用于化妝品的可生物降解表面活性劑在鉆井液中的應用

用于化妝品的可生物降解表面活性劑在鉆井液中的應用類別：石油工業(yè)作者：LuiF.Nicora,WilliamM.Mcgregor關鍵詞：鉆井液,添加劑,APG,生物降解,液體損失,流變性【內(nèi)容】一?前言在鉆井過程中,當鉆井液遇到可滲透的巖石層時,通常都具有一種失去水相(“流體損失”)的自然趨勢,尤其是在那些超過巖石孔隙壓力的高壓井中,這些問題更為嚴重。在過去的幾年中,已經(jīng)研制并成功地使用了各種各樣的控制流體損失的添加劑。在靜態(tài)和動態(tài)條件下,它們能在井壁上結(jié)成濾餅,其粘性又不足以限制鉆井液在井中的循環(huán),且其不可滲透性卻足以減少因滲入地層而產(chǎn)生的液體的損失。用于鉆井液中最著名的添加劑有:①水化膨脹性粘土,如膨潤土,它通常還需和其它降濾失劑一起使用;②褐煤,一種經(jīng)NaOH或多價金屬鹽如Na?K?Fe?Cr?Ti處理而形成的氧化?磺化?磺甲基化產(chǎn)物;③Na?K?Ca?Cr?Fe?Ti的木素磺酸鹽;④聚合物,包括羧甲基纖維素?PACs(聚陰離子纖維素)?生物高分子聚合物(如黃原膠和硬葡聚糖)?合成聚合物(如丙烯酸與丙烯酰胺的均聚或共聚物)?聚半乳糖甘露聚糖及其衍生物?羧基烷基化或交聯(lián)的羧基烷基化淀粉。含有上述添加劑的鉆井液在使用時,必須滿足詳細的技術要求,然而由于巖層高度的多變性?溫度及壓力條件等因素的影響,添加劑的用量或為達到預期效果而選用的添加劑種類需要作較大的變動。正是由于這些添加劑或其使用,通常也會以一種不良的方式影響到泥漿其它的可變特性(如粘性?潤滑性?粘土膨脹阻力等)。最后的鉆井液配方必須詳盡地綜合考慮流體損失和其它流體特性,還要考慮配方自身的成本和因使用這些添加劑而帶來的生物降解及其潛在的環(huán)境污染等問題。這類環(huán)保問題已逐漸為人所重視,與此同時,既具有環(huán)境可以接受的特性,又兼?zhèn)涠喙δ茏饔?并能潛在地取代少數(shù)功能單一品種的添加劑已逐漸為人們所關注。二?APG近年來,以可再生性天然糖化物或類脂為原料而生產(chǎn)的糖基非離子表面活性劑作為洗滌劑,尤其在化妝品和個人護理用品方面,已被發(fā)現(xiàn)具有日益廣泛的用途。這些半天然的表面活性劑及APG顆粒的迅速應用主要是受兩個良性因素所驅(qū)使:首先是其優(yōu)良的潤濕性和乳化性;其次是其高效率的需氧生物降解性。APG本身低毒和降解迅速的良好品質(zhì)成為其在眾多領域得以大量應用的關鍵所在。由葡萄糖與C4～C14的脂肪醇經(jīng)生物酶催化制備的APG產(chǎn)品(其中C4～C10的APG產(chǎn)品為水溶性,C12～C14為油溶性),除APG外,其產(chǎn)品中還不可避免地含有少量足以拓寬其商業(yè)使用價值的異構(gòu)體及烷基鏈長不同的脂肪醇。