缓释型稀土示踪剂的制备及其性能研究.pdf
《缓释型稀土示踪剂的制备及其性能研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《缓释型稀土示踪剂的制备及其性能研究.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷第期陕西科技大学学报V o l N o 年 月J o u r n a l o fS h a a n x iU n i v e r s i t yo fS c i e n c e&T e c h n o l o g y D e c 文章编号:X()缓释型稀土示踪剂的制备及其性能研究张康,董晓昱,程晓亮,陈志刚,王晨,杨晓武,代方方(陕西科技大学 教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室,陕西 西安 ;中国石油长庆油田分公司 西安长庆化工集团有限公司,陕西 西安 ;中国石油长庆油田分公司 第三采气厂,内蒙古 鄂尔多斯 )摘要:为了实现对水平井的出水位点和产液剖面的长期监测,研发高性能缓释示踪剂至
2、关重要本论文首先以柠檬酸和硝酸铈为原料合成了柠檬酸铈稀土示踪剂,然后将其与环氧树脂混合,在三乙醇胺的固化作用下制备了缓释型稀土示踪剂研究了示踪剂的吸水性能、热稳定性以及释放性能,并对释放曲线进行了数学模拟,探讨了示踪剂的缓释动力学结果表明,含有柠檬酸铈的缓释型稀土示踪剂具有优异的长效缓释性,h后累计释放率为 ,仍具有巨大缓释潜力以及较好的热稳定性,以下失重率为 ,不会轻易分解示踪剂的释放速率随温度升高而增大,随盐度升高而减小,释放机制是以扩散为主,释放遵循F i c k扩散机制,此时示踪剂释放的驱动力主要来源于缓释型稀土示踪剂与周围介质之间的浓度差,进而达到缓慢释放的效果,作为地层长期监测的示
3、踪剂切实可行关键词:稀土示踪剂;柠檬酸铈;缓释;缓释动力学中图分类号:T E 文献标志码:AS t u d yo np r e p a r a t i o na n dp e r f o r m a n c e o f s u s t a i n e d r e l e a s e r a r e e a r t h t r a c e rZ HANGK a n g,D ONGX i a o y u,CHE NGX i a o l i a n g,CHE NZ h i g a n g,WANGC h e n,YANGX i a o w u,D A IF a n g f a n g(K e yL
4、 a b o r a t o r yo fA u x i l i a r yC h e m i s t r y&T e c h n o l o g yf o rC h e m i c a l I n d u s t r y,M i n i s t r yo fE d u c a t i o n,S h a a n x iU n i v e r s i t yo fS c i e n c e&T e c h n o l o g y,X i a n ,C h i n a;X i a nC h a n g q i n gC h e m i c a lG r o u pC o,L t d,X i a
5、n ,C h i n a;T h eT h i r dG a sP r o d u c t i o nP l a n t,P e t r o C h i n aC h a n g q i n gO i l f i e l dB r a n c h,O r d o s ,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t oa c h i e v el o n g t e r m m o n i t o r i n go f t h ee f f l u e n ts i t ea n dl i q u i dp r o d u c t i o np r o f i
6、 l eo ft h eh o r i z o n t a lw e l l,i ti se s s e n t i a lt od e v e l o ph i g h p e r f o r m a n c es u s t a i n e d r e l e a s et r a c e r s I nt h i sp a p e r,c e r i u mc i t r a t er a r ee a r t ht r a c e rw a sf i r s ts y n t h e s i z e df r o mc i t r i ca c i da n dc e r i u mn
