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酰胺两性型沥青乳化剂的合成与性能研究

酰胺两性型沥青乳化剂的合成与性能研究

作者：马存飞山东大学

学位级别：硕士

本论文通过分子结构设计合成出了 4种新型酰胺两性沥青乳化剂。通过条件筛选实验,用莫尔法或者铁氰化钾法测定了目标产物的产率(Y),通过作图得到季铵化反应步骤的最佳合成条件。利用FTIR、1H NMR以及Elemental analysis对所合成的目标... 详细信息

本论文通过分子结构设计合成出了 4种新型酰胺两性沥青乳化剂。通过条件筛选实验,用莫尔法或者铁氰化钾法测定了目标产物的产率(Y),通过作图得到季铵化反应步骤的最佳合成条件。利用FTIR、1H NMR以及Elemental analysis对所合成的目标产物的结构进行了表征。采用铂金板吊片法测定目标产物水溶液的表面张力,通过作图得到乳化剂的CMC值(mol/L)以及在CMC值下对应的水的表面张力(σCMC)。所合成的乳化剂均可很顺利的将沥青进行乳化,形成水包油型沥青乳液。并测定了乳化沥青与不同石料的拌和时间,并以此作为乳化剂类型的归类依据。(1)叔酰胺单季铵盐两性型沥青乳化剂的合成及性能表征:使用十八胺、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、氯乙酸、氢氧化钠、异丙醇为反应原料进行一系列的化学反应,首先经过胺与烯的反应合成出一种叔酰胺沥青乳化剂(目标产物a),在目标产物a的基础之上进一步与季铵化试剂(氯乙酸钠)反应得到一种单季铵盐两性型沥青乳化剂(目标产物b)。其中,合成目标产物(b)的最佳反应条件:T=70℃,t=4℃,t=4h,n(氯乙酸钠):n(十八胺)=1.20。在最佳反应条件下,通过莫尔法测定可以得到合成目标产物(b)的反应产率(Y)是55.36%。通过FTIR、1H NMR以及Elemental analysis对沥青乳化剂(a)和(b)的结构进行了表征。通过铂金板吊片法测定了乳化剂(b)的CMC值为2.40×10-6 mol/L;在临界胶束浓度下水的表面张力为34.53 mN/m。对比测定乳化剂(b)与(b’)的分水时间可以发现,前者具有较长的分水时间,说明前者具有更强的乳化能力。通过测定沥青乳液与石料的拌和时间可知,所研发出的乳化剂为快裂型沥青乳化剂。(2)叔酰胺双季铵盐两性型沥青乳化剂的合成及性能表征:通过使用N-十八烷基-1,3-丙撑二胺、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、氯乙酸、氢氧化钠、异丙醇为反应原料进行一系列的化学反应,首先经过胺与烯的反应合成出了一种叔酰胺沥青乳化剂(目标产物c),在目标产物c的基础上进一步与季铵化试剂(氯乙酸钠)反应得到一种两性季铵盐型沥青乳化剂(目标产物d)。其中,合成目标产物(d)的最佳反应条件:T=70 ℃,t=4 h,n(氯乙酸钠):n(N-十八烷基-1,3-丙撑二胺)=2.20。在最佳反应条件下,通过莫尔法测定可以得到合成目标产物(d)的反应产率(Y)为42.60%。利用FTIR、1H NMR和Elemental analysis对产物结构进行了表征。通过铂金板吊片法测定了目标产物(d)的临界胶束浓度(CMC)为1.45×10-6 mol/L;在临界胶束浓度下表面张力为37.33 mN/m。对比测定乳化剂(d)与(d’)的分水时间可以发现,前者具有较长的分水时间,说明前者具有更强的乳化能力。通过测定乳化沥青与石料的拌和时间可知,所研发出的目标产物(d)为中裂型沥青乳化剂。(3)仲酰胺季铵盐两性型沥青乳化剂的合成及性能表征:通过使用十八胺、N-羟甲基丙烯酰胺、氯乙酸、氢氧化钠、异丙醇为反应原料进行一系列的化学反应。首先经过胺与烯的反应合成出一种仲酰胺沥青乳化剂(目标产物e),在目标产物e的基础之上进一步与季铵化试剂(氯乙酸钠)反应得到一种两性季铵盐沥青乳化剂(目标产物f)。其中,合成目标产物(f)的最佳反应条件:T=70 ℃,t=5h,n(氯乙酸钠):n(十八胺)=1.06。在最佳反应条件下,通过铁氰化钾法测定得到的反应产率(Y)是84.10%。利用FTIR、1H NMR和Elemental analysis对产物结构进行了表征。通过铂金板吊片法测定了目标产物(f)的临界胶束浓度(CMC)为6.92×10-6 mol/L;在临界胶束浓度下表面张力为33.39 mN/m。对比测定沥青乳化剂(f)与(b’)的分水时间可以发现,前者具有较长的分水时间,说明前者具有很强的乳化能力。通过测定乳化沥青与石料的拌和时间可知,目标产物(f)为快裂型沥青乳化剂。(4)伯酰胺季铵盐磺酸钠两性型沥青乳化剂的合成及性能表征:以十八胺、丙烯酰胺、环氧氯丙烷、亚硫酸氢钠和异丙醇为反应原料经过一系列的化学反应,合成出一种新型沥青乳化剂十八烷基-双(1-丙酰胺)-(3-磺酸钠-2-羟基丙基)氯化铵(目标产物j)。其中,目标产物(j)合成的最佳工艺条件:T=70 ℃,t=5h,n(3-氯-2-羟基丙基磺酸钠):n(十八胺)=1.10。在最佳反应条件下,通过铁氰化钾法测定得到的反应产率(Y)是74.33%。利用FTIR、1HNMR和Elementalanalysis对产物结构进行了表征。通过铂金板吊片法测定了乳化剂(j)的临界胶束浓度(CMC)为7.94×10-77 mol/L;在临界胶束浓度下表面张力为34.4