與其它傳統(tǒng)的表面活性劑不同,APG具有良好而規(guī)律的表面活性,以APG作為鉆井液的一種組成部分的進一步研究也許可以獲得更多有價值的資料。本文把APG作為降濾失的一種協(xié)同添加劑使用,室內(nèi)研究了其對鉆井液降濾失特性的增益情況以及作為糖基表面活性劑聚合物為環(huán)境接受的可能性,發(fā)現(xiàn)在鉆井液中加入極低濃度的APG即可以極大地改善整個泥漿系統(tǒng)的所有特性。以適當溶劑溶解的長鏈的APG顆粒與短鏈的APG產(chǎn)品一樣具有良好的水溶性,能夠發(fā)出令人愉悅的氣息,其水溶液呈現(xiàn)出較低的粘度和較好的牛頓流變性,且在對水硬度敏感的環(huán)境APG都顯示出較高的起泡能力(尤其是具有短鏈烷基的APG)和潤濕能力。APG能降低水/油界面張力,這使其還兼?zhèn)淞肆己玫娜ノ哿腿榛匦浴Ｆ洚a(chǎn)品中所含脂肪鏈基長短的巨大變化為其在獲得最佳HLB值的范圍內(nèi),營造了一個寬松的選擇空間和因材施用的上佳環(huán)境。三?實驗測試根據(jù)所研究的各個配方準備鉆井液,其流變性及流體損失特性,采用API儀器和方法測定。水溶性的APG(短鏈)可以直接加入,水不溶性的APG(長鏈)經(jīng)由10wt%的APG/乙醇的乙醇溶解后加入。盡管由于極低的APG用量以及商業(yè)級APG產(chǎn)品中含有本身就具有消泡特性的少量脂肪醇雜質(zhì),使得消泡劑的使用顯得不太必要,但應用時仍可以加入適量的消泡劑以避免潛在的起泡問題。生物降解測試可采用OECD301D(封閉罐式測試)方法,經(jīng)28天的實驗,約60%以上的APG已經(jīng)降解,這證實了APG可以“迅速生物降解”的性質(zhì)。淹潤滑雷性測魄試采執(zhí)用的薪是射OF組IT戀E仆潤滑寧測定菊儀。因地層暢損害婚測試霜是用陸“C晴la割sh隙ac腫h廊sa心nd猴st隙on愛e”鋪(鑒含有器90巴%畫石英尿和那2%蛾粘土于)比的巖勾心樣煮品瞎,算在井70娘℃套下進見行?？衷搸r馬心樣采品的燦半徑歸為霧5c染m,缺長度神為兇5c岡m,閣被裝旗在言Ha命ss語le我r止容器硬中短,流在約撈14緣00洪lb剖/i惰n搬2愉的限炊制壓肺力下痰測試錄。這估項測蹦試包立括評嚴價巖雜心對以氣體福和綢3%碰KC爆l雷鹽水父的初瀉始滲競透率輸(k嫁in犧.g典as紡和暮k冊in瑞,b尤),繼然后串將其嬌在態(tài)70避kg逢/c炒m罷3怪高壓白的鉆指井液行中放鏈置并2h覆(1灘h頑動態(tài)增,1籌h害靜態(tài)授),郵隨后務測試嘆其對螺氣體舒和鹽鋼水的盯最終千滲透蛛率藏(k碰fi弦n,景ga弟s坑和軋k爹fi塌n,烘b前)捧。氣圣體和吐鹽水便的流臟動方菜向與夜鉆井攝液正釣好相奶反。滔放置德2h飯期間蠻的流德體損覽失也膠附帶顛地被憤測量序。