水基钻井液用阳离子型封堵剂的合成及性能

以苯乙烯（St）、丙烯酸丁酯（BA）及阳离子可聚合单体,利用乳液聚合方法制备水基钻井液用阳离子型封堵剂,采用红外光谱分析了封堵剂的结构特点。泥球浸泡实验结果表明,质量分数为5.0%的阳离子型封堵剂乳液和饱和盐水抑制黏土水化性能相当。评价了阳离子型封堵剂对CaC12无土相钻井液性能的影响。结果表明,加入质量分数为2.0%的阳离子型封堵剂,可将CaC12质量分数为25.0%的无土相钻井液的高温高压滤失量（120～130 ℃）控制在10.0 mL左右。     

提输卤管道用减阻剂的合成、表征及其性能

为了降低深层卤水提输过程的能耗,开展耐温耐盐的提输卤管道用减阻剂研究具有重要的现实意义。以丙烯酰胺(AM),2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酸(AA)为单体, 采用氧化还原引发剂体系水溶液聚合法合成耐温耐盐的提输卤管道用减阻聚合物P(AM/AMPS/AA)。以聚合物在常温卤水管道中的减阻率为考核指标,设计四因素三水平正交试验,确定最佳合成条件为:反应系统pH为1,反应温度为30 ℃,单体质量配比为m(AM)∶m(AMPS)∶m(AA)=15∶3∶2,引发剂加入质量为单体总质量的0.04%。根据在线红外分析结果确定最佳反应时间为3 h。利用FTIR和¹H NMR等手段对P(AM/AMPS/AA)的结构进行表征并用多角激光光散射仪测定其分子量。在自制的减阻率测试环道上对合成聚合物的减阻性能进行测试,合成聚合物表现出较好的耐温耐盐性能,减阻效果明显。如在模拟卤水质量浓度150 g/L、水温15 ℃、流量950 L/h、减阻剂用量为20 mg时,合成减阻聚合物的减阻率可以达到41.2%。与现有减阻剂相比,合成的P(AM/AMPS/AA)减阻聚合物减阻性能大幅度提高,具有较好的开发应用前景。     

丙烯酸(酯)/苯乙烯微乳液的制备及表征

采用微乳液聚合方法,以十二烷基硫酸钠（SDS）、聚乙二醇辛基苯基醚（OP-10）为复合乳化剂,过硫酸钾为引发剂（KPS）,制备丙烯酸丁酯（BA）、丙烯酸（AA）、苯乙烯（St）三元共聚物纳米粒子.讨论乳化剂用量及复合乳化剂配比,KPS的用量及反应温度等因素的影响.乳液透射电镜、乳液性能测试结果表明：共聚物的粒径多在10～89 nm之间;增加乳化剂用量,共聚物的粒径减小;提高St/BA中St的用量,共聚物的粒径增大,乳液成膜性不好;提高反应温度有利于反应进行,但温度太高有凝聚物出现.因此,St/BA为5/5～4/6,SDS/OP-10为1/1～3/2,反应温度65～80℃,引发剂用量0.4 %（占单体总量）,丙烯酸用量3 %（占单体总量）,所得共聚物的粒径在纳米范围内,乳液性能优良.     

有机玻璃热改性的研究

根据自由基共聚合和副价交联改性有机高分子材料的原理,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸(AA)为共聚单体,偶氮二异丁氰(AIBN)为引发剂,甲苯为溶剂,采用共聚合法制备了PMMA/AA交联共聚改性的有机玻璃,并研究了单体质量分数、配比及引发剂质量分数、反映温度和时间等共聚条件对改性有机玻璃性能的影响.研究表明,在MMA∶AA=10∶1(m/m),引发剂质量分数为0 5%,共聚反应温度为70℃,反应时间2h的条件下,所制得的交联共聚有机玻璃比普通有机玻璃的tg提高了7～9℃.     

AA/AMPS接枝环氧树脂E-44的水性化改性研究

为改善环氧树脂E-44的水溶性,以丙烯酸（AA）和2-甲基-2-丙烯酰胺基-丙磺酸（AMPS）为接枝共聚的单体对环氧树脂进行水性化改性.研究了引发剂、不同单体及比例和反应条件对接枝共聚物水分散稳定性的影响并通过红外光谱对产物进行了表征.结果表明,以2.71 wt％的BPO为引发剂、以体积比1∶1的无水乙醇-乙二醇单甲醚为混合溶剂,在接枝共聚反应温度110℃,下用质量比为1∶1的AA/AMPS对等质量的环氧树脂E-44进行改性,得到的改性环氧树脂水性化改性效果最好,乳液离心稳定性和贮存稳定性最高.     

苯丙乳液五元共聚合成条件的研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯腈(AN)为主单体,丙烯酸(AA)为功能性单体、MS-1和OP-10为复合乳化剂,采用预乳化工艺、半连续种子乳液聚合合成性能优异的五元共聚苯丙乳液.探讨软硬单体、功能性单体、乳化剂和链转移剂对乳液性能的影响.结果表明,当丙烯酸质量分数为3%、乳化剂质量分数为3%、MS-1和OP-10质量比为2∶1、链转移剂质量分数为2%时,乳液综合性能良好.     