关键词：沥青乳化剂合成两性型临界胶束浓度分水时间

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西湖凹陷中央反转构造带花港组储层物性演化

中国矿业大学学报 2017年第4期46卷 820-829页

作者：林承焰孙小龙马存飞张宪国赵仲祥中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 山东省油藏地质重点实验室山东青岛266580

为了阐明西湖凹陷中央反转构造带花港组储层物性演化规律,以南部和中部地区花港组为研究对象,依据铸体薄片、扫描电镜、X-衍射、高压压汞、镜质体反射率等手段,以储层物性和储盖组合研究为基础,结合埋藏史恢复,分析储层孔隙演化规律及... 详细信息

为了阐明西湖凹陷中央反转构造带花港组储层物性演化规律,以南部和中部地区花港组为研究对象,依据铸体薄片、扫描电镜、X-衍射、高压压汞、镜质体反射率等手段,以储层物性和储盖组合研究为基础,结合埋藏史恢复,分析储层孔隙演化规律及其主控因素,认为不同储盖组合在埋藏史控制下经历不同的成岩演化过程,形成现今的储层特征.研究结果表明:南部地区远离早期沉降中心,缓慢沉降期原生孔隙保存,快速沉降期和构造抬升期溶蚀发育,稳定沉降期发育少量晚期胶结,压实损失孔隙度(Ф_(COM))、胶结损失孔隙度(Ф_(CEM))和溶蚀增加孔隙度(Ф_(DIS))分别为20.86%,7.65%和7.78%,相对浅埋及半开放成岩环境形成相对弱压实、弱胶结和强溶蚀常规-低渗储层;中部地区靠近早期沉降中心,缓慢沉降期压实较强,快速沉降期有利的储盖组合形成的欠压实超压抑制压实,构造抬升期发育不同程度溶蚀,稳定沉降期发育晚期胶结,花港组上段Ф_(COM),Ф_(CEM)和Ф_(DIS)分别为21.82%,9.01%和5.64%,花港组下段Ф_(COM),Ф_(CEM)和Ф_(DIS)分别为23.84%,9.05%和4.50%,相对深埋及封闭成岩环境形成相对强压实、强胶结和弱溶蚀的花港组上段低渗-致密储层和花港组下段致密储层.

