乙烯/1-十二烯共聚物的制备及减阻性能评价

采用溶液聚合法,以TiCl4/MgCl2为主催化剂、Al(i-Bu)3为助催化剂、乙烯和1-十二烯为聚合单体、正己烷为溶剂,制备了二元聚合物减阻剂。室内环道减阻性能评价结果表明,在1L反应釜内,1-十二烯和正己烷总体积为600mL、聚合温度为-2℃时,最优共聚条件为主催化剂用量0.4g、n(Al)/n(Ti)=80、V (1-十二烯)/ V (正己烷)=2/3、m(1-十二烯)/m(乙烯)=912,合成的聚合物减阻率为45.45%。采用13C-NMR、XRD对聚合物结构和结晶度进行表征,结果表明,乙烯单体的引入使聚合物的结晶性明显降低,有助于提高减阻剂在油品中的有效浓度,降低减阻剂溶液的用量。     

温度对聚α-烯烃合成减阻剂的影响

研究了起始温度、出料温度、通冷媒温度、停冷媒温度对聚α-烯烃合成减阻剂减阻率的影响,结合室内模拟环道评价装置和凝胶渗透色谱仪,测定了聚合物的减阻性能及相对分子质量和相对分子质量分布。结果表明,在起始温度3℃、出料温度9℃、通冷媒温度20℃、停冷媒温度10℃条件下,聚合物重均相对分子质量可达3×106,减阻率[ρ(聚合物)＝5g/m3]大于27%。     

体积压裂用疏水缔合聚合物PAAD-18的合成及性能研究

目的 单一功能的压裂液难以满足页岩油气的开采需求,为实现一剂多用,研制了兼顾减阻和增稠性能的一体化聚合物。方法 以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和十八烷基烯丙基二甲基氯化铵(DMAAC-18)为原料,采用水溶液聚合法,通过单因素实验确定最佳反应条件,合成了三元疏水缔合聚合物PAAD-18,进行了结构表征及性能测试。结果 聚合物质量分数为0.1%时,减阻率为71%,在10 m/s的流速下持续剪切10 min,减阻率保持在70%以上;质量分数为0.5%时,表观黏度为106.5 mPa·s, 90℃下黏度保留率为74.6%,盐水中黏度保留率大于52.1%。结论 该聚合物具有良好的耐温、耐盐及耐剪切性能,低含量下可做减阻剂,高含量下可做增稠剂,为体积压裂用多功能聚合物。     

淤浆法制备油溶性减阻剂

以1-辛烯为原料,采用淤浆聚合法合成了聚合物减阻剂（DRA）。考察了助催化剂种类及用量、外给电子体用量对所得减阻剂特性黏度的影响,并采用室内环道评价装置测定了所得减阻剂的减阻率。结果表明,淤浆聚合法工艺简便,聚合物产品的特性黏度为17.3 dL/g,减阻率最高达到58.7%,与市售品相近。     

聚合物减阻剂性能优化方法的研究进展

聚合物减阻剂具有少量高效的优点,但其抗剪切性不足。分析了聚合物减阻剂的减阻机理及影响因素,综述了近年来聚合物减阻剂的减阻性能及储存稳定性的改进方法,包括嫁接法、改变分子结构、加入表面活性剂、引入缔合型键等,其中,加入表面活性剂可扩宽有效减阻范围、抗剪切性好、减阻更加稳定。对聚合物减阻剂的发展进行了展望。     

高分子减阻剂共聚物的合成与表征

采用本体聚合法,以TiCl4／MgCl2-Al(i-Bu)3 为催化剂对1-辛烯/1-十二烯的长链α-烯烃进行共聚,考察不同的聚合条件对减阻率的影响,来提高二元聚合物的减阻率,最终确定最佳工艺条件。聚合物环道减阻测试的结果表明,当1-辛烯在反应物中体积分数为33%左右时,减阻率高达52.3%,通过凝胶色谱、1H-NMR、IR等方法对聚合物进行表征,证明用该方法可以制得重均相对分子质量为6.58×106 ,数均相对分子质量为2.41×106,相对分子质量分布宽度指数为2.73的原油用聚合物减阻剂,聚合较完全。     

