(shù)及典型封端聚醚的性能進行了系統(tǒng)的研究，并將合成的典型封端聚醚進行了原油的降摩阻性能的應(yīng)用研究。 另外一類含有不飽和鍵的聚醚因為具有反應(yīng)性，一般把其視為非典型聚醚，由于羥基的存在影響不飽和鍵與環(huán)境體系的反應(yīng)。鏈末端羥基必須封端

3、改性，而這一類封端聚醚由于具有特殊的化學(xué)穩(wěn)定性和可反應(yīng)的性質(zhì)，所以本文就該類活性聚醚的封端也進行了部分研究。 石油作為工業(yè)的血脈，隨著“能源危機”時代的到來，石油的開采和輸運日益得到人們的廣泛重視，尤其是高粘稠油的開采顯得尤為重要，但是解決高粘稠油的開采輸送是全世界石油行業(yè)的最大難題。但是關(guān)于原油降摩阻的機理不論是從經(jīng)典的學(xué)術(shù)著作還是近年來發(fā)表的學(xué)術(shù)論文，都認為其機理復(fù)雜，很難表述清楚。原油的降摩阻與降粘和流動改進的機理既有類同

4、之處，又有本質(zhì)的不同。乳化降粘需要至少20％以上的水才能形成O/W，而流動改進劑僅對不含水原油有效，如果原油含水，流動改進劑效果反而不好。實驗中筆者曾發(fā)現(xiàn)雙環(huán)咪唑啉衍生物封端聚醚對原油具有降摩阻作用，特別是在含水量較大的原油中，能減小原油的流動阻力。本文研究中發(fā)現(xiàn)，利用合成的典型雙環(huán)咪唑啉衍生物封端聚醚與活性高聚物復(fù)配制備的復(fù)合降摩阻劑，拓寬了含水原油的使用范圍，由原來對含水10％以上原油能有效降低流動阻力，拓寬到對原油含水5％以上也可

5、有效降摩阻。就此問題，筆者在典型封端聚醚的研究基礎(chǔ)上，我們重點研究了這種復(fù)合降摩劑的降摩阻機理。關(guān)于降摩阻劑的降摩阻機理比較復(fù)雜，它涉及到流變學(xué)、流體動力學(xué)、摩擦學(xué)、聚合物的物理化學(xué)等學(xué)科，降摩阻劑的相關(guān)機理有很多不同的說。我們主要從界面化學(xué)、微觀動力學(xué)及微觀狀態(tài)的角度研究了降摩阻劑的降摩阻機理。我們在通過此種復(fù)合降摩阻劑與一般降粘劑和單一雙環(huán)咪唑啉衍生物封端聚醚進行性能對比的基礎(chǔ)上，我們得出了原油微觀狀態(tài)的改變可能是導(dǎo)致原油流動阻力大

6、大下降的原因，復(fù)合降摩阻劑的加入使原油的微觀流動狀態(tài)由原來的平動轉(zhuǎn)化為“軸動”狀態(tài)，而這種軸動狀態(tài)無論是從摩擦學(xué)還是動力學(xué)角度，都可以很好的減小原油與介質(zhì)以及原油本體之間的相互作用力。實驗證明我們發(fā)現(xiàn)了一種更有效的降低原油流動阻力的石油降摩阻劑。本文研究的主要工作和貢獻如下： (1)介紹了國內(nèi)外聚醚型表面活性劑的研究進展及應(yīng)用。 (2)介紹了典型封端聚醚的合成技術(shù)。 (3)合成典型雙環(huán)咪唑啉衍生物封端聚醚，并與活

7、性高聚物復(fù)配制備了一種復(fù)合原油降摩阻劑。 (4)該復(fù)合降摩阻劑在高粘稠油開采和輸送中具有很好的降摩阻降粘效果。 (5)從界面化學(xué)、微觀動力學(xué)的角度以及流變學(xué)的角度入手，研究了加入復(fù)合降摩阻劑前后原油流動阻力的變化、原油粘度、原油表面張力、吸附力以及原油微觀形態(tài)的變化。 (6)初步認為原油復(fù)合降摩阻劑的降摩阻機理為原油的微觀狀態(tài)發(fā)生了改變，導(dǎo)致原油流動狀態(tài)由平動轉(zhuǎn)變?yōu)椤拜S動”，進而大大降低了其在流動過程中的流動阻力