疏水缔合两性聚丙烯酰胺的制备及性能评价

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和一种功能性疏水长链烷基烯丙基氯化铵(RM18)为原料,采用反相乳液聚合法制备出一种疏水缔合两性聚丙烯酰胺乳液(AP-AM)。确定了最佳反应条件:乳化剂占油相体积分数12.5%,总单体质量分数25%,p H=6~7,起始反应温度30℃,反应时间6 h。在最佳反应条件下,利用红外光谱(FT-IR)、动态激光光散射粒径分析仪和动态流变仪对乳液AP-AM的结构及性能进行了表征。结果表明:AP-AM乳液平均粒径在100 nm左右,分布集中,乳液稳定,在170 s~(-1)的剪切速率下,随着时间的延长,黏度逐渐下降,最终仍能稳定在93 m Pa·s,具有良好的剪切稀释性。     

阳离子聚丙烯酰胺表征及其阳离子度测定方法

采用反相微乳法，合成丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)的阳离子聚合物，并采用胶体滴定法测试聚合物的阳离子度，分析了溶液pH值、指示剂用量、滴定速度及残余乳化剂对阳离子度测试准确性的影响，并用红外光谱法确定了聚合物阳离子链节的存在。     

反相乳液合成阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂及其表征

以丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为原料,采用反相乳液聚合法制备了阳离子聚丙烯酰胺(CPAM),并对其结构进行了表征.以高岭土悬浊液模拟废水进行沉降实验,考察了单体用量及其配比等工艺条件对产物粘均分子量(M_η)和絮凝率(S_P)的影响.结果表明:合成CPAM的最佳搅拌速率为540～960 r/min,单体质量分数为65%,n(AM)∶n(DMDAAC)=10∶1,V(CYH)∶V(H_2O)=1.2,m(司盘80+吐温80)∶m(AM+DMDAAC)=0.1,m(span80)∶m(tween80)=3,n(H_2O_2)∶n(AM)=0.033,反应时间为5 h,温度为40℃,在此条件下,M_η可达5.92×10~6,其S_P最高达到99.24%.     

生物基页岩气压裂用降阻剂的制备与表征

采用氧化还原体系,通过反相乳液法,制备了页岩气压裂用黄原胶-丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠接枝共聚型降阻剂。考察了单体浓度、引发剂用量、反应温度及单体配比对产物接枝率和接枝效率的影响,确定最优条件为:单体质量浓度0.25 kg/L、引发剂质量浓度0.5 g/L、反应温度50℃、单体配比0.3时,接枝率可达490.0%,接枝效率达91.2%,红外、X射线衍射及扫描电镜微观形貌观察证明了接枝共聚反应的发生,在质量分数为0.15%、剪切速率3879 s-1时,降阻剂室内降阻率可达61.7%。     

疏水缔合聚丙烯酰胺的自组装行为

使用荧光光谱和动态光散射方法研究了疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)和聚丙烯酰胺(PAM)在水溶液中的结构和自组装行为。实验表明:HAPAM通过疏水作用,极易缔合形成聚集体,具有很低浓度的临界缔合浓度。动态光散射实验跟踪了HAPAM聚集体从小到大的生长过程,从溶液的微观结构上找到了HAPAM与PAM性能差异的根本原因。     

淀粉接枝聚丙烯酰胺反相胶乳的制备与性质

以K2S2O8为引发剂，在反相乳液中合成淀粉接枝聚丙烯酰胺（s－g－PAM）。经水解，制备成相应的阴离子型衍生物，并研究了它们的耐温性、耐盐性及抗剪切力性质。结果表明，接枝阴离子型聚丙烯酰胺具有很好的热稳定性和耐盐性，它们的高粘度将有利于采油。     

速溶型聚丙烯酰胺的反相微乳液聚合

采用过硫酸钾 -尿素为引发剂 ,span 6 0为乳化剂 ,进行了丙烯酰胺 (AM)的反相微乳液聚合 ,讨论了引发剂用量、单体浓度及聚合温度对于单体转化率的影响 同时在聚合体系中加入少量硫酸钠以提高聚合物的溶解速度 ,得到了比较满意的结果     

