水基压裂液酸性交联剂RGB的制备

用无机锆盐与多羟基羧酸盐类配合,成功制备了标题化合物,并对其合成工艺条件做了研究。得出最佳合成条件为反应介质是体积分数为60%异丙醇的水溶液,且m(氧氯化锆)∶m(多羟基羧酸盐RS)∶m(多元醇YC)=1∶1.25∶5;反应温度为70℃;反应pH为2;反应时间为4 h。通过实验研究,由酸性压裂液交联剂RGB与胍胶交联得到的压裂液具有很好的性质,其黏度能达到720 mPa.s以上。     

硼钛复合交联剂的制备及其在葫芦巴胶压裂体系中的应用

以四硼酸钠、钛酸丁酯、三乙醇胺、甘油、乙二醇为原料,合成了有机硼钛交联剂,制备了葫芦巴胶压裂液。研究了主剂及配体物料比,反应温度与反应时间对交联剂成胶性能的影响。结果表明,m(四硼酸钠)∶m(钛酸丁酯)=1∶4,m(三乙醇胺)∶m(甘油)=1∶2,反应温度70℃,反应时间3 h的条件下,合成的交联剂性能最优。考察了w(葫芦巴胶溶液)=0.4%,m(葫芦巴胶溶液)∶m(硼钛交联剂)=100∶(0.4~0.6)时,葫芦巴胶压裂液的性能,交联延时150 s,耐温耐剪切性能良好;常温下,携砂比V(压裂液)∶V(石英砂)=70∶30时,沉降速度0.009mm/s;体系易破胶,破胶液黏度低于5 m Pa·s,对储层伤害小。     

抗高温瓜尔胶压裂液复合交联剂的研制及应用

为了满足抗高温压裂液体系的应用要求,针对改性羟丙基瓜尔胶压裂液体系,在常温下用"一锅法",以氧氯化锆与硼酸为主要成分、复合多元醇为配位体合成了有机硼锆交联剂。利用单因素实验法优选了制备交联剂的最佳条件,运用红外光谱和核磁共振对所制备的交联剂结构进行了表征,并评价了该交联剂的性能。结果表明,制备有机硼锆交联剂时硼酸与氧氯化锆的最佳摩尔比为4∶1。在羟丙基胍胶溶液质量分数为0. 5%、耐温增强剂质量分数为0. 6%、基液与所制备的有机硼锆交联剂体积比为100∶0. 6的条件下,交联时间为102 s,冻胶在150℃、170 s~(-1)经连续剪切90 min后的黏度在80 m Pa·s以上,表明合成的有机硼锆交联压裂液具有良好的耐温抗剪切性和延缓交联性。对该压裂液体系进行现场试验,取得良好的压裂效果。     

酸性有机钛交联剂的合成及在压裂液中的应用

以钛酸丁酯为主剂,多元醇为络合剂合成了一种酸性有机钛交联剂,并以部分水解聚丙烯酰胺作为稠化剂,制备了部分水解聚丙烯酰胺压裂液。研究了交联剂中钛酸丁酯的质量分数,丙三醇与乳酸的质量比以及pH对冻胶交联延时、黏度的影响,得到较佳的合成条件。考察了质量分数为0.5%的部分水解聚丙烯酰胺,m(HPAM)∶m(有机钛)=100∶0.5时,有机钛/部分水解聚丙烯酰胺压裂液的性能,交联延时300 s;在95℃,170s-1的条件下连续剪切90 min,黏度保持在50 mPa·s以上,体系耐温耐剪切性能良好;由线性黏弹性范围内动态频率扫描结果可知,G'>G″,是典型的黏弹性流体;常温下,V(压裂液)∶V(石英砂)=100∶30时,沉降速度0.025mm/s;破胶后,破胶液黏度低于5.0 mPa·s且残渣量较低,对储层伤害小。     

耐温缓交联有机锆冻胶压裂液的制备与性能评价

针对目前现场常用的压裂液耐温性差、交联时间短及残渣含量高等诸多问题，以氧氯化锆、多元醇、有机配体、络合交联剂和高温稳定剂等原料成功合成了有机锆交联剂YJ-3，并选用聚丙烯酰胺类稠化剂RG-1和添加剂制备出一种耐温缓交联有机锆冻胶压裂液体系。采用单因素试验对交联剂YJ-3和稠化剂RG-1质量分数进行了优化，进而评价了该压裂液体系的性能指标。实验结果表明：压裂液的较优配方组成为0.50%RG-1+2.0%YJ-3+0.15%Na₂S₂O₃+0.8%助排剂，该体系交联时间在3～45 min之间可调，90℃和150℃时在170 s^-1速度下剪切2 h后黏度仍高于50 mPa·s，携砂性能和滤失性明显优于常规瓜胶压裂液体系，在1～3 h内可实现完全破胶，无残渣、易于返排，是一种性能优良的耐温缓交联型低伤害压裂液，具有广阔的现场应用前景。     