关键词：西湖凹陷花港组储盖组合埋藏史欠压实超压孔隙演化优质储层

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一种泥页岩层系岩相划分方法

中国石油大学学报（自然科学版） 2015年第3期39卷 1-7页

作者：董春梅马存飞林承焰孙雪袁梦影中国石油大学地球科学与技术学院山东青岛266580 山东省油藏地质重点实验室山东青岛266580

泥页岩层系中成分复杂,岩相划分方案不统一。通过岩心观察、显微镜下鉴定、全岩分析及有机地化数据分析,采用岩心宏观构造、有机质含量和岩石类型相结合的方法,以'四组分三端元'分类为原则,建立一种泥页岩层系岩相综合划分方案。结果表... 详细信息

泥页岩层系中成分复杂,岩相划分方案不统一。通过岩心观察、显微镜下鉴定、全岩分析及有机地化数据分析,采用岩心宏观构造、有机质含量和岩石类型相结合的方法,以'四组分三端元'分类为原则,建立一种泥页岩层系岩相综合划分方案。结果表明:该分类方案引入有机质组分的含量,体现了泥页岩层系的构造特征、混积特征及其实用性,在苏北盆地阜二段泥页岩层系岩相划分研究中得以有效应用,可以为后续泥页岩储集空间研究、测井岩相识别和储层可改造性评价奠定基础。

关键词：泥页岩四组分三端元有机质体积分数三级命名阜二段

泥页岩自然流体压力缝类型、特征及其作用——以中国东部古近系为例

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石油勘探与开发 2016年第4期43卷 580-589页

作者：马存飞董春梅栾国强林承焰刘小岑 ELSWORTH Derek 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院宾夕法尼亚州立大学(帕克分校)地球与矿产科学学院能源矿物系山东省油藏地质重点实验室油气储层重点实验室中国石油大学(华东)研究室

以中国东部渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷、沾化凹陷和苏北盆地古近系富有机质泥页岩为例,对自然流体压力缝类型、特征及其对烃类初次运移的作用开展研究。结果表明,流体超压是自然流体压力缝产生的主要原因。自然流体压力缝有3种类型:早... 详细信息

以中国东部渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷、沾化凹陷和苏北盆地古近系富有机质泥页岩为例,对自然流体压力缝类型、特征及其对烃类初次运移的作用开展研究。结果表明,流体超压是自然流体压力缝产生的主要原因。自然流体压力缝有3种类型:早期泄水缝、顺层脉状裂缝和生排烃裂缝。早期泄水缝以其蛇曲形态为典型特征;顺层脉状裂缝中充填纤维状方解石脉,并与有机质共存;干酪根生烃增压形成的生排烃裂缝是富有机质泥页岩幕式排烃的关键。自然流体压力缝、层理缝和构造缝等多种成因的裂缝逐级汇聚形成相互连通的裂缝网络,是烃类重要的初次运移通道和储集空间,在多尺度渗流过程中充当渗流通道,且是实现泥页岩储集层体积压裂的前提。

关键词：泥页岩自然流体压力缝早期泄水缝顺层脉状裂缝生排烃裂缝烃类初次运移渤海湾盆地苏北盆地

苏北盆地古近系泥页岩有机质孔发育特征及影响因素

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中国石油大学学报（自然科学版） 2017年第3期41卷 1-13页

作者：马存飞董春梅栾国强林承焰刘小岑段宏亮刘世丽中国石油大学地球科学与技术学院山东青岛266580 山东省油藏地质重点实验室山东青岛266580 中石油油气储层重点实验室中国石油大学研究室山东青岛266580 中国石化江苏油田分公司地质科学研究院江苏扬州225009