巖膀心滲灶透實剃驗完兩成后察,喇測試順“l(fā)恭if謙t-岔of理f緩壓力編”(端即巖狡心脫壞去泥振餅時敏的使稻用壓悅力堤)朵。然究后茂,坊在測銳試其抗“初回流賴滲透打率奇”忍之前常,保將該研巖心許用酸披進行梨處理批。根唇據(jù)肯AS自TM專D1悔14括1-老75擱(便為替老代真羨實海濟水制贈定的應標準覺細則敬)狗的詳趴細程勤序橫制備舌合成朋海水嫂。氧四配?擇流體么損失奴?貢流變倒學和翼輔助道效應殲被研悄究的備泥漿路至少孩含有白一種裝水溶姜性的烈聚合瓣物及勞一種技以上先的烷晌基辰(手多趴)藍葡萄楚糖苷褲,偏且這紗些泥幟漿具貓有有旁效地角減少巧流體背損失價和較嘆好地負抑制沒加熱勤老化凝的特慣性。危此外謎,雖其潤麥滑性廉和抗胃細菌含侵襲呀的敏攝感性乒也得閥到了慎改善塊。瞇曾報構(gòu)道過塔有關售高濃嘴度甲站基苷席在水香基鉆劉井液丑中具料有良然好的回頁巖竭穩(wěn)定做作用下。我斬們正比在研餓究的誤是當熔AP卸G降用于罪水基膠泥漿伍時此,姐其對呈頁巖愧失水腔的抑易制情疲況。悲在大情多數(shù)寬實驗堪中崖,筑輕泥丘漿用船來增娛加實鄙驗之買間的辦差異諷,衡最好浸的逃AP賭G苗則在閥更現(xiàn)挺實的樂泥漿特體系求中研豐究手(峽例號6)古。照例巧1:爪配制急一系雁列含得水溶犁性聚搶合物積和何AP致G傍總重賤量相呼同的狂實驗攪用鉆鄰井泥糕漿。糕水溶宰性聚醬合物亭(聚規(guī)整某的悟PA溉C屑與黃我原膠青的比忌例為距1∶愉1)禮和堤AP撥G警的比嗎例在面確保碰總重棵量恒丘定的加前提璃下有并所變儉化。蛇由實較驗可靠知耀,毒在總沙含量啦相同取的前練提下驚,肅將水粉溶性辮聚合榆物和手AP慰G即復配艇用于豪減少競流體況損失循的情疊況與奔其各冤自單攏獨作粱為所酸謂的沉添加魔劑投使用贏的情襖況對教比都,使發(fā)現(xiàn)續(xù)單獨欣使用隆AP曉G句的效印果不殖如與站聚合嫂物混沫合更吐有效公。然蕉而舉,匆用勒AP挪G時替代沉15閑%糊的水偏溶性憑聚合導物能毀將液帽體損孤失減投少約飾50岔%勻。添百加了摧AP穗G獅的泥廟漿其獨粘度舍幾乎愁沒有盞變化頭。喉例奪2:閱將一形定量李微量租的不忠同類欣型的添烷基稈(譽多驅(qū))頑葡萄澆糖苷蒜添加謙到含孟有可退溶性盯聚合銳物側(cè)(口規(guī)整辣的匆PA長C暮和黃弦原膠混)乖的泥賊漿中致,跑配制隙成一走系列守輕質(zhì)安泥漿妹。這誼些泥齒漿在真12吸0℃款老化召16鳳h抄后謊,彼其嚼HP靠HT挖FL寧AA草(煙高溫辮高壓活下的鞭流體幸損失左值蛾)格降低那,膽測定光結(jié)果搞顯示建將特刑定類玉型撐AP炸G堡以極宏低的剃濃度于(腹約占遇泥漿縫總重魔的伯0.兆00歌8w俘t%倒)帳添加狠到泥磚漿中女,遭即可墻把老份化后悠泥漿千的償HP她HT些流體哄損失撒降低陷至原遼先的驢一半貪。這屑種罩HP筍HT拒FL鎮(zhèn)值的匪降低戰(zhàn)情況匪在甲源基葡檢糖苷唯或茅AP輩GC且4熔的泥祥漿體榮系中堡均觀遵察不癢到盾,鹿僅對蠻長鏈嚇的車AP吧G外泥漿臨體系柿是有梯效的唉。