一种吸附型酸化缓速剂的制备及性能研究

针对酸化作业中存在的酸岩反应速度快、残酸返排困难、二次伤害大等问题,以丙烯基聚氧乙烯醚（APEE）、酯类单体（EX）、丙烯酰胺（AM）为原料,通过乳液聚合成功制备出一种吸附型酸化缓速剂。通过单因素优化法,确定了最佳合成条件为:m(AM)∶m(APEE)∶m(EX)＝10.66∶1.05∶0.17,单体质量分数加量15%,引发剂质量分数加量0.25%,反应温度50 ℃ ,反应时间6.0 h采用红外光谱对缓速剂分子进行了结构表征,并研究了缓速剂加量、温度和钙盐含量对缓速剂延缓酸岩反应性能的影响。 结果表明,缓速剂质量分数加量为0.8%时,酸岩反应时间可延长至120 min;在70 ℃下,缓速剂依然具有良好的缓速性能;缓速剂配制而成的缓速酸具有优良的抗钙盐性能。 通过SEM成功观察到缓速剂吸附在岩石表面,有效延缓了氢离子与碳酸钙表面的接触,从而降低了酸岩反应速率。      

丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物的合成与评价

采用水溶液聚合法制备了丙烯酰胺(AM)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)二元共聚物。最佳合成条件为:总单体质量分数为20%,单体配比n(AM):n(AMPS)为6:4,初始反应温度19℃(反应4 h),后期恒温反应温度为40℃(反应2 h),引发剂用量为153.2 mg/L,pH=7～8,真空75℃烘干3～4 h。结果表明,共聚物在胶凝酸中的剪切粘度为71.290 mPa·s     

耐温抗盐酸液稠化剂的合成及性能

以丙烯酰胺(AM)为主单体,与阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)及改性单体2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)进行三元水溶液聚合,合成了一种酸化用稠化剂,并对其性能进行了评价。结果表明,该稠化剂在室温下能迅速溶解于20%的盐酸溶液中形成稠化酸。室温条件下,稠化酸粘度随着稠化剂加量的增加而增加,且增加趋势明显;随着养护温度的升高,稠化酸粘度略有下降,但粘度保留率高,温度达到120℃时,粘度保留率为78%,具有良好的耐温性;矿化度增加时,稠化酸粘度降低,矿化度达到1·6×105mg/L时,稠化酸粘度保留率为67·5%,具有一定的抗盐性。与不加稠化剂的盐酸相比,稠化酸与石灰石反应具有更低的反应速率,缓速性能良好。     

疏水缔合型交联酸稠化剂的制备与应用*

为改善常规稠化剂的耐温性和抗剪切性,以丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、疏水单体YD-D10为原料,采用自由基水溶液聚合法制备了疏水缔合型交联酸液稠化剂(AAG4)。对AAG4的制备条件进行了优化,并对其结构进行了表征,考察了以AAG4为稠化剂配制的交联酸的各项性能。结果表明,AAG4的最佳制备条件为:引发剂偶氮二异丁基盐酸盐加量0.01%、硫酸铵-亚硫酸氢钠(质量比1∶1)加量0.04%,YD-D10加量0.42%,反应温度35℃,反应时间6 h。AAG4的热稳定性良好。在盐酸质量分数为20%的条件下,AAG4与有机锆交联剂的交联性能优异,交联酸液表现出良好的耐温、抗剪切性能。120℃、170 s~(-1)下剪切1 h的酸液黏度为82 m Pa·s。交联酸的缓速性能较好,在90℃下其与天然岩心的反应速率远小于盐酸的反应速率,交联酸的缓速率达到97.3%。在30℃下交联酸对天然岩心的最终溶蚀率与20%HCl相当,现场酸压施工效果良好,可以实现高温碳酸盐岩储层的深度改造。图10参20     

抗高温油井水泥降失水剂的合成及性能评价

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)合成了三元共聚物油井水泥降失水剂,考察了单体质量分数、单体配比对聚合物降失水性能的影响。在75℃、6.9MPa下,含三元共聚物的水泥浆失水量随单体质量分数的增加先降低后增加,随AMPS加量的增加而增大,随NVP加量的增加变化较小。最佳合成条件为:单体质量分数12%,AM、AMPS、NVP摩尔比8.5:1.0:0.5,反应温度70℃,反应时间5 h,引发剂加量0.7%,pH值为12。当降失水剂加量为4.2%时,水泥浆在160℃时的失水量为60mL,浆体的初始稠度为14 Bc,稳定性好,水泥石强度发展快。     

