以吡啶釜残为原料功能材料的制备研究开题报告

1. 研究目的与意义

粘土矿物广泛存在于油层中，全世界有97%的油层都不同程度地含有粘土矿物，粘土矿物的水化膨胀和分散运移是造成油气层损害的主要原因之一。如果在油气田开发过程中措施不当，就会造成粘土矿物的水化膨胀和分散运移，从而堵塞地层孔隙结构的喉部，降低地层的渗透性，造成油气层受到损坏。这不仅影响了油井的产能而且对油田后期的开发造成极坏的不可逆影响。因此，有针对性地使用适合地层特点的防膨剂，可减少储层的水敏伤害，对于整个储层的持续、高效开发有及其重要的意义。

2. 国内外研究现状分析

无机盐类防膨剂货源广、价格低、使用维护简单，但它只能暂时稳定粘土颗粒，当油层环境变化时，该类防膨剂发生阳离子交换，使粘土恢复至原来的水敏状态，另外，这类粘土防膨剂不可能像聚合物那样产生多点吸附因此对防止粘土运移效果不明显。该类防膨剂主要用在钻井、压裂、酸化等作业中。

有机阳离子聚合粘土稳定剂是近年来发展的一种新型化学处理剂，是一种含N、 S和P的聚合物。主要是指其分子结构中的季氮原子在主链或侧链上的阳离子聚合物。这类聚合物在抑制粘土膨胀、防止颗粒运移方面表现性能良好。它们在水中解离产生高正电价的高分子阳离子，在粘土颗粒的表面上中和粘土表面的负电荷，可以同时与粘土颗粒形成多点吸附。吸附后，在粘土颗粒的表面形成一层吸附保护膜，防止粘土的膨胀与运移，抗冲刷效果好。这类粘土稳定剂具有用量少、吸附能力强、受pH值影响小、对地层适应性强等优点，所以可作为长效粘土稳定剂。

3. 研究的基本内容与计划

着油田的开发，粘土防膨剂的应用越来越广泛，种类也越来越繁多。其中有机阳离子聚合物稳定粘土的效果比其它粘土稳定剂都要好很多，它可以形成多点吸附，而且具有用量少、吸附能力强、受pH值影响小、对地层适应力强等优点，因此，有机阳离子聚合物是目前国内外最具发展前景的一类粘土稳定剂。本文以甲醇，吡啶等作为原料，通过氧化聚合反应，合成了有机防膨剂，对影响合成产物防膨效果的相关因素进行研究，参照相关行业标准中规定的方法对合成防膨剂进行了性能评价；向合成的防膨剂中添加试剂，确定了防膨效果最好的配方，考察了所得的防膨剂在不同温度下的防膨率。

4. 研究创新点

聚乙烯基吡啶，通常用于树脂的合成。

但由于聚乙烯基吡啶中氮的存在，可以反应生成季铵盐，可吸附于带负电的粘土表面，中和粘土表面的负电荷，形成吸附层，抑制粘土膨胀。

而且大量的吡啶釜残，给聚乙烯基吡啶提供了丰富的来源，由此提出以吡啶釜残为原料制备粘土防膨剂这一课题。