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swiftxin2008金虫 (小有名气)
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[求助]
聚合物对粘土层间距的影响 已有1人参与
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本人是做钻井流体方向。钻井过程中，需要加入聚合物包被剂，吸附在粘土颗粒表面，将他们包裹起来，防止颗粒水化分散，通常聚合物分子量在200万以上。我自己合成了一个低分子量的包被剂，数均分子量26万，重均分子量38万，分子结构如图所示。之前我们做胺基聚合物抑制剂，分子量都是1万以内，我们通过对粘土水化后烘干，进行XRD测试，分析粘土层间距，然后在粘土悬浮液中加入不同浓度的聚合物后，测试层间距，发现加入胺基聚合物后，粘土干态层间距从1.1nm左右增加到1.2nm左右，说明聚胺分子进入层间了。但是我使用新和成的这个分子量30万左右的聚合物包被剂做测试，同样是粘土层间距增加0.1nm左右，并且随着浓度增加层间距基本不变。这能说明这个聚合物分子也进入层间了么？还是说部分结构进入层间？个人感觉分子量30万了，应该不会向小分子聚合物那样进入层间吧？由于本人是石油工程专业出身，化学基础薄弱，还请虫友们予以指导，非常感谢！ 分子结构图.png |
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Dr_Jesse
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- 专业: 高分子合成化学
【答案】应助回帖
感谢参与，应助指数 +1
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我是学高分子的，恰巧做过两年多钻井液处理剂的开发，说一点我自己的感受和建议，不一定对，请参考： 1 如果要做包被剂，你的20万~30万分子量有点低。包被剂的作用，是要通过1条或多条聚合物链（溶解性要好，在作用过程中能保证链尽可能舒展）对多个黏土颗粒进行“粘附”、“汇聚”，从而降低黏土颗粒对钻井液性能的影响，以及对钻具的吸附等；所以想象一下，如果分子量太小，链不够长，是不是可以起包被的作用？钻井液处理剂用到的单体其实比较有限，官能团特征和结构特征也很相似，也多是和黏土发生相互作用。通过微观结构的调控，即使同一组成（比例不同）的共聚物很可能就会从一种功能变成另一种功能，所以你的处理剂是否和你想的包被效果一致？或者你做低分子量的包被剂理论可行性或者目标一定要明确。建议看看中原油田王中华老师、中石化石油技术工程院杨小华等人的钻井液处理剂专著，有很多理论到实际的案例，可以借鉴学习。 2 石油工程的处理剂涉及的高分子，其主要应用特征和原理一直无法明确的解释，原因在于钻井液体系（或其他工作流体）太过复杂，使用过程还要涉及高温高压、地层水（含不同的金属离子）、地质条件差异大等多变情况。很理论很基础的研究相对来说很少。实际上更可信的抑制剂评价，是通过实验用页岩膨胀实验、滚动回收率等方式直接观察比。利用XRD去表征黏土抑制剂的效果，是从理论上找的一种尝试，0.1nm层间距的变化建议做清水空白对比研究，个人觉得可信度值得推敲。就像你也可以直接用SEM、DLS等方法去观察包被剂使用前后黏土颗粒外形、尺寸大小的研究，都不能绝对的说明问题。 3 从你的高分子问题来说，大分子进入层间，形成黏土插层，有这种情况，但是要求合成过程中控制度很高，而且响应的聚合物-黏土用量的比例要大于包被剂的使用状态。如果你的材料能插层进入黏土层间，那黏土片层会剥离，很可能XRD测不到层间才对。 |
swiftxin2008
2楼2017-10-16 10:46:36
swiftxin2008
金虫 (小有名气)
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- 专业: 钻井工程与地热开采
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