通过对苏北盆地古近系泥页岩研究并结合美国Marcellus页岩研究成果,定义有机质孔的概念,归纳有机质孔的类型及特征,探讨有机质孔发育的影响因素并总结有机质孔演化规律。结果表明:有机质孔泛指在有机质内部或边界处发育并与有机质具有... 详细信息

通过对苏北盆地古近系泥页岩研究并结合美国Marcellus页岩研究成果,定义有机质孔的概念,归纳有机质孔的类型及特征,探讨有机质孔发育的影响因素并总结有机质孔演化规律。结果表明:有机质孔泛指在有机质内部或边界处发育并与有机质具有成因联系的所有孔隙,包括原生有机质孔和次生有机质孔两类;有机质孔形态多样,分布具有非均质性,特别当有机质孔大量发育时,其内部结构是具有层状格架的似蜂窝状连通体;温度、上覆岩层压力、无机矿物和流体是影响有机质孔发育的外部条件,有机质类型、有机质成熟度和有机质含量是控制有机质孔发育的内部因素;苏北盆地古近系泥页岩实际样品和热模拟实验样品中有机质孔均表现出阶段性演化特征,这与干酪根热解生烃过程中的组构演化和生烃机制密切相关。

关键词：有机质孔类型及特征外部条件显微组分总有机碳有机质成熟度演化规律

东营凹陷沙河街组热液白云岩岩相特征及成因模式

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地质论评 2020年第S1期66卷 96-98页

作者：张宗轩林承焰马存飞中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 山东省油藏地质重点实验室山东青岛266580

东营凹陷沙河街组发育多种类型的热液白云岩,该类型的白云岩多围绕断层分布,其岩相特征及成因模式的研究对储层特征及发育具有重要意义。本文基于东营凹陷断裂带及其围岩样取样,在详细的地震构造解释的基础上,应用岩芯观察、常规薄片及... 详细信息

东营凹陷沙河街组发育多种类型的热液白云岩,该类型的白云岩多围绕断层分布,其岩相特征及成因模式的研究对储层特征及发育具有重要意义。本文基于东营凹陷断裂带及其围岩样取样,在详细的地震构造解释的基础上,应用岩芯观察、常规薄片及铸体薄片观察、荧光薄片分析、阴极发光分析、流体包裹体分析等方法进行系统研究。结果表明,研究区热液白云岩晶形主要有中-粗晶鞍状白云岩及细晶白云岩两类,其中含有少量重晶石、方沸石、石英等热液矿物,多在断层充填带,裂缝及靠近断裂带的储层当中发育。

关键词：东营凹陷热液白云岩流体包裹体

地质模式约束的断层破碎带内部结构地震识别——以东营凹陷樊162井区为例

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石油地球物理勘探 2020年第3期55卷 651-660,473页

作者：杜凯林承焰马存飞任丽华梁书义张宗轩中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 山东省油藏地质重点实验室山东青岛266580 胜利油田东胜精攻石油开发集团股份有限公司山东东营257000

断层破碎带可分为断层核部及其周围的诱导裂缝带,研究其内部结构可以帮助评估地下流体在其中的流动效果。为此,以"断层地质模式—地震正演模拟—多属性综合识别"的思路和方法对樊162井区断层破碎带开展研究。结果表明:①断层核部与诱导... 详细信息

断层破碎带可分为断层核部及其周围的诱导裂缝带,研究其内部结构可以帮助评估地下流体在其中的流动效果。为此,以"断层地质模式—地震正演模拟—多属性综合识别"的思路和方法对樊162井区断层破碎带开展研究。结果表明:①断层核部与诱导裂缝带均对原状地层的地震波形产生影响,利用小道间距地震资料识别内部结构效果更好;断层核部在地震频带范围内有响应;诱导裂缝带的波形在低频情况下易被断层核部影响,在高频情况下分辨率变高、干涉效应减弱,据此可以分辨诱导裂缝带。②断层核部振幅弱,在地震频带范围内相干性较差;诱导裂缝带振幅较弱、高频相干性较差;原状地层带相干性好、振幅较强。③利用低频与高频相干的差异区和瞬时振幅属性值可区分断层核部与诱导裂缝带;利用曲率和高频相干属性可识别断层破碎带范围。