低温配液用交联剂的合成与评价

为解决低温环境下压裂施工中交联剂结冻、失活、难交联的问题,通过在压裂液中引入一种低温活化剂C-1,并制备了一种适用于低温配液环境的交联剂YZ-1。通过实验确定最优方案:m(氧氯化锆)∶m(乙二醇)∶m(丙三醇)∶m(柠檬酸)∶m(盐酸)∶m(去离子水)=1∶1.5∶1∶0.5∶0.1∶6,反应温度为90℃,反应时间为3 h。冰点测定实验表明,乙二醇加量在15%时交联剂的冰点下降至-15.43℃,满足低温下不结冰、稳定存放;携砂和破胶实验表明在低温环境下的交联和携砂效果较好、破胶彻底,满足低温压裂施工要求;压裂液在剪切速率为170 s^(-1)、温度90℃、120 min后粘度还保持在90 mPa·s,抗剪切性较强。     

一种低分子压裂液体系制备及性能评价

以含有磺酸基、酰氨基、羧基等多种功能性单体的低分子聚合物为稠化剂,有机锆为交联剂,制备了低分子聚合物冻胶,考察了相关因素对形成冻胶性能的影响,得到了以其作为稠化剂的压裂液配方。结果表明,在稠化剂用量为0.3%,交联比为100∶0.5,粘土稳定剂用量为0.5%,助排剂用量为1.0%时,配制的压裂液在温度为90℃,剪切速率为170 s-1的条件下,其粘度保持在60 mPa.s以上;在DC-04破胶剂用量为0.1%,温度为90℃时,2 h破胶液粘度为3.6 mPa.s。     

纳米二氧化硅改性有机硼交联剂的制备与性能评价

为重复利用有机硼交联剂制备的压裂液,将N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷表面改性的纳米二氧化硅与乙二醇丁醇硼酸酯发生硼酰化反应,制得纳米二氧化硅有机硼交联剂(NSOBCL),对制备条件进行了优化,通过红外光谱仪表征了NSOBCL的结构,研究了NSOBCL和破胶液配制压裂液的耐温抗剪切性。结果表明,制备有机硼交联剂中间体时,N,N-二胺乙基丙酸甲酯单体与表面氨基改性二氧化硅的最佳质量比为54∶1;制备NSOBCL时,硼酸脂与交联剂中间体的最佳质量比为1∶2。红外表征结果表明合成产物与预期结构相符。0.25%羟丙基胍胶与0.3%NSOBCL等配制的压裂液耐温抗剪切性能较好,在80℃、170 s^(-1)下剪切60 min的黏度约为178 mPa·s;破胶剂过硫酸铵可使压裂液在80℃、120 min内完全破胶,破胶液黏度为2.68 mPa·s。NSOBCL可用于压裂液破胶液的再次交联。在破胶液中补加0.25%羟丙基胍胶和0.4%NSOBCL,于80℃、170 s(-1)下剪切60 min的黏度约为178 mPa·s;破胶剂过硫酸铵可使压裂液在80℃、120 min内完全破胶,破胶液黏度为2.68 mPa·s。NSOBCL可用于压裂液破胶液的再次交联。在破胶液中补加0.25%羟丙基胍胶和0.4%NSOBCL,于80℃、170 s^(-1)下剪切60 min后的黏度为175 mPa·s;而现场使用的JL-13交联剂无法满足重复使用的要求。     

多氨基硼交联剂的制备与性能评价

以多胺化合物和硼酸酯为原料,合成羟丙基胍胶压裂液用有机硼交联剂,通过在交联剂中引入多个含硼交联位点,达到降低压裂液体系中羟丙基胍胶的用量、提升压裂液体系耐温性能的目的。采用FTIR、1HNMR和11BNMR对不同交联剂的结构进行了表征,并分析了反应机理。考察了多胺化合物的种类(二乙烯三胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、聚乙烯亚胺-600)、反应物的配比、反应温度和反应时间对产物交联性能的影响,结果表明,当硼酸酯与多乙烯多胺的质量比为3∶2、反应时间为4h、反应温度为150℃时,可以制备性能最优的交联剂BNX-1。评价了BNX-1配制压裂液的耐温耐剪切性能、破胶性能和静态滤失性能。结果表明,以羟丙基胍胶质量分数0.35%、羟丙基胍胶溶液与BNX-1交联质量比100∶0.4配制的压裂液体系,在140℃、170s–1下剪切,120 min后黏度为122 mPa·s;以工业交联剂TCB-1作为对照(以羟丙基胍胶质量分数为0.5%、羟丙基胍胶溶液与TCB-1交联质量比为100∶0.5配制的压裂液体系),在同等条件下剪切,黏度为98 mPa·s。     