电导率法研究两性聚丙烯酰胺的水溶性

利用水溶液聚合合成了不同组成的两性聚丙烯酰胺（AM／MADQUAT／NaAMPS）,并对其溶液的电导率受NaCl溶液浓度的影响进行了研究,结果表明：净电荷含量较多的两性聚合物在低NaCl浓度下水溶性较好,驱油性能较佳．而净电荷含量较少的两性聚丙烯酰胺（特别是带有高电荷密度的两性聚丙烯酰胺）在高NaCl浓度下水溶性反而好,驱油性能最为理想．     

微乳液及其在聚丙烯酰胺制备中的应用

阐述了微乳液的结构及其研究方法,探讨了影响微乳液结构的因素,介绍了微乳液在丙烯酰胺及其衍生物共聚合方面的应用,展望了其发展趋势。     

两性聚丙烯酰胺乳液的制备及其絮凝性能研究

以单体丙烯酰胺(AM)、阳离子单体甲基丙烯酰氧乙烯三甲基氯化铵(DMC)、阴离子单体丙烯酸(AA),通过反相乳液聚合法,制得两性聚丙烯酰胺乳液AmPAM.并进行聚合反应的单因素实验和产品絮凝性能的研究.实验结果表明,当引发剂用量为0.6%,单体用量为30%,油水质量比为1.4:1,单体摩尔比n(AM):n(DMC):n(AA)为1:0.6:0.3,聚合反应温度为40℃时,得到的产品综合性能最佳,且产品絮凝性能良好.     

新型超高温压裂液的流变性能

利用羟丙基瓜胶和部分水解聚丙烯酰胺为复合增稠剂,引入具有延缓释放功能有机锆作为交联剂,开发新型超高温水基压裂液,并考察其流变性能。结果表明:引入复合增稠剂和具有延缓释放功能有机锆,能优化压裂液交联网络的结构;引入具有延缓释放功能有机锆使得压裂液在高温剪切过程中产生二次交联,从而极大提高压裂液的温黏性;在恒温200℃和剪切速率170 s-1条件下,连续剪切2 h以上,压裂液的剪切黏度大于80 mPa.s,可满足大庆油田4.7～5.0 km深层致密高温气藏增产改造的需要。     

压裂管柱与压裂液多物理场分析

压裂作业是改进油气层渗透率、提高油气井产量的有效途径之一。压裂管柱在压裂施工中,地层温度及压裂液温度随井深发生线性或非线性变化,压裂液压力也随井深发生非线性变化。本文选取管内流动的压裂液、管外环空静止井液和压裂管柱为研究对象,建立了温度场、流场和应力场耦合分析的多物理场模型。利用ANSYS软件,计算得到1000m压裂管柱以及压裂液在井口处的温度均为20℃,管柱内外壁在井底处的温度分别为36.99℃、50.55℃,压裂液在井底处温度达到35.47℃。仍选取1000m压裂管柱模型,计算得出管柱在多物理场和应力场中,井口和井底处的等效应力相对误差分别为3.73%、5.97%。可见,采用应力场对压裂管柱强度评价影响不大,但对管柱的轴向应力、环向应力有一定的影响。     

一种水溶性聚合物压裂液体系的研究

以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸(MAA)和丙烯酸乙酯(EtA)为单体,以具有可逆加成-断链转移双重作用的双硫酯为引发剂,采用乳液聚合法合成了含有亲水段和疏水段的St-MAA-EtA嵌段共聚物增稠剂。考察了影响此嵌段共聚物压裂液性能的各因素。实验结果表明,该嵌段共聚物压裂液具有优良的耐温性能。在90℃,浓度为3%冻胶体系粘度大于450 mPa.s,浓度为1.5%,冻胶体系粘度大于130 mPa.s,能够满足实际生产要求。     

