Page 190 - 《精细化工》2021年第6期

·1252· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

1.3 表征方法
采用傅里叶变换红外光谱仪表征降黏剂的结
构，KBr 压片法；采用热重分析仪测试降黏剂失重
情况，空气氛围，以升温速率为 10 ℃/min 程序升
温至 800 ℃；采用场发射扫描电子显微镜观察降黏
剂的表面形貌；采用显微镜对稠油体系加剂前后表
面形貌进行分析。
1.4 降黏效果评价
使用流变仪测试稠油样品的流变性质。首先在

50 ℃下，称取 20 g 稠油水浴加热 10 min；按煤油 图 2 纳米 SiO 2 （a）和纳米 SiO 2 复合降黏剂（b）的 FTIR
谱图
用量（以稠油质量为基准，下同）为 50 g/kg，SiO 2
复合降黏剂用量（以稠油质量为基准，下同）为 Fig. 2 FTIR spectra of nano SiO 2 (a) and nano SiO 2 composite
viscosity reducer (b)
100~1500 mg/kg 将 SiO 2 复合降黏剂超声分散在煤油
2.1.2 TG 分析
中，然后将上述降黏剂分散液加到稠油中，搅拌均
对纳米 SiO 2 、纳米 SiO 2 复合降黏剂和三元聚合
匀后测试黏度。
物进行了 TG 测试，见图 3。由图 3a 可知， 纳米 SiO 2
按式（1）和（2）计算降黏率：
在 50~200 ℃范围内，质量损失达到 6.5%，主要归
μ/%=[(η–η 1 )/η]×100 （1）
因于其表面的水分子蒸发和硅羟基的分解，随着温
式中：μ 为表观降黏率，%；η 为原始稠油黏度，Pa·s； 度的继续升高，质量基本保持不变 [26] 。由图 3b 可知，
η 1 为加入降黏剂煤油分散液后稠油黏度，Pa·s。 在 50~250 ℃范围内，纳米 SiO 2 复合降黏剂尽管也
μ 0 /%=[(η 0 –η 1 )/η 0 ]×100 （2） 有质量损失，但明显小于纳米 SiO 2 。这主要是因为
式中：μ 0 为净降黏率，%；η 0 为加入煤油后稠油黏 接枝共聚后 SiO 2 表面硅羟基被疏水基团取代，对水
度，Pa·s；η 1 为加入降黏剂煤油分散液后稠油的黏 分子的吸附力降低，表面水含量相应地减少。与纳
度，Pa·s。 米 SiO 2 和三元聚合物相比，纳米 SiO 2 复合降黏剂初
稠油是典型的非牛顿流体，其黏度受剪切速率 始失重温度提高，说明改性纳米 SiO 2 的引入可以提
影响较大。而储层条件下稠油流动性差，为了模拟驱 高降黏剂的热稳定性。在 250~600 ℃范围内，纳米
油过程，探究低剪切速率下的降黏率更有实际意义。 SiO 2 复合降黏剂出现明显的质量损失，损失率达到
因此，除探究剪切速率对降黏率的影响时，其余部 56.3%，主要是 SiO 2 表面接枝的有机高分子链发生
–1
分降黏率的评价均选择低剪切速率 10 s 下的黏度。 高温分解，而由图 3c 可知，三元聚合物在这一温度
范围内质量损失率达到 97%，几乎分解完全，以上
2 结果与讨论 分析可知，SiO 2 被成功地接枝共聚。

2.1 结构表征
2.1.1 FTIR 分析
对纳米 SiO 2 和纳米 SiO 2 复合降黏剂进行了 FTIR
–1
测试，见图 2。由图 2a 可知，3442 cm 处归属于 SiO 2
–1
表面羟基的 O—H 伸缩振动吸收峰；1649 cm 处归
属于 SiO 2 表面吸附的自由水的 O—H 弯曲振动吸收
–1
峰；1130、480 cm 处分别为 Si—O—Si 的反对称和
对称伸缩振动吸收峰 [24-25] 。由图 2b 可知，3440、
–1
1595 cm 处为 AM 上 N—H 和 C==O 的伸缩振动吸收
–1
峰；2925、2856 cm 处为 C—H 的反对称和对称伸 图 3 纳米 SiO 2 （a）、纳米 SiO 2 复合降黏剂（b）和三元
聚合物（c）的 TG 曲线
–1
缩振动吸收峰；1726、1173 cm 处为 SA 上 C==O Fig. 3 TG curves of nano SiO 2 (a), nano SiO 2 composite
和 C—O—C 的伸缩振动吸收峰；1666、1419 cm –1 viscosity reducer (b) and ternary polymer (c)

处为 VP 的吡啶环骨架振动吸收峰。FTIR 结果表明， 2.1.3 SEM 分析
3 种单体与 KH570 改性的 SiO 2 成功反应生成了共 对纳米 SiO 2 和纳米 SiO 2 复合降黏剂进行了
聚物，达到了预期的分子结构。 SEM 测试，见图 4。