襖作為票參考萌的其堡他類揀型表必面活蕉性劑陶,D杯ME濱(坦鉆井襪泥漿矮乳化椅劑緒)善和禾DM高S(翁鉆井影泥漿哨表面懇活性嚇劑帽)勸在減僵少流細體損狂失方習面的螺貢獻席幾乎別沒有棕。在逐同一蘭類型墨的泥剖漿堪配方算中營,兔測試被并研訂究了纖兩種踐AP荒G曾對泥域漿潤稅滑性肺的影燥響?；焙谢ˋP韻G恰的泥烤漿的燙摩擦直系數(shù)桂得以園改善喉,畫這也畫許應兔該歸寫因于糾不純絲的笨AP面G捉產(chǎn)品抄中殘歸存有侮少量攜脂肪瑞醇貞的緣坦故。頭例借3:序一個鋒為頂盜部井輔眼腰(t缺op謙ho械le棕)邀配制叔的泥破漿用錘于研澤究加逗入油AP體G秤后對鋸泥漿同特性扭所起算的作折用。井其結(jié)肯果顯種示用仇上述糠被監(jiān)兩控的劫泥漿儉,跟隨著邁其中犬AP幣GA餃(缺一種槽優(yōu)化裙的拘AP迎G弓組合測)抗加入磚量的叫增加沿,浩增強粥了泥浸漿的場流變挖性奶,里提高羞了懸抵浮特拆性奮(酒較高癢YP遮/P動V唱比例坦),陰因而筑減少桑了流完體損打失。貫然而末,貪經(jīng)濟孔因素瓣限制狐了雷AP聽G恨為頂制部井土眼使花用的器應用記可能撒性。柿例孟4:躍表架1嘗展示濤了幾錘種以洽不同乞濃度悅(兆約占笛泥漿粱總重劉量的餐0.碧05塘wt顏%喝和減0.螺5w固t%讀)烘配制幣的含賄有瓶AP注GA弟(燭不溶哭于水織)蟲的水宮溶性挎聚合施物泥迷漿與誦作為蟲對比胳樣的穩(wěn)甲基媽葡糖菊苷及桿AP城GC朽4悲(鉗都是寸水溶撓性康)暮水溶乘性聚搖合物該泥漿濾的對播比試更驗?？浣Y(jié)始果再摩次表騙明舅,踐增加嗽AP反GA合的用槐量可磁以改美善泥弄漿的肌流體頭損失紹。僅幸在泥攝漿流黨變學丹上良顏性的正變化淺也是拾顯而刮易見暮的。辛又一還次表收明甲跪基葡們糖苷概?究AP舒GC掘4拍(娛丁基瓜葡糖依苷膠)敏在這折方面彼沒有密明顯煮的效浴果。健另外夫,記在含源有連AP慢GA骨的泥頁漿表顫現(xiàn)出首更好懼的抗資微生熊物侵伴襲的駕能力疲,低據(jù)對誦泥漿借存放菌兩個齊星期善的初訪步觀批察莖,素發(fā)現(xiàn)輝僅有叫不含州AP稼GD顧的泥喬漿遭叼受到紡微生齊物的唯侵襲蛾。極例減5:躺按表才2籃配制進的鉆賞井液花用于鏡證實界由于庭AP區(qū)G哈的加規(guī)入在年硅酸略鹽體芬系中慧所產(chǎn)趨生的秘差異亭。實折驗結(jié)步果表塔明養(yǎng),A比PG被的加吹入有奉助于斬改善披硅酸弟鹽體晚系的粗流變督性虛?羅濾液緩性能健及耐遍溫能旨力。帖表塔2亂在硅晴酸鹽攜體系餃中原AP殲GA俘的作線用帽泥漿親配方憶:柳水棟35叨0g使+編氯化塔鉀驗15兵g+姥黃原墾膠浮1g健+預規(guī)整平PA壘C1拆.5壞g+彩改性史淀粉理4g羊+純膨潤金土鈉尿鹽存0.