环戊二烯/α-烯烃共聚型减阻剂的合成

以TiC13/AlEt2Cl为引发体系,采用本体聚合法引发环戊二烯/α-辛烯/α-十二烯的聚合制备高减阻性能的共聚型减阻剂。考察单体水含量和组成、催化剂添加量、聚合温度、聚合时间对聚合反应的影响,并采用减阻剂室内环道评价装置测试减阻剂的减阻性能。实验结果表明,在单体水质量分数小于30 μg/g、n(环戊二烯): n (α-辛烯) : n（α-十二烯）=1:1:1、TiC13添加量3 mg/L、n(TiC13):n(AlEt2Cl) =1:25、聚合温度5 ℃左右、反应时间72 h 、室温放置2 天时,所合成的共聚型减阻剂的重均相对分子质量为6 400 000,在环道中添加质量浓度为10 mg/L的减阻剂时,减阻率达到48.3%。     

聚长链α-烯烃减阻性能的影响因素研究

利用室内环道评价装置考察了聚长链α-烯烃减阻剂的溶解时间、雷诺数、加剂浓度、黏均相对分子质量和高聚物的抗剪切能力对减阻性能的影响。结果表明：聚合物的减阻率随溶解时间的延长而增大,达到一定值后趋于稳定;聚合物的凝聚状态以及颗粒的分散程度对减阻剂的溶解能力影响较大;加剂浓度在15 mg/L时减阻率达到最大值,加剂浓度与减阻率的关系基本符合Virk经验公式;存在最佳雷诺数,雷诺数大于或小于最佳雷诺数时,减阻能力减弱,直至无效;在一定的相对分子质量范围内,黏均相对分子质量与减阻率呈线性关系,相对分子质量越大,减阻率越好;聚合物经过齿轮泵剪切后会使减阻率急剧下降,经过管壁的初次剪切也会使减阻率下降40%左右。     

耐盐速溶减阻剂的合成及其性能

采用反相乳液聚合方法制备了一种用于滑溜水压裂液的耐盐速溶减阻剂,考察了单体比例、乳化剂用量、聚合温度和引发剂浓度等因素对减阻剂相对分子质量及减阻率性能影响。结果表明,当水化单体质量分数为0.2%~0.4%、耐盐单体质量分数为0.1%~0.15%、乳化剂用量为11%~15%、单体浓度为29%~30%、反应温度30~40℃时,制得减阻剂0.075%溶液运动黏度3.40mPa·s、减阻率78.38%、具有良好的抗盐性和溶解性,在ρ(Ca~(2+))=3 000mg/L、ρ(Cl~-)=100 000mg/L盐水溶液中的黏度保持率75.9%。     

原油输送减阻技术与减阻效率

原油在管道中输送时,加入少量ppm的减阻剂,增输量可达到10%以上。用作减阻剂的油溶性聚合物,分子量一般高达几百万到上千万。按分子数计算,减阻剂在原油中占的比例微小,因此不会改变原油的粘度。减阻效率决定于聚合物在溶液中的形态,空间尺寸,聚合物的溶解性能以及使用减阻剂的技术。实验表明(1)减阻效率随减阻剂添加量而增加,但减阻剂浓度达到一定值后,减阻率提高缓慢;(2)流体的流速增加,使减阻效率显著增加,但对不同的聚合物影响结果不一样;(3)在管径相同的条件下,流体的雷诺数增加,减阻效率增加;(4)在一定范围内壁剪切应力增加,减阻率也随之增加,但过大的剪切力会使高聚物降解,分子量降低,减阻率下降;(5)原油中含微量水份会影响减阻率。当含水量超过一定值时,因聚合物溶解性不好,反而导致减阻剂失效。目前工业上使用的减阻剂品种主要是超高分子量的聚α—烯烃,在油中的添加量为φn×10ppm以内,使减阻率在20%左右,增输15%左右,可以明显增加经济效益。     

新型聚羧酸减阻剂的研究与应用

针对伊拉克地区夏季环境温度高导致现场配制的水泥浆触变性强,可泵性差,现有减阻剂难以使水泥浆保持良好分散能力,严重影响固井施工安全的问题。以聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和芳香磺酸类单体等为原料,合成了一种新型聚羧酸油井水泥减阻剂BH-D301L。采用正交实验得到了最佳合成原料物质的量比为1∶4∶1∶1,反应温度为80℃,反应时间为2 h,引发剂加量为0.4%。通过红外光谱分析和渗透凝胶色谱表征证明了合成产物为共聚物,参考API RP 10B标准评价了加入减阻剂的不同水泥浆体系的综合性能。实验结果表明,加量分别为0.5%和1.0%的减阻剂对常规密度的自来水和饱和盐水配浆水泥浆体系的流变性能有明显改善,体系抗压强度和稠化时间符合行业标准要求。在模拟环境温度45～65℃下,加有1.0%减阻剂的高密度含盐水泥浆的流性指数大于0.7,稠度系数小于0.58Pa · sn,体系触变性增强现象减弱,静切力差小于3 Pa,24 h抗压强度超过14 MPa,水泥浆体系稠化、沉降稳定性均能满足固井施工要求,并在现场得到了很好的应用。     