耐高温酸化用胶凝剂CAT-3的合成及性能研究

针对常规酸化胶凝剂用量大、耐温性能差、缓速能力有限的缺点,分别以一定量的N,N-二甲基丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为原料,在45℃、油水比为2:3、复合乳化剂总浓度为5%、单体总浓度为40%、油溶性引发剂总浓度为单体总浓度的0.15%和氮气保护的条件下,采用反相乳液及油溶性引发剂氧化还原体系聚合的实验方法,合成出了耐高温酸化用胶凝剂CAT-3,并对其纯化试样进行了红外光谱图表征.室内综合性能评价结果表明:胶凝剂CAT-3具有快速的酸溶能力和良好的酸溶效果,用量少且增黏能力强,剪切稀释性能好,抗盐能力强,适用于130℃左右的酸化施工地层;具有理想的酸岩反应缓速性能,120 min后残酸的浓度保留率仍保持在40%以上,有利于增大酸液溶蚀裂缝的导流能力和延长酸化的有效作用距离,达到深度酸化地层的目的;另外,CAT-3与常用酸化添加剂的配伍性能好,不会对地层产生二次伤害,有利于酸化作业过程中储层的保护.     

用作酸液稠化剂的阴离子聚合物的合成

采用阴离子型单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）和丙烯酰胺（AM）共聚，合成出了一种用作酸液稠化剂的阴离子聚合物。探索了两者共聚的合成条件，研究了聚合方法、引发体系、引发温度、单体比例、单体浓度以及溶液pH值等因素对共聚物分子量的影响，以使所合成的稠化剂对酸液具有较高的稠化能力和良好的热稳定性；同时，以分子量、稠化酸黏度和溴值为评价指标，研究了不同引发体系引发所得共聚物的性能。结果为：对于氧化还原引发剂体系，最佳引发剂用量为总溶液质量的0．01％，适应聚合的起始温度应为10～20℃；对偶氮引发剂体系，最佳引发剂用量为总溶液质量的0．02％，初期聚合在30℃条件下反应4h，反应后期升温至50℃保温1h时，稠化剂样品的性能最好。     

高温酸化杂化胶凝剂的研制与性能评价

酸化是油气增产作业中的重要措施,但在高温强酸环境中,常规酸化胶凝剂的功能基团作用有限,且加量大,残酸不易处理,抗高温能力不足。针对以上问题,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、疏水单体和烯基聚倍半硅氧烷分子纳米粒子为原料,利用疏水缔合作用和纳米粒子强化作用,采用乳液聚合方法制备了胶凝酸用抗高温杂化胶凝剂。考察了疏水单体和纳米粒子加量对胶凝剂表观黏度的影响,采用傅里叶变换红外光谱仪和同步热分析仪对胶凝剂的结构进行了表征,并对其酸溶时间、抗高温性能、缓速性能和残酸黏度进行了综合评价。结果表明,最佳合成条件为：疏水单体的物质的量分数为0.75%,烯基聚倍半硅氧烷的质量分数为1.0%。该杂化胶凝剂加量低,易溶于酸液,具有较好的缓速性能,增黏效果突出。在170 s^-1的剪切速率下,将2.0%的胶凝剂溶于20%的盐酸中,常温下酸液的表观黏度可达到51 mPa·s,在180℃下胶凝酸液的表观黏度仍高于15 m Pa·s,具有良好的抗温性能。利用过氧化氢和过硫酸铵复合破胶后,胶凝酸液的残酸黏度仅为4.5mPa·s,便于返排。该胶凝剂可应用于抗高温的胶凝酸...     

新型油田酸化用缓速酸的研制

在对国内外各种酸液体系研究的基础上,制备了一种缓速酸处理液——多氢酸酸液体系。确定了产品的最佳合成条件：丙酮与三氯化磷摩尔比为1：1,聚合反应温度为60℃,聚合反应时间为6h,引发剂过硫酸铵加量为10％。在此条件下得到的产品溶蚀率最高,达45．88％。制备的多氢酸具有较好的缓速性能,在地层温度下可保持较高的溶蚀率,与酸化体系中各种添加剂配伍性良好,可用于各种储层的改造。     