更5g謹+斑純堿慣硅酸貫鈉襪5(笛vo勸l%固)+填AP鏟GA腎(總見下邊表叨)+繳氧化勝鋇抓30冷0g窩+A崇PG喇A(槍見下堤表塵)+獸氧化眨鋇番12旬g喂注纏:勢試驗祖溫度拾為兩10蒼5℃畜例此6:毯表貍3池用于翻記錄盆在盼13默pp哥gK暫Cl誰-洲聚合活物泥舌漿體腔系中丈隨近AP開GA央用量起的增造加其計泥漿牢行為摘的改陳變。垃測定科結(jié)果邁表明禍,垃該泥坊漿的妄耐溫鉆能力犯和高蘋溫濾廣失性室均有適所改字善。敏表杰3銀在拜13肉pp擁gK蜘Cl解-惠聚合輛物體踢系中嘗AP圣GA根的作派用月泥漿掌配方辟:貸合成內(nèi)海水摩35慕0g響+棄氯化糾鉀苗10蹈.5祥g+敬黃原竟膠組1g急+可規(guī)整耕PA沖C1興g+洲PA芹C1合g獎例閥7:潛表陳4鎖顯示葉了加趕入付AP鑒GA孔后抖,屈可以捉改善簽黃原蔬膠溶獻液的江耐溫乒穩(wěn)定食性。收將不測含獎AP疼GA敞的黃殺原膠柳溶液嗽與老鋒化前打后均鑰加入駐AP你GA投的黃張原膠淡溶液逝分別談進行仆老化鎖,繪實驗跌數(shù)據(jù)少表明莊,廊在黃掀原膠石溶液厘老化甲前加德入倍AP用GA靠可以魯充分裂地保而護該住聚合外物抗病熱降奮解的積泥漿涼流變乖性能執(zhí)。腹表福4丈在黃伍原膠傳溶液怒體系錢中類AP絕G載的作焰用為五晌?俘地層宵損害印性能哪用兩秒種以奮碳酸房鈣聚怪合物紡為主女的鉆后井液飯作對見照宅,儲其中幼一種爸加入想了味AP慶GA紐(0柱.5遭pp嗚b)氣。將寬這兩蟻種鉆遮井液僻與巖閣石接療觸靠2h錫,頓從濾扛液的拜角度臉觀察鬼其各毀自的譯差異底。含徑有溉AP外GA鑼鉆井殃液的捆濾液迎為站29粗mL鼻(懶相當核于半6.記8m椅L漸的瀉AP霞IF往L)旁而另篩一鉆最井液嗎的濾對液為公79獸mL氧(砍相當咸于藍8.駁4m強L蜜的這AP居IF呈L)容,宵從而木證實升使用老AP深GA婚作為屑抑制夜聚合山物流躬體損約失的株協(xié)同橫添加樣劑筐是有湊效的連。巖絹心樣帽品的歸初始緒滲透突率介選于秤25劑0脅～俗45鴨0m征D殊的氣領體滲武透率知和梅21耀～跌36民mD鋸的鹽牲水滲監(jiān)透率芬之間路,辱該巖李心與坊鉆井蒸液接編觸典2h墻后塊,染超過口2h商巖心缺的持昂續(xù)滲燙透率脾介于歲含有萬AP否GA明的體濫系猶81慮%攤氣限/9墊0%蛛鹽水撕的滲銜透率踢值和斯不含掀AP舉G掘的體刑系如62責%繩氣炒/9愛7%攤鹽水俘的滲濤透率許值之檔間。斷這兩等種鉆段井液蜜各自音的初扒動壓悄力均色較低成(蔑含有壤AP雄GA既的為繳2.身5l貴b/貢in沸2歇,腳不含辱AP蝦G錄的為鼓4.黨5l奮b/抓in朗2怕)竿。酸傲化處妥理后朋其滲河透率泥的恢唱復值畝為傷:存含有道AP鬼GA島的體習系為司87醒%跌氣宵/9辨0%撲鹽水仆的滲虜透率表,釀沒有恭AP糠G肉的體施系為摟60蘭%流氣煌/1件00薦%乒鹽水五的滲懂透率栗。這扶些數(shù)躺據(jù)表茂明庭,撈不含脖AP掌GA妨的更莫高濾膠失率騾在巖愛心內(nèi)輛部會三造成對更多腔的傷樓害涉,遍這種辰傷害鏡即使借通過側(cè)移去什濾餅晶或酸猜化處蒙理也艦難以鋒得到鼓恢復燭。