低渗储层胍胶压裂液交联性能的影响因素及机理探讨

针对非常规储层压裂过程因胍胶压裂液由于耐温性和抗剪切性能差而流变性不易控制问题,依胍胶压裂液特性制备了一类高效纳米ZrO_2交联剂PDH,并配制成PDH-丙烯酰胺接枝胍胶压裂液。以组装的毛细管黏度测量装置探索和分析了纳米PDH交联剂加入量、体系温度、压力及剪切速率对胍胶压裂液黏度和流变指数的影响,并以分子模拟揭示其增稠交联机理。结果表明,30 MPa、175℃和200 s^(-1)剪切50 min可使含0.3%的纳米ZrO_2交联剂的0.35%胍胶压裂液黏度达97 mPa·s,明显优于普通有机锆DDT交联压裂液的74 mPa·s。纳米锆量与体系压力升高使压裂液黏度增加和流变指数降低。4因素中温度和剪切速率对压裂液黏度影响较小,分别降低了39 mPa·s和24 mPa·s,远小于温度和剪切速率对DDT-胍胶压裂液降低的54 mPa·s和37 mPa·s, PDH展现出优异耐温性和增稠性。     

MA/SAS/AMPS共聚物耐高温钻井液降粘剂的研制

合成了耐240℃高温的水基钻井液降粘剂马来酸酐/丙烯磺酸钠/2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸(MA/SAS/AMPS)三元共聚物。优选反应条件为:水溶液聚合,n(MA)∶n(SAS)∶n(AMPS)=5∶4∶4,引发剂w(过硫酸铵)=3.0%,w(单体)=45%,共聚反应温度为85℃,反应时间为4h,得到MA/SAS/AMPS共聚物。室内实验证明,加入0.5%该共聚物使淡水基浆在常温下表观粘度由45mPa·s降至30mPa·s,降粘率为80.2%,加入0.5%使淡水基浆在240℃老化16h后的表观粘度由50mPa·s降至34mPa·s,降粘率为65%。     

超声波交联壳聚糖-纤维素共混膜的制备及性能研究

在超声波辐射条件下,采用壳聚糖(CTS)和二乙胺基乙基纤维素(DEC)为原料,在甲醛的交联作用下制备共混膜。考察了m(DEC)∶m(CTS)共混比、甲醛用量、交联时间和超声波辐射功率对膜性能的影响。结果表明,在共混比1∶2,甲醛2 m L,交联时间3 min和超声波功率400 W条件下,得到的共混膜拉伸弹性膜量最大在共混比为1∶2,甲醛1 m L,超声波交联时间3 min和超声波功率360 W时,共混膜的断裂伸长率最大。     

氯铝酸离子液催化生产C5石油树脂工艺条件的研究

以间戊二烯、抽余炭五、一闪溶剂油为原料,以氯铝酸离子液为催化剂,采用催化聚合的工艺方法,研究原料配比、反应时间、反应温度、催化剂用量对C5石油树脂熔融黏度和色号的影响。结果表明,最佳反应条件为:间戊二烯、抽余炭五、一闪溶剂油的配比为2∶1∶1,反应时间为2 h,反应温度为65℃,催化剂比例为1.0%,可使C5石油树脂的色号达到5.3#,熔融黏度达到130 mPa·s,产率达到30%,产品呈浅黄色,粒状,光泽度好,透明性好。     

马来酸双聚乙二醇单甲醚酯合成及应用

采用减压熔融法合成了马来酸双聚乙二醇单甲醚酯,并对其合成工艺进行了探讨。实验以原料醇酸摩尔比、催化剂用量、阻聚剂用量、反应温度和反应时间为五因素,设计成五因素四水平的正交实验,由实验确定出最佳酯化反应条件:醇酸摩尔比2.1∶1、催化剂用量4%、阻聚剂用量3%、反应温度120℃,反应时间为6 h,酯化率达到96.46%。并进一步由大单体与烯丙基磺酸钠共聚制备出聚羧酸分散剂,所得分散剂在掺量为0.6%时,可使锂离子电池浆料的用水量减少至27.0%,浆料初始粘度为1786.6 mPa·s,静置90 min后浆料粘度为2680.3 mPa·s。减少溶剂用量同时满足涂布工艺要求。     