7、 i t r a t ea s r a wm a t e r i a l s,a n dt h e nm i x e dw i t he p o x yr e s i nt op r e p a r eas u s t a i n e d r e l e a s er a r ee a r t ht r a c e ru n d e rt h ec u r i n ga c t i o no ft r i e t h a n o l a m i n e T h ew a t e ra b s o r p t i o np r o p e r t i e s,t h e r m a l s t
8、a b i l i t ya n dr e l e a s ep r o p e r t i e so ft h et r a c e ra r es t u d i e d,a n dt h er e l e a s ec u r v e i sm a t h e m a t i c a l l ys i m u l a t e d,a n dt h es u s t a i n e d r e l e a s ed y n a m i c so ft h et r a c e ra r ed i s c u s s e d T h er e s u l t ss h o w e dt h
9、a t t h es l o w r e l e a s er a r e e a r t ht r a c e rc o n t a i n i n gc e r i u mc i t r a t eh a se x c e l l e n tl o n g l a s t i n gr e t a r d a t i o n,w i t hac u m u l a t i v er e l e a s er a t eo f a f t e r收稿日期:基金项目:国家自然科学基金项目();陕西高校青年创新团队计划项目()作者简介:张康(),男,山西临汾人,副教授,博士,研究方向:功能助剂陕
10、西科技大学学报第 卷 h I ts t i l lh a sg r e a tr e t a r d a t i o np o t e n t i a la n dg o o dt h e r m a ls t a b i l i t y,w i t haw e i g h tl o s sr a t eo f b e l o w ,a n dd o e sn o td e c o m p o s ee a s i l y T h e r e l e a s e r a t eo f t h e t r a c e r i n c r e a s e sw i t ht h e i n c r
11、 e a s eo f t e m p e r a t u r ea n dd e c r e a s e sw i t ht h e i n c r e a s eo fs a l i n i t y T h er e l e a s em e c h a n i s mi sm a i n l yd i f f u s i o n,a n d t h e r e l e a s e f o l l o w s t h eF i c kd i f f u s i o nm e c h a n i s m A tt h i s t i m e,t h ed r i v i n gf o r c
12、 eo f t h et r a c e rr e l e a s em a i n l yc o m e sf r o mt h ec o n c e n t r a t i o nd i f f e r e n c eb e t w e e nt h es l o w r e l e a s er a r ee a r t ht r a c e ra n dt h es u r r o u n d i n gm e d i u m,a n dt h e nt h ee f f e c to f s l o wr e l e a s e i s a c h i e v e d I t i s