饒六宰?我作用排機理雙與睬AP混G窄一樣農(nóng),“芹聚乙諷二醇赴”港為人筍所熟題知地減應用桐于水右基鉆凱井液點中以單改善陰傳統(tǒng)頃的聚辣合物慌體系染的絮HP圾HT飼穩(wěn)定司性。刺實際膨上伐,猜這些影“遺聚乙噴二醇案”栽為烷姻氧基會化的存脂肪將醇既?技酸或傭胺。晴通常圓它們綁是含疑有與懇文獻缺中所動討論元的翠AP孝G扒極為質(zhì)相似衣的一臟個疏姑水基境和親噴水基略團的散非離炎子表匙面活途性劑坊。溫用于鍵解釋嫁“窮聚乙英二醇喝”僅和其付它表零面活襲性劑擁的降嘩低流垃體損碗失聚計合物萌的溫遵度穩(wěn)乎定性突機理爸也許托可以賺拓寬汁,棉為椅AP認G鋪與傳競統(tǒng)的朱降低昌流體曲損失抹聚合蠟物相屆互作跡用而型具有素上述捷貢獻兇的顯疑著能歇力提木供一模個解女釋。損即勤AP瘋G“導棒狀元的鋪”護小膠峰束群宇能與端每一目個聚虜合物拖分子顯通過器形成征分子館間氫遭鍵亦邊或棚AP做G煎與降或低流謙體損刊失聚旦合物竿之間講的疏戚水基餡親水攏基的戲相互凍作用屈而聯(lián)體系在蛋一起奏。這渾種相驕互作谷用也貞許可樓以屏扯蔽聚位合物谷的氧惡化降亭解。政用處AP濤G命具有照降低梨流體醋損失股協(xié)同適效應慎的說鞭法也蔽許有殖助于滅解釋厘該機兔理的舍其它澇可能礙的因柱素鑒,么包括浸:廣1跟?起AP柔G羊的表皇面活互性或恥許影爬響到性鉆井費液表州面和跟濾餅棚形成洗的界河面區(qū)獻域的貴表面娛張力升和親立水性漿,展可想和而知耍,代該相墳疏水路能力看的降盒低必下然伴曬隨有末流體鐘損失擠的降攀低。摧2奇?唇AP倉G(蜂尤其特是宵AP樹GA中是非麗水溶旨性的啄)滋也許秤以形拔成泥符餅的托方式型堵塞溜了地械層孔截隙而桃使之率變得腫更不棋易被根滲透征。嫁七障?偶環(huán)保屬因素饒含有摘甲基海葡糖榮苷的悶水基末鉆井肺液在確報道浮中被唐視為腐是對孟環(huán)境祖安全隊的鉆凳井液外,欠與之襯類似臉,A民PG粱也應皮該能恐被接存受。棋這種恥觀點擁已被弄AP管G辨的生程物降業(yè)解性圖和水握生毒它性的抓實驗糖所證對實。姨例如吸含有象C啟8伐～淹C暴14肚的的AP伴G樣在封塑瓶試舞驗中燒所展撕示的間那樣醬具有俱“協(xié)迅速槳生物載降解愧”找能力邊和可由接受篩的水念生毒躲性檢(蜻較短擁的鏈爛顯示顫較低器的毒扒性陵)京。水晶生毒癢性測躍試不超宜用些于水房不溶濟性拍添加勺劑掌諸如導:A熟PG勸C桶16姓～梁C默18儀的健檢測舒,老但這仙些物解質(zhì)不茶大可船能產(chǎn)臭生毒掌性問遺題。疼這種揪觀點脹可以吊從我旁們對超水溶底性缺AP啞G奶的研熄究中婆得到式進一耕步強朽化。頭例如蓮在封幕瓶測訪試中椒AP曉GC朗10雖～擇C啟14估?艇AP夾GC拉10傘～光C寨12芳S(今磺基卵丁二鍵酸酯正)達和建AP值GC狗10從～行C艇12鉤C(踐檸檬寨酸酯彼)額都是