关键词：断层破碎带地质模式瞬时振幅分频相干 RGB融合地震正演模拟曲率

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致密砂岩储层天然裂缝建模方法

中国石油大学学报（自然科学版） 2019年第5期43卷 21-33页

作者：林承焰李辉马存飞任丽华陈仕臻李师涛梁书义中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 山东省油藏地质重点实验室山东青岛266580 中国石油大学(华东)深层油气重点实验室山东青岛266580 胜利油田东胜精攻石油开发集团股份有限公司山东东营257000

针对构造裂缝发育的复杂性及展布的不均一性,以中国东部渤海湾盆地东营凹陷博兴洼陷沙三中亚段致密砂岩储层为例,在裂缝发育地质模式指导下,基于岩石力学测试,采用随机建模与构造应力场数值模拟方法,综合岩相、构造部位和应力对裂缝空... 详细信息

针对构造裂缝发育的复杂性及展布的不均一性,以中国东部渤海湾盆地东营凹陷博兴洼陷沙三中亚段致密砂岩储层为例,在裂缝发育地质模式指导下,基于岩石力学测试,采用随机建模与构造应力场数值模拟方法,综合岩相、构造部位和应力对裂缝空间发育进行定量化预测,以离散裂缝网络建模方法建立裂缝模型,并通过生产动态数据验证模型准确性。结果表明:以细砂岩和粉砂岩为主的水道前缘砂坝和朵叶体微相中,颗粒粒度小、孔隙度低、脆性高,裂缝较为发育;在内扇,以中粗砂岩和砂砾岩为主的辫状水道微相中,颗粒粒度大、孔隙度高、脆性低,裂缝不易发育;在断层上盘、高隆起、断层尖端、拐点部位,应力较为集中,裂缝发育;在断层下盘、远离断层、低隆起、地势平坦部位,应力分散,裂缝不易发育。

关键词：构造裂缝致密砂岩应力场模拟离散裂缝网络密度体岩石力学

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基于多层集成学习的岩性识别方法

数据采集与处理 2020年第3期35卷 572-581页

作者：段友祥赵云山马存飞姜文煊中国石油大学(华东)计算机与通信工程学院青岛266580 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266580

岩性识别是油藏地质解释中的关键问题和难点问题,人工智能特别是机器学习技术的发展和应用为岩性识别问题解决提供了新的技术途径。本文利用支持向量机(Support vector machine,SVM)、多粒度级联森林(Multi-grained cascade forest,GCFo... 详细信息

岩性识别是油藏地质解释中的关键问题和难点问题,人工智能特别是机器学习技术的发展和应用为岩性识别问题解决提供了新的技术途径。本文利用支持向量机(Support vector machine,SVM)、多粒度级联森林(Multi-grained cascade forest,GCForest)、随机森林(Random forest,RF)以及XGBoost(eXtreme gradient boosting)等机器学习模型建立一个异构多层集成学习模型,该集成学习模型克服了单一模型对数据集要求高、泛化能力差以及识别精度低等缺点。本文分别利用集成模型和单一模型进行了岩性识别实验。实验结果表明,本文集成模型在岩性分类测试集上平均精度达到96.66%,高于SVM的平均精度75.53%、GCForest的平均精度96.21%、随机森林的平均精度95.06%和XGBoost的平均精度95.77%。该集成模型能有效地用于油藏地质分析中的岩性识别和分类任务,适应性强,识别精度高。

关键词：岩性识别 SVM GCForest 随机森林 XGBoost 集成模型