聚乙二醇二丙烯酸酯交联共聚型酸液稠化剂的合成

 以丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)为主要单体，以聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为扩链剂，研制了一种注酸时稠化能力强、返排时黏度低的新型酸液稠化剂。通过正交试验，确定了合成AM-AMPS二元共聚物的最优条件为：AM/AMPS的摩尔比为7/3，单体的质量分数为20%，引发剂的加量为125mg/l，引发温度为15℃。在聚合过程中，加入占AM和AMPS单体质量分数7.5×10-6的PEGDA，增粘能力可提高近1倍。酸化过程中，由于PEGDA中的酯基断裂，稠化酸的黏度降低，有利于残酸返排。     

一种酸化用高温缓蚀剂HSJ-3的合成及其缓蚀效果评价

实验以甲醛、环酮、丙酮、胺为原料,经曼尼希反应合成一种酸化缓蚀剂HSJ-3。讨论了单体配比、反应温度、反应时间、及pH值等对缓蚀剂的影响,最佳反应条件为:单体配比为2:0.6:1.4:1,反应温度85℃,反应时间5 h,pH值为1.0～2.0。将缓蚀剂HSJ-3按标准SY/T 5405—1996在不同温度的盐酸溶液中进行评价,发现其缓蚀效果较好;在土酸中也具有较好的缓蚀效果,其效果均能达到石油天然气行业标准的要求。     

YZ-1酸化缓蚀剂的合成及其性能

以甲醛、丙酮和乙二胺为原料，经过Mannieh反应合成了曼尼希碱酸化缓蚀剂YZ-1。通过正交实验得出最佳合成条件为：反应温度70℃，反应时间4h，酮醛胺摩尔比为2：2：1，HCl加量1．0％。用静态失重法在不同温度、不同加量以及不同酸液类型及酸液浓度下，对其缓蚀性能进行了综合评价。结果表明，缓蚀剂YZ-1在盐酸、氢氟酸和土酸中均有良好的缓蚀效果，其耐温性高达150℃，是一种很好的高温酸化缓蚀剂。     

AMPS/AM/AMC14S三元共聚物的合成及应用

用引发聚合方法合成了AMPS／AM／AMC14S三元共聚物。对合成条件(AMPS／AM用量、反应温度、反应时间、单体纯度、单体浓度及除氧情况)进行了综合研究。研究表明,在单体总浓度10％～15％(ω)、引发剂浓度0．01％～0．02％(ω)、pH值为6时,在40℃反应8h以上可以得到转化率大于97％、特性粘数12dl／g的三元共聚物。性能评价表明,AMPS／AM／AMC14S三元共聚物耐温抗盐性较好。用AMPS／AM／AMC14S三元共聚物进行了弱凝胶调驱现场试验,取得了一定的增油降水的效果。     

AMPS/DMAM/AA共聚物固井降滤失剂的研究

为解决固井降滤失剂普遍存在的抗温能力差、与其他外加剂配伍性欠佳以及综合性能差等问题,选用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)和丙烯酸(AA)为共聚单体,采用水溶液聚合法制得共聚物AMPS/DMAM/AA.对共聚物AMPS/DMAM/AA的微观结构进行了分析,并对其性能进行了评价,结果表明:各单体都参与了聚合,共聚物分解温度为380 ℃;淡水基浆中该共聚物加量超过3 %时,在温度不高于120 ℃时,可将滤失量控制在100 mL以内,且水泥浆初始稠度低,过渡时间短,稠化曲线线形良好,抗压强度适中,没有过度缓凝现象;饱和NaCl盐水基浆中该共聚物加量超过4 %时,可将滤失量控制在80 mL以内.这表明AMPS/DMAM/AA共聚物降滤失剂的抗温、抗盐能力强,与其他外加剂、尤其是高温缓凝剂配伍性好,以该共聚物为降滤失剂的水泥浆具有很好的综合性能.      

新型耐温乳化酸的室内研制

乳化酸具有滤失量小,缓速性能好的特点,可以产生较长酸蚀裂缝,但是目前的乳化酸应用温度不超过120℃,为了提高乳化酸的耐温性能,通过大量实验,研制出由聚氧乙烯醚(OP)类表面活性剂OP-4、OP-10和咪唑啉复配的耐温耐酸乳化剂,实验表明,该乳化剂具有较好的耐温能力。以盐酸、柴油、自制表面活性剂等为原料,研制出一种抗高温乳化酸,并对其耐温性能、缓速性能、缓蚀性能进行了室内评价。结果表明:自制乳化剂形成的乳化酸能抗130℃高温,可以满足高温深井酸化需要,且具有很好的缓速性能和缓蚀性能,有利于深部酸化,并有利于管路保护。     