分散聚合法制备窄分散聚苯乙烯微球

以苯乙烯（St）为单体,偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂,聚乙烯毗咯烷酮（PVP）为分散稳定剂,在甲醇（MeOH）反应介质,使用分散聚合法制备了窄分散的聚苯乙烯微球．分别采用红外（IR）、扫描电镜（sEM）、粒度分析（SPAN）等手段,表征了聚苯乙烯（PS）微球的组成成分、表面形貌、粒径及其分布．并讨论了个各个因素对所制备微球的粒径及其分布的影响．当St质量分数为溶剂量的10％,AIBN质量分数为单体量的0．15％,PVP质量分数为单体量的1．5％时,该条件下制备的微球粒径为1．38μm,SPAN值为0．77,微球形貌及其分散性最佳．     

钻井液用纳米粒子封堵性能的评价

泥页岩地层有着孔隙小、渗透率低等特点,传统的封堵剂颗粒大,不能进入泥页岩的微孔隙。研究用纳米粒子封堵剂对其进行封堵。用人造泥饼来模拟泥页岩地层,通过泥饼渗透率的变化来考察纳米粒子封堵剂的封堵效果。实验结果表明纳米材料封堵效果好,且浓度越高,其封堵效果越好。     

聚丙烯/PP-g-MA/蒙脱土纳米复合材料的制备和性能研究

采用聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MA）作增容剂改性聚丙烯（PP）/蒙脱土（MMT）纳米复合材料,研究了不同PP-g-MA含量对PP/PP-g-MA/MMT的流动性、拉伸强度、冲击强度、耐热性、晶体形貌以及MMT分散的影响。结果表明：当PP-g-MA的质量分数为5%时,PP基体的晶粒细化,MMT分散得以改善,拉伸强度基本不变,冲击强度却大幅度增加。     

PMA-AA-AMPS三元共聚物高效减水剂的制备

以马来酸酐（MA）为原料,过氧化氢为引发剂,水相合成聚马来酸（PMA）,并以过硫酸铵为引发剂,与丙烯酸（AA）2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）水溶液共聚,合成出一种PMA-AA-AMPS三元共聚物高效减水制,并探讨了共聚物制备过程中的最佳工艺条件。结果表明,该共聚物的最佳制备条件为：n（MA）/n（AA）/n（AMPS）=6：3：1.2,引发剂质量为单体总质量的8%,分子质量调节剂甲酸钠质量为单体总质量的6％,反应温度为85℃,反应时间为3h。红外光谱表征结果表明合成的三元共聚物减水剂中含有羧基、羟基、磺酸基和酰胺基等官能团。GPC分析表明合成的PMAAA数均分予质量Mn为5743g／mol,其质量分数占81.36％。     

钻井液用微孔喉封堵材料合成及性能研究

采用乳液聚合法制备出一种微孔喉封堵材料。通过FT?IR光谱、拉曼光谱及TG?DTA热分析,对微孔喉封堵材料的结构特征进行分析。通过激光粒度仪确定合成产物的粒径范围,探究了微孔喉封堵材料的抑制性能和封堵性能。结果表明,合成产物的热分解温度为321.0 ℃,粒径分布为500~2 250 nm;当微孔喉封堵材料质量分数为1.5%时,该材料表现出极佳的抑制黏土水化性能;微孔喉封堵材料与质量分数为0.5%的氯化钠复配使用后,抑制效果显著提升。滤膜封堵实验证实其对0.45~10.00 μm孔径的滤膜进行有效封堵,微孔喉封堵材料质量分数为1.5%时封堵时间长达35.43 min;经120 ℃老化16 h后,高温高压滤失量为10.0 mL。     

暂堵剂高温封堵机理及实验评价

准葛尔盆地南缘深层气藏埋藏深，具有高温高压、非均质性较强等特点，采用暂堵转向分层分段改造工艺实现了高效改造，提高了储集层动用程度。开展了140~180 ℃高温条件下暂堵剂对裂缝和炮眼的封堵实验研究，针对性评价了5种暂堵材料的降解速率和承压能力。结果表明，常用的暂堵材料在高温下会软化，在驱替压差下易随携带液流动，导致暂堵段承压能力下降，失去封堵效果。优选了在180 ℃下承压能力达30.00 MPa的暂堵材料，现场应用结果显示采用暂堵剂后产量显著增加。     

淀粉基油层保护剂的合成与评价

针对河南油田泌阳凹陷钻井过程中的储层损害问题，开展油层保护剂的室内研究。在碱性条件下，以玉米淀粉、环氧氯丙烷、聚乙二醇20000等为主要原料制备淀粉微球，再通过与再生纤维、碳酸钙（QS?2）、乳化沥青（SFT）复配制得淀粉基油层保护剂DYB。采用扫描电镜、热重分析仪研究合成产物的微观形貌和热稳定性，对油层保护剂DYB的页岩滚动回收和封堵等性能进行评价。结果表明，淀粉微球的粒径在3~5 μm，油层保护剂DYB在基浆中的页岩回收率达到85.0%以上，经120~180 ℃老化后基浆的API滤失量控制在12 mL以内。在模拟现场钻井液中加入质量分数3.0%的DYB后，其在砂床中的承压能力为4.00 MPa，在人造岩心中的膜承压能力在10.00 MPa以上，岩心渗透率恢复值在82.0%以上。     