新型聚羧酸减阻剂的研究与应用

针对伊拉克地区夏季环境温度高导致现场配制的水泥浆触变性强,可泵性差,现有减阻剂难以使水泥浆保持良好分散能力,严重影响固井施工安全的问题。以聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和芳香磺酸类单体等为原料,合成了一种新型聚羧酸油井水泥减阻剂BH-D301L。采用正交实验得到了最佳合成原料物质的量比为1∶4∶1∶1,反应温度为80℃,反应时间为2 h,引发剂加量为0.4%。通过红外光谱分析和渗透凝胶色谱表征证明了合成产物为共聚物,参考API RP 10B标准评价了加入减阻剂的不同水泥浆体系的综合性能。实验结果表明,加量分别为0.5%和1.0%的减阻剂对常规密度的自来水和饱和盐水配浆水泥浆体系的流变性能有明显改善,体系抗压强度和稠化时间符合行业标准要求。在模拟环境温度45～65℃下,加有1.0%减阻剂的高密度含盐水泥浆的流性指数大于0.7,稠度系数小于0.58Pa · sn,体系触变性增强现象减弱,静切力差小于3 Pa,24 h抗压强度超过14 MPa,水泥浆体系稠化、沉降稳定性均能满足固井施工要求,并在现场得到了很好的应用。      

α-烯烃高分子减阻剂的性能研究

采用本体聚合法,以TiCl4为主催化剂、Al(i-Bu)3为助催化剂合成α-己烯/α-十二烯减阻剂.用IR,1 HNMR,TG等手段对聚合物结构进行表征,考察了主催化剂用量、助催化剂用量对减阻剂特性黏度的影响,并采用室内环道评价装置对减阻率进行测试.结果表明:在主催化剂用量为0.09 g、助催化剂用量为0.12 mL、...     

聚烯烃催化剂陈化对油溶性减阻剂减阻率的影响

采用陈化工艺对聚烯烃催化剂进行处理,利用室内模拟环道评价装置评价催化剂陈化与非陈化两种工艺在不同主催化剂浓度、不同助催化剂浓度下所得聚烯烃产物的减阻率,考察催化剂的陈化温度、陈化时间对聚合物减阻率的影响,并采用IR、XRD对聚合物结构进行表征。结果表明：随着主催化剂TiCl4/MgCl2用量的增加,聚合物的减阻率先增大后降低,采用陈化工艺所得聚合物的减阻率均大于非陈化工艺下所得聚合物的减阻率,且聚合物减阻率最大时对应的催化剂用量小于非陈化工艺;助催化剂Al(i-Bu)3用量大于4.29×10-2 mol/L时,陈化工艺所得聚合物的减阻率较非陈化工艺大;采用陈化工艺,在陈化温度和陈化时间分别为-2 ℃和10 min时所得聚合物的减阻率最大,减阻率达到50%左右。IR和XRD表征结果显示,催化剂陈化不能改变聚合产物结构但使其结晶度降低。     

基于十八醇磷酸酯单乙醇铵盐的天然气减阻剂室内评价

目前,降低天然气输送阻力、提高管道输送能力的方法包括管道内涂层减阻技术和天然气管输减阻剂技术。由于内涂层技术在施工上存在种种缺陷,因而对天然气管输减阻剂的研究成为天然气输送领域的新热点。为此,根据天然气管输减阻剂的减阻机理,在已有的高碳醇磷酸酯盐合成工艺的基础上,设计合成了十八醇磷酸酯单乙醇铵盐（OPEM）作为天然气管输减阻剂样品,利用室内环道评价系统对其0.1、0.2、0.3 g/100 mL的乙醇溶液减阻效果进行了评价。结果表明,该样品具有一定的减阻效果,在0.2 g/100 mL浓度时其减阻效果最好,减阻率在140 m^3/h流量条件下达到最大值8.0%。并采用L₁₆（5⁴）正交表设计了正交实验对其合成工艺进行了优化,得到最佳工艺条件为：酯化时间为6 h,酯化温度为70 ℃,物料比为3.5∶1,加水比为1∶1,水解温度为90 ℃。     