AM/AMPS/DMC酸化用稠化剂的合成研究

用非离子单体丙烯酰胺(AM),阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC),阴离子单体2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)作原料,采用水溶液聚合法合成了两性离子的三元共聚物。通过单因素变量法确定了最佳反应条件:所用单体占总反应体系的质量30%,且n(AM)∶n(DMC)∶n(AMPS)=6∶1∶3,引发剂(过硫酸铵和亚硫酸氢钠)用量占单体质量0.4%。在反应体系pH为7,反应温度45℃,反应6 h得目标产物,并对产物进行了性能评价。结果表明,该稠化剂的酸溶时间约为20 min,增黏能力良好,稠化剂质量分数为2.5%+盐酸质量分数为20%的溶液在170 s-1下进行剪切实验,表现出良好的抗剪切能力,稠化酸溶液与地层水有良好的配伍能力和很好的缓速性能。     

酸化缓蚀剂HSJ-2的合成及缓蚀性能评价

采用苯乙酮、甲醛、胺B通过曼尼希反应合成出一种酸化用缓蚀剂HSJ-2,通过对影响产品性能的各因素实验研究,得到合成缓蚀剂HSJ-2的优化方案为：单体配比1：1：0．6,反应温度100℃,反应时间5h,pH值1．0．2．0。同时对合成出的缓蚀剂HSJ-2进行了不同实验条件下的缓蚀性能评价,实验结果表明,缓蚀剂HSJ-2在不同浓度盐酸或土酸体系中,加量为1．0％-1．5％均具有较好的缓蚀效果,腐蚀速率均能达到行业标准（SY／T5405—1996）要求,同时缓蚀剂具有较好的抗温性能,抗温达150℃。     

水平井泡沫酸化技术的研究与应用

水平井钻井过程中,水平长井段受钻井液浸泡时间长,对储层的伤害程度较大,严重的影响水平井投产后的产能。为了有效解除此类地层伤害,研究开发了水平井泡沫酸化技术,该技术采用泡沫酸,克服了常规酸化反应速度快、缓速性能低、残酸返排困难等缺点。文章介绍了该泡沫酸的缓速性能、泡沫稳定性、携砂性及表面张力等其它性能,考察了该技术的现场应用效果,证实该技术适用于水平长井段酸化施工作业,在吐哈水平井酸化作业中,取得较好的酸化效果。     

番禺油田古近系珠海组储层酸化技术应用研究

砂岩基质酸化技术是油井增产有效的传统技术,但这一技术也存在问题:一是氢氟酸(HF)对黏土溶蚀的速度过快,酸液作用时间短而最终导致酸液在储层中的穿透距离短;二是氢氟酸与黏土矿物反应会产生二次沉淀而造成地层伤害。而低伤害缓速酸体系为这一技术注入了新的活力,以大量的酸化试验优选出了适合番禺油田古近系珠海组的低伤害缓速酸体系。根据现场的测试情况,采用了分层酸化工艺。现场应用效果证明所选用的酸液体系是十分成功的,这为该地区油气井的稳产、增产提供了有力的支持。     

高温深部碳酸盐岩储层酸化压裂用交联酸体系制备及性能

常规酸液体系不适用于高温（＞140℃）深部碳酸盐岩储层酸化压裂改造。为了获得耐温性能优良的酸液体系, 按质量比 12∶15∶30∶15∶0.125将氧氯化锆、 水、 异丙醇、 乳酸和木糖醇混合后在 50数 55℃条件下反应 3数 4h 合成了耐温有机锆交联剂 ECA-1, 优选出了酸化压裂用稠化剂 EVA-180, 确定了交联酸体系最佳配方： 20%HCl+0.8%～ 1.2% 稠化剂 EVA-180+3.0%～ 5.0% 交联剂 ECA-1+0.03%破胶剂 EBA, 研究了该交联酸体系的高温流变性能、 缓速性能、 破胶性能及体系微观结构。结果表明, 该交联酸体系的耐温抗剪切性能良好, 成胶强度＞0.06 MPa, 140℃、 170 s^-1条件下剪切 1 h后的黏度在 100 mPa·s左右; 与大理石反应 10 h后溶蚀率为 60%, 具有良好的缓速性能, 可实现深部酸化。此外, 该交联酸体系破胶彻底, 无残渣, 破胶液黏度为 3 mPa·s, 易于返排。微观结构分析表明, 有机锆的加入使稠化酸形成了具有错综致密网状结构的交联酸, 从而提高了交联酸体系的耐温抗剪切性能和缓速性能。图8表3参17