钻井液用微-纳米粒子研究现状及研发思路

我国页岩气资源开发已经全面展开并获得战略性突破,有效地缓解了清洁能源需求与供给间的矛盾。但页岩地层井壁失稳仍然是钻井液施工过程中的技术难点,能够高效封堵页岩地层微孔隙的微-纳米粒子材料受到广泛关注。分析了微-纳米封堵剂对于页岩气井壁稳定的重要性,论述了目前微-纳米封堵剂的评价方法、作用机理、研究及应用现状和存在问题。从处理剂与地层黏土矿物间作用力的角度出发,提出微-纳米封堵剂的研发思路。最后,提出微-纳米粒子评价介质和手段的改进方法。     

暂堵与堵水配套技术实现选择性堵水研究

针对笼统堵水调剖作业中非目的层受到伤害的问题,从理论上证明了对于多层油藏,若不对非目的层进行保护,则堵液对其伤害是很大的,从而使措施失去效用.利用凝胶体系在低渗层表面形成快速堵塞的原理,采用一种成胶和破胶时间均可控的暂堵凝胶体系,与后续注入的堵剂体系配套使用,岩芯流动实验表明,这种方法可以使绝大部分堵液进入高渗层,从而大大减少对非目的层的伤害.     

QHD 3 2 - 6油田油井堵剂用量的确定

分别测量4种配方堵剂封堵不同渗透率人造岩芯模型后的突破压力, 结合 QHD 3 2 - 6油田油井的地 层参数, 作出不同配方堵剂的突破压力梯度与地层渗透率的关系曲线, 进而得到封堵半径与堵水率的关系曲线。根 据测量点距油井的距离与压降梯度变化关系曲线, 设计3个段塞, 在有效封堵的基础上减少药剂用量, 得到堵水剂的 最佳用量。     

亚毫米级交联聚合物微球对核孔膜的封堵作用

通过过滤实验对SMG-mm 交联聚合物微球的大小和核孔膜孔径的匹配关系进行研究。结果表明,SMG-mm 微球分散体系对不同孔径的核孔膜的封堵效果差异很大,特定压力下存在一个与微球大小匹配最好的膜孔径;当质量浓度和膜孔径相同时,压力对微球的过滤结果有显著影响;在一定的质量浓度范围内,随着微球分散体系的质量浓度和过滤压力增加,封堵效果越好,但是当质量浓度超过最佳值后,封堵效果变差;SEM 观测结果表明,微球粒径与核孔膜孔径最佳匹配时才能形成有效的封堵。     

暂堵酸化试验研究

本文提供了一种暂堵剂酸化试验研究方法。对暂堵剂的油溶性，粒度分布及在酸液中的稳定性和暂堵剂与酸液的配伍进行了试验分析，采用特殊设计的暂堵酸试验仪器，分别研究了暂堵剂对岩芯的暂堵效率，在产出液中解堵效率，及不同渗透率岩芯的暂堵分流效率，模拟实际酸化过程的注酸顺邓，进行了暂堵酸化试验研究。结果表明，采用ＤＺ－１暂堵齐，其油溶性好，在酸液中表现为惰性，与酸液及添加剂配伍性好，并联岩芯酸化时能有效地暂堵分     

页岩暂堵转向压裂水力裂缝扩展物模试验研究

暂堵转向压裂是提高页岩储层重复压裂缝网改造效果的重要手段，然而该压裂工艺对页岩水力裂缝扩展规律的影响机理尚不明确。因此，基于室内真三轴压裂物模试验，研究页岩暂堵转向压裂裂缝起裂与扩展规律，分析地应力及注入速率等因素对水力裂缝延伸行为的影响，并通过油藏改造面积(SRA)定量表征暂堵转向压裂缝网改造效果。结果表明，暂堵剂可有效封堵初始裂缝，憋压促使水力裂缝发生缝内转向或激活原生天然裂缝系统，提高页岩缝网复杂程度；根据最终水力裂缝形态展，可划分为4种基本类型，包括台阶状缝、激活天然弱面的横切缝、简单多裂缝以及复杂多裂缝网络；不同地应力差异条件下暂堵机理及裂缝延伸规律不同，当水平应力差小于12 MPa时，暂堵剂通过封堵近井筒初始张开的原生层理或天然裂缝，诱导产生与天然裂缝斜交的二次裂缝，当应力差高于15 MPa时，近井筒天然弱面难以激活，暂堵剂通过封堵垂直井筒的初始横切裂缝，诱发形成平行多横切裂缝；增大注液排量可以提高多裂缝形成几率及裂缝沟通面积。