13、p r a c t i c a l a s a t r a c e r f o r l o n g t e r mm o n i t o r i n go f s t r a t a K e yw o r d s:r a r ee a r t ht r a c e r;c e r i u mc i t r a t e;s u s t a i n e dr e l e a s e;s l o w r e l e a s ek i n e t i c s引言直井是传统油田开发的主要手段,但产能较低水平井与直井相比具有产能较高,井间距离短,排油面积大等优点但由于地层的非均质性和注水时间的增长,油田开
14、发井可能出现水淹、水窜、注入水突进等现象,降低了驱油效率,需要采取措施找到出水位点,进而为油田开发或生产的调整提供科学依据示踪剂检测技术是将示踪剂注入井中,然后测试周围生产井产出流体中的输出示踪剂浓度通过分析监测的结果,可以获取油田开发井的产液信息,解释产液剖面,确定出水位点和出水时间对产能较高的水平井进行出水分析,为水平井的高质量和高稳定性提供改进思路,进一步提高油田开发的经济效益目前,油田中常用的示踪剂分为以下四类:化学类、放射性同位素类、稳定同位素类、微量物质类示踪剂化学类示踪剂存在注入量大,成本高等缺陷;放射性同位素类示踪剂具有放射性,具有较大的危害性;稳定同位素类示踪剂的检测难度较高
15、因此,上述示踪剂的地层适用性较低,检测复杂,实用性差由于微量物质示踪剂具有注入量少,成本低,检测灵敏度高,无毒的优势,作为示踪剂的发展潜力巨大它是利用油藏本身及其所包含流体中没有或者含量极少的微量物质作为示踪剂,包括各类荧光物质、稀土元素、微量离子等采用电感耦合等离子发射光谱仪作为检测示踪剂含量的仪器,方便快捷,目标明确,且不易受其他元素的干扰,可达到监测地层的目的 但是持续监测水平井产液剖面仍是一个难题目前,固体缓释示踪剂受到国内外的关注可以将不同示踪剂与高分子物质混合固化制成不同的固体缓释示踪剂,安装在水平井完井单元的不同位置,与流体接触后缓慢释放示踪剂,降低了监测的成本,达到持续监测井下
16、的目的周晶晶等 采用吡啶二羧酸和稀土氧化铕合成了稀土螯合物微量物质示踪剂,p p b级示踪剂性能测试中保留率达到 ,其性能优于工业化示踪剂顾菁华以硝酸镧和磺基水杨酸钠为原料,通过取代反应合成了磺基水杨酸镧,抗盐实验表明损耗率均小于,地层水配伍行良好,检出限可达p p b级,充分满足示踪剂现场应用的要求针对示踪剂在地层环境下释放速率较快的问题,王强等 用将示踪剂与环氧树脂混合、固化的方法制备固体示踪剂,赋予示踪剂缓释性能示踪剂的释放过程分为溶解阶段和扩散阶段示踪剂溶解后,外界流体进入固体示踪剂内部,使示踪成分能够通过其基底骨架缓慢扩散至溶液中,最终达到对水平井长期监测的目的 刘子民等 将自研的水
17、溶性固体示踪剂与环氧树脂结合得到了智能固体示踪剂以固体示踪剂释放规律和水平井单相流稳态模型为理论基础,建立了水平井产液剖面解释方法但是,鲜有研究者研究缓释型微量物质示踪剂,并分析其在不同条件下的缓释动力学本文以硝酸铈与柠檬酸为原料,通过取代反应合成柠檬酸铈稀土示踪剂,然后将其与环氧树脂混合固化,制备缓释型稀土示踪剂测试了示踪剂的稳定性和释放性能,并探讨了缓释动力学实验部分 仪器与试剂 主要试剂硝酸铈,分析纯,天津市大茂化学试剂厂;柠檬酸,化学纯,安徽泽升科技有限公司;环氧树脂,化学纯,济南天茂树脂化工公司;氯化钠,分析纯,天津市天力化学试剂有限公司;三乙醇胺,分析纯,西安天茂化工有限公司 主要
18、仪器傅里叶变换红外光谱仪(V E R T E X ),德国布鲁克B r u k e r公司;热重分析仪(T GA Q ),美国T A公司;电感耦合等离子发射光谱仪,美国THEM;聚四氟乙烯模具,德国肖克第期张康等:缓释型稀土示踪剂的制备及其性能研究 缓释型稀土示踪剂的制备 稀土示踪剂的合成向三口烧瓶中加入 m L水,再加入 g的柠檬酸和 g的硝酸铈(摩尔比为),搅拌溶解升温至 下搅拌反应h,抽滤,得滤液,放入 烘箱内,烘 h后,即得到柠檬酸铈稀土示踪剂,产率为 缓释稀土示踪剂的合成将环氧树脂和柠檬酸铈充分混合,在 下超声h趁热加入固化剂三乙醇胺,搅拌均匀后,在聚四氟乙烯板上涂敷产品,放入 烘箱