三元共聚物P(IA/MA/AMPS)的合成及阻垢性能评价

以衣康酸(IA)、马来酸(MA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,以过硫酸铵为引发剂,以水为溶剂,通过自由基聚合合成了一种新型的三元共聚物,探讨了单体配比、聚合温度、引发剂用量、聚合时间等合成条件对阻垢性能的影响,确定了最佳的合成条件为:单体配比n(IA)∶n(MA)∶n(AMPS)=1∶1∶1,聚合温度80℃,引发剂占单体质量分数的5%,聚合时间2h;用红外分光光度仪分析证明得到了预期的产物结构,并测定了产物的特性黏度和固含量。通过静态法对三元共聚物的阻垢性能进行评价,在加剂量为50mg/L时阻碳酸钙率最佳可达93.6%,是一种性能优异的阻垢剂。     

环保型聚乙烯-丙烯酸吸水树脂的合成

利用聚乙烯（PE）回收料和具有亲水性基团的丙烯酸（AA）,通过反相乳液聚合法接枝共聚合成了环保型PE—AA吸水树脂。探讨了原料配比、NaOH溶液用量、反应温度、反应时间、引发剂种类及其用量、交联剂用量等因素对吸水树脂吸水率的影响。实验结果表明,在m（AA）：m（PE）为8：1、AA用量32g、质量分数25％的NaOH溶液40mL、反应温度70℃、反应时间3h、引发剂（过硫酸铵／亚硫酸氢钠）6mL、交联剂（环氧氯丙烷）2mL的条件下,制备的PE—AA吸水树脂的吸水率为455．3g／g。PE、聚丙烯、聚苯乙烯与AA接枝共聚所得吸水树脂中,PE—AA吸水树脂的性能较优。     

苯乙烯乳液聚合实验的反应条件探索

分别考察了主单体配比、功能性单体用量、乳化剂用量、引发剂用量与反应温度对苯乙烯乳液聚合反应的影响,以获得最佳的实验聚合条件。结果表明:在St∶MMA(质量比)为1.0,复合型乳化剂用量为5%,SDS∶OP-10(质量比)为1∶1,引发剂用量为0.5%,丙烯酸用量为3%,反应温度为75℃,油水比为1的最佳乳液聚合条件下,可得到黏度和颗粒尺寸均匀适中、涂膜性能优良的苯丙乳液。     

碳酸甲乙酯制备新工艺研究

介绍了碳酸甲乙酯的用途与合成方法。重点阐述了以离子交换树脂为催化剂,碳酸二甲酯与乙二酸二乙酯在一定温度下合成碳酸甲乙酯的反应原理和工艺方法,考察了物料比、反应温度、反应时间等工艺条件对产物收率的影响,确定一种收率高、制备过程简单的碳酸甲乙酯合成新工艺。结果表明,在该催化剂下合成碳酸甲乙酯的最佳工艺条件为:n(草酸二乙酯):n(碳酸二甲酯)的物质的量比是1∶2,反应时间是5h,反应温度是109℃。     

(C2H5)2AlCl/TiCl4催化1-癸烯聚合制备高黏度指数润滑油

以(C₂H₅)₂AlCl/TiCl₄为催化剂研究了1-癸烯聚合制聚烯烃基础油。比较烯烃原料和溶剂对聚α-烯烃性能的影响,探讨催化剂用量、Al与Ti物质的量比、反应时间和反应温度等工艺条件对合成油性能的影响。结果表明,(C₂H₅)₂AlCl/TiCl₄催化剂对1-癸烯聚合具有较高的活性;溶剂极性越大,聚α-烯烃的枝化度越大,从而导致黏度指数降低。100 ℃的运动黏度随着Al与Ti物质的量比不同而变化,因此,可以通过调节Al与Ti物质的量比,制备各种黏度的聚α-烯烃。以(C₂H₅)₂AlCl/TiCl₄ 为催化剂,1-癸烯聚合的最佳反应条件：反应温度80 ℃,反应时间4 h,催化剂用量为反应物总质量的4.0%,此条件下聚α-烯烃收率为75.6%,黏度指数高达173。     

缩合物加入工艺对松香改性树脂性能的影响

以松香、辛基酚和甲醛为主要原料,采用二步法合成工艺,合成了松香改性辛基酚醛树脂。对产品进行了FT-IG、GPC表征分析,讨论了酚醛缩合物加入工艺对改性树脂性能的影响。结果表明,酚醛缩合物用量为松香质量的35％,180℃－200℃的温度下,采用匀速滴加方式,合成的改性树脂数均相对分子质量在6000—8000,相对分子质量分布范围（PDI）〈3,黏度11000mPa·s－14000mPa·s（25qC）,正庚烷值8mL／（2g）～10mL/（2g）,产品性能指标满足高档油墨连接料的使用要求。