环氧氯丙烷改性纤维素溶液的流变与减阻性能

为提高羧甲基羟乙基纤维素（CMHEC）溶液的黏弹性，拓宽其应用范围，以环氧氯丙烷（EPIC）与CMHEC进行反应，首次制备出水溶性改性羧甲基羟乙基纤维素EPIC-CMHEC。研究了EPIC-CMHEC和CMHEC水溶液的流变特性（流动曲线、黏弹性、本构方程、触变性等）以及减阻性能。结果表明，EPIC-CMHEC溶液黏度显著提高，其3 g/L水溶液黏度为56.6 mPa·s，比3 g/L CMHEC水溶液的黏度（18.3 mPa·s）提高了2.1倍，且弹性也优于CMHEC溶液。在170 s-1剪切下，温度从20℃升至80℃后，0.3% EPIC-CMHEC溶液的黏度约为19 mPa·s，仍高于25℃时0.3%的CMHEC溶液的黏度；EPIC-CMHEC溶液的减阻性能也明显提高，0.10%的EPIC-CMHEC和CMHEC溶液最大减阻率分别为72.70%和68.41%。EPIC-CMHEC和CMHEC溶液的流动曲线可用Cross本构方程进行表征，EPIC-CMHEC可望用于油气田开采和减阻领域。      

Drag reduction behavior of hydrolyzed polyacrylamide/xanthan gum mixed polymer solutions

Partially hydrolyzed polyacrylamide (HPAM) as the main component of slickwater fracturing fluid is a shear-sensitive polymer, which suffers from mechanical degradation at turbulent flow rates. Five different concentrations of HPAM as well as mixtures of polyacrylamide/ xanthan gum were prepared to investigate the possibility of improving shear stability of HPAM. Drag reduction (DR) measurements were performed in a closed flow loop. For HPAM solutions, the extent of DR increased from 30% to 67% with increasing HPAM concentration from 100 to 1000 wppm. All the HPAM solutions suffered from mechanical degradation and loss of DR efficiency over the shearing period. Results indicated that the resistance to shear degradation increased with increasing polymer concentration. DR efficiency of 600 wppm xanthan gum (XG) was 38%, indicating that XG was not as good a drag reducer as HPAM. But with only 6% DR decline, XG solution exhibited a better shear stability compared to HPAM solutions. Mixed HPAM/XG solutions initially exhibited greater DR (40% and 55%) compared to XG, but due to shear degradation, DR% dropped for HPAM/XG solutions. Compared to 200 wppm HPAM solution, addition of XG did not improve the drag reduction efficiency of HPAM/XG mixed solutions though XG slightly improved the resistance against mechanical degradation in HPAM/ XG mixed polymer solutions.     

共聚物MSAZ的制备及与表面活性剂复配用于稠油降黏

针对胜利孤东稠油胶质、沥青质含量高,黏度大的特点,制备了一种马来酸酐-苯乙烯-丙烯酸十八酯-丙烯酰胺的四元聚合物MSAZ油溶性降黏剂。考察了单体配比、反应温度、反应时间、引发剂用量等制备条件对MSAZ降黏性能的影响,得到最佳的单体配比和制备条件为,n(丙烯酸十八酯)：n (苯乙烯)：n (马来酸酐)：n (丙烯酰胺)=4.25:3:2:0.3、反应温度85 ℃、反应时间6 h、引发剂用量1.4%。在测试温度50 ℃,MSAZ用量500 ?g/g时,降黏率最高可达75.8%。0.7%十二烷基硫酸钠（SDS）与500 ?g/g MSAZ复配时降黏效果较好,在50 ℃下,最大可达85.2%。具有强酸性头部官能团的表面活性剂的复配降黏效果要优于具有碱性头部官能团的表面活性剂。使用GPC凝胶色谱法表征了MSAZ相对分子质量的大小及分布,重均相对分子质量Mw在20 000~30 000,数均相对分子质量Mn在10 000~20 000,多分散性系数Mw/Mn在2左右。特性黏数η值在11~12 mL/g范围时,降黏效果最好。