19、中烘干 h,移出模具,冷却到室温,取出已固化的缓释型稀土示踪剂,得到尺寸为c mc m,厚度为mm的缓释型稀土示踪剂样品具有一定的硬度和脆性,外层表面较为干燥,表面无软化、裂纹、开裂等情况缓释型稀土示踪剂如图所示,从左至右分别是含、柠檬酸铈的缓释型稀土示踪剂图缓释型稀土示踪剂样品图 产物的表征及性能测试 F T I R表征将柠檬酸铈样品烘干后,研磨,K B r压片,采用傅立叶变换红外光谱进行测定 吸水率测试称取一定质量的块状缓释型稀土示踪剂,将样品浸入 m L的水中,分别在 和 下浸泡 h后,将样品取出并用滤纸擦干,再次称重所有样品称量三次,取平均值按式()计算缓释型稀土示踪剂的吸水率 RWw
20、WdWd ()式()中:R吸水率,;Wd缓释型稀土示踪剂吸水前的质量,g;Ww缓释型稀土示踪剂吸水后的质量,g 孔隙率测试称取一定质量的块状缓释型稀土示踪剂,将样品浸入 m L的水中,分别在 和 下浸泡 h之,将样品取出并用滤纸擦干,再次称重所有样品称量三次,取平均值按式()计算缓释型稀土示踪剂的孔隙率 WwWdwWwWdwWdp ()式()中:缓释型稀土示踪剂的孔隙率,;Wd缓释型稀土示踪剂浸泡前的质量,g;Ww缓释型稀土示踪剂浸泡后的质量,g;w纯水的密度,g/m;p缓释型稀土示踪剂的密度,g/m 热稳定性测试采用热重分析仪测定缓释型稀土示踪剂的热稳定性将制备的样品置于 m L/m i n
21、的氮气氛围下开始检测,温度从室温升至 ,升温的速率是/m i n 释放性能测试()温度对性能的影响将缓释型稀土示踪剂裁剪成面积c mc m,厚度mm的块状,之后分别在、和 下,浸泡在 m L水中,一定时间内取出后,利用电感耦合等离子发射光谱仪检测铈元素的含量其中,电感耦合等离子发射光谱仪的参数如下:射频功率为 W,冷却气流、辅助气流以及雾化气流分别为 L/m i n、L/m i n和 L/m i n()矿化度对性能的影响依次配置矿化度为 m g/L、m g/L、m g/L和 m g/L的矿化水,模拟不同矿化度的地层环境将缓释型稀土示踪剂裁剪成面积c m c m,厚度mm的块状在 下分别将其浸泡
22、在不同矿化度溶液中,一定时间内取出后,利用电感耦合等离子发射光谱仪检测铈元素的含量结果与讨论 红外光谱表征对柠檬酸及柠檬酸铈分别进行红外光谱分析,结果如图所示由图可知,c m频率处的吸收峰为CO伸缩振动产生,c m频率处的吸收峰 为OH面 外 弯 曲 振 动 产 生,c m和 c m是原料柠檬酸的羧酸特征谱带,c m和 c m频率处的吸收峰为OH面内弯曲振动和C O伸 缩 振 动 的 耦 合形 成 配 合 物 后,c m和 c m羧酸特征谱带消 失出现C O O的 c m反对称和 c m对称特征强吸收峰,出现了 c mOH的伸缩振动,说明配合物分子内可能有结晶水存在综上所述,最终陕西科技大学学
23、报第 卷得到了产物柠檬酸铈图柠檬酸和柠檬酸铈的F T I R谱图 吸水率分析由图可知,对比 与 下的不同含量的缓释型稀土示踪剂样品的吸水率,发现随着示踪剂含量的增加,吸水率先增大后降低,随后又增大相比于其他组别,添加的柠檬酸铈的缓释型稀土示踪剂的吸水率具有明显较低的水平证明含有的柠檬酸铈的缓释型稀土示踪剂具有良好的耐水性能,利于储存示踪剂,在地层监测中具有更好的缓释效果,从而延长监测时间图缓释型稀土示踪剂的吸水率 孔隙率分析由图可知,对比 与 下不同含量的缓释型稀土示踪剂样品的孔隙率,发现随着示踪剂含量的增加,孔隙率先增大后降低,随后又增大,表现出和吸水率变化的相同趋势相比于其他组别,同样添加
24、的柠檬酸铈的缓释型稀土示踪剂的孔隙率较低并且孔隙率与吸水率测试结果相对应,孔隙率越低吸水率也越低,这是由于孔隙较少时,水分较难侵入示踪剂内部的孔隙,并且较少的孔隙可以起到阻挡大量水分子直接侵蚀的作用,进而吸水率相应减小证明的柠檬酸铈的缓释型稀土示踪剂较低的孔隙率为缓慢释放提供了结构优势图缓释型稀土示踪剂的孔隙率 热稳定性分析由图可知,当温度低于 时,缓释型稀土示踪剂的质量损失较小,失重率为 ,说明此时其组分基本没有出现分解升华等损失,具有很好的热稳定性在 时质量损失明显加快,失重率达到 左右此时损失的质量主要是由于热分解造成固化的聚合物发生分解从D T G曲线可知,样品的D T G曲线峰值温度
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 缓释型 稀土 示踪剂 制备 及其 性能 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。