新型清洁压裂液的室内合成及性能研究

合成了烷基酰胺季铵盐类阳离子粘弹性表面活性剂(Viscoelastic Surfactant,简称VES)EA-22,采用控制应变速率流变仪测定了50℃时3%EA-22+2%KCl体系的储能模量和耗能模量,证实了其存在粘弹性。研究了EA-22作为清洁压裂液增稠剂的流变性能。实验结果表明,EA-22的合成方法具有反应条件缓和、产率较高、副反应少的特点,3%EA-22+2%KCl体系在80℃,105 s-1条件下表观粘度达到86 mPa.s,该体系能够满足悬砂性的要求;体系通过盐水饱和的低渗透岩心时滤失速度较低,破胶简单彻底,残渣少,破胶液粘度低,容易返排。     

两性聚丙烯酰胺的制备及其絮凝性能研究

针对两性聚丙烯酰胺制备过程中极易发生的阴离子和阳离子不相容问题,利用阴离子型聚丙烯酰胺进行曼尼奇反应,再对其进行季胺化,制备了两性聚丙烯酰胺,发现碳酸二甲酯具有最好的季胺化效果。当聚丙烯酰胺、甲醛和二甲胺的反应物质的量比为1∶1.1∶1.2,反应温度为45℃,反应时间为4h,最后用碳酸二甲酯季胺化,所得两性聚丙烯酰胺絮凝性能最佳。     

压裂液黏度对水力压裂破裂压力及破裂形态的影响

随着非常规油气开发需求的增加,水力压裂技术作为油气增产的关键技术受到广泛关注。根据现场压裂结果显示,压裂液黏度作为易于调整的工程参数会对储层改造效率造成重大影响。为了探究压裂液黏度对水力压裂效率的影响,系统开展了不同压裂液黏度作用下砂岩室内水力压裂试验,揭示了压裂液黏度对水力压裂破裂压力、破坏形态的影响及内在机理。试验结果表明：低黏度压裂液将产生两翼平直窄裂缝,高黏度压裂液将形成单翼宽裂缝或分支裂缝。随着压裂液黏度升高,水力压裂过程中由于滤失产生的孔隙压力减小,破裂压力升高。通过试验结果得到了考虑压裂液黏度的计算式,对水力压裂参数设计具有指导意义。     

单相微乳凝胶压裂液体系的制备与性能

实验结果表明:在常规凝胶(胍尔胶)压裂液体系中添加质量分数为3.8%～16.7%的单相微乳液,40～100℃下可快速形成单相微乳凝胶压裂液体系.单相微乳凝胶压裂液体系的破胶时间可控制在60～120 min,且单相微乳的加入对破胶后体系的黏度没有影响.单相微乳凝胶压裂液体系与常规凝胶压裂液体系相比,破胶前,黏度要高10%,滤失量低50%,摩阻要低8%～10%.破胶后,单相微乳凝胶压裂液体系呈微乳特性,表面张力约为常规凝胶压裂液的一半,且悬浮残渣能力强,返排压力低.经单相微乳凝胶压裂液体系处理后的岩心渗透率恢复值高30%,裂缝导流段渗透率恢复率高30%～40%.因此,单相微乳凝胶压裂液体系具有高黏度、低滤失量、低摩阻、良好的破胶性能和较强的悬浮残渣能力等独特性能,使其在压裂后返排能力强,残渣滞留量少,对储层伤害低,岩心和裂缝导流段的渗透率恢复值高.     

多羟基醇压裂液体系交联剂研究

针对常规胍胶压裂液对油气藏储层伤害的现状,提出一种有机硼交联多羟基醇压裂液体系.通过室内实验为该体系合成了有机硼交联剂的基础物S-BQ,其最佳原料配比n(多元醇A)∶n(硼酸)为8∶1,催化剂Na2CO3的质量分数为0.35%左右.针对S-BQ延迟交联时间过长的问题,经复配加入延迟调节剂和助溶剂,制得性能优良的有机硼交联剂FS-BQ.用该交联剂交联的多羟基醇压裂液具有很好的延迟交联特性和剪切稳定性.此外,该压裂液体系破胶彻底,残渣含量低,对油气藏储层伤害小,适合于超低渗透油气田储层改造.