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含硼特种表面活性剂是近年来表面活性剂领域的研究热点之一,此类化合物具有无毒、无腐蚀性、沸点高等特性,可用作润滑油的添加剂、抗静电剂、各种物质的分散剂和乳化剂等,其应用前景比较广泛。但是国内外当前对含硼表面活性剂的应用研究主要集中在日用化学工业方面,在油田化学领域的应用研究不多。因此寻找一类适用于油田化学领域的具有多功能性的含硼特种表面活性剂具有重要的意义。
本文采用硼酸、二乙醇胺、十二胺、十二醇等为主要原料,经烷基化、酯化等一系列合理的分子设计,合成了7种具有双螺环或单螺环的含硼特种表面活性剂,通过红外光谱对其结构进行了进一步的确认。通过因素分析优化了反应条件,提高了产率。在此基础上,将所合成的含硼特种表面活性剂进行了基本物理化学性能研究,通过溶解性、表面张力及cmc、HLB值等性能的测定,可以表明所合成的7种含硼特种表面活性剂都具有很好的表面活性,cmc都在1×10-4 mol/L左右,γcmc都在30mN/m左右,而且其HLB值大都在10~13以上,水溶性较好。
本文着重对所合成的含硼特种表面活性剂在油田钻井液方面的应用进行了评价。作为钻井液润滑剂的应用评价中,通过对所合成的7种含硼特种表面活性剂在基浆中的润滑性对比,发现含硼特种表面活性剂RDB在加入量为1%时,能将基浆泥饼的粘滞系数降低到40%以上,并且加入RDB的基浆体系具有滤失量小,稳定性强,抗盐、抗温等优点,是一种性能较好的润滑剂;作为微泡沫钻井液起泡剂的应用评价中,以4%膨润土、10%起泡剂RDEB、0.2%CMC、0.2%CMS和0.2%KCL为配方的微泡沫钻井液体系具有密度小,滤失量小,润滑好,稳定性强,抗温、抗盐、抗Ca2+、Mg2+离子等优点,是一种性能较好微泡沫钻井液体系。