页岩储层压裂减阻剂减阻机理研究

选择6种不同类型的减阻剂,通过研究不同浓度减阻剂的黏度和减阻效果,分析了减阻剂类型、分子量、分子结构、离子性能和浓度对其减阻性能的影响,并对减阻剂减阻机理进行了探索性研究。结果表明,减阻剂水溶液属于幂率流体,在一定流量范围内减阻率随着浓度的提高而提高;其水溶液黏度、离子特征和减阻率没有明显的联系,分子量在100万以上的减阻率在相同浓度下,减阻率趋于一致;影响减阻剂减阻性能的主要因素是减阻剂的分子结构。得出低分子量的长链结构的减阻剂和具有支链的长链结构的减阻剂以及具有柔顺、螺旋型分子链结构的减阻剂减阻性能更稳定;带支链的长链结构的减阻剂,在水中速溶,在较广泛的雷诺数范围内可得到理想的减阻率,具有较小的分子量,容易分解,对储层伤害小,此类减阻剂适合作页岩气储层大规模滑溜水压裂液的添加剂。     

1,3,5-苯三甲酸三-十二酰胺在天然气管道中的减阻与缓蚀性能

为了进一步优化天然气管道的运行,以1,3,5-苯三甲酸、对甲苯磺酸、十二胺等为原料制备了天然气减阻剂1,3,5-苯三甲酸三-十二酰胺（BATD）。以雾化时间和BATD加量为变量,辅以扫描电镜,综合评价了BATD在天然气管输过程中的预膜情况和减阻性能。结果表明,BATD可以在钢材表面牢固吸附,明显降低钢材表面的粗糙度,显著提升输气管道的输送效率,并兼具缓蚀效果。当雾化时间为60 min、BATD质量浓度为6 g/L时,减阻率（13.32%）达到最大,缓蚀率达到85.12%。BATD溶液成膜性能良好,可实现减阻增输。     

高聚物型减阻剂减阻性能的研究

对高聚物减阻剂的减阻性能进行研究,考察了高聚物减阻剂的相对分子质量、起始点的管壁切应力τw*、减阻剂添加量、雷诺数及高聚物减阻剂的降解对减阻效果的影响。根据高聚物减阻剂的摩阻系数与雷诺数关系曲线,拟合得到高聚物减阻剂的斜率增量δ。结果表明,减阻剂的减阻率随相对分子质量的增大而提高;减阻剂的均方回转半径Rg越大,减阻起始点要求的管壁切应力τw*值越小,减阻效果越好;减阻剂的减阻率随添加量的增加而增大;减阻剂的斜率增量δ越大,减阻效果越好;高聚物减阻剂在一定剪切力下都会发生一定程度的降解,使减阻率下降。     

减阻水压裂液用黏土稳定剂的合成与应用

针对现有减阻水压裂液用黏土稳定剂配伍性差、用量大、防膨率低、固体形态不便于现场配液等问题，研制了一种阳离子型液体黏土稳定剂SRCS-1。SRCS-1的分子链上分布阳离子基团，又含有小分子阳离子化合物，2者协同作用达到稳定黏土的效果。其分子量较低，既能保证所含的阳离子基团能够提供较高的防膨率，又能避免过长的分子链和过多的阳离子与阴离子聚合物减阻剂发生相互作用而产生沉淀或絮凝，与减阻水中阴离子聚合物减阻剂配伍性良好，加量0.3%条件下防膨率达到68.2%，优于收集到的现场应用过的同类产品。通过表面张力、ζ电位、粒度测试分析了该黏土稳定剂的防膨机理。SRCS-1在新疆孔探1井进行减阻水压裂液进行了现场应用，配液方便、快捷，表现出优良的配伍性和防膨性，减阻水性能稳定，施工顺利。      

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 ℃。     

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。     

天然气管道输送减阻剂研究

天然气管道输送减阻剂是一项新型管道减阻技术，国内首次开展了相关研究。通过对减阻机理及结构特征的探索，研制出有效的天然气输送减阻剂材料；建立起一套减阻剂基本性能和减阻效果的检测评价方法，并委托北京大学湍流与复杂系统国家重点实验室进行模拟检测，结果表明在雷诺数为2．0×10^5时，管道水力摩阻系数降低约13％，在等压降情况下输气量增加约7．3％。     

多功能滑溜水减阻剂的制备及性能评价

为获得滑溜水压裂液优良的减阻性,以柴油为分散介质、失水山梨醇单油酸酯和聚氧化乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯为复配乳化剂、过硫酸钾和偶氮二异丁腈为引发剂,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和α-十二烯(EA)为反应单体,采用反相乳液聚合的方法制备了滑溜水减阻剂DGSA-1。用红外光谱仪对合成产物的结构进行了表征。通过测定减阻剂水溶液的特性黏数,对减阻剂制备条件进行了优选,研究了减阻剂的抗盐性、表面活性和减阻性。结果表明,在AM、AMPS、EA 3种物质摩尔比为1.1∶1∶0.1、引发剂用量占单体总质量的0.048%、复配乳化剂的HLB值(表面活性剂的亲水亲油平衡值)为5.5、反应温度55℃、反应时间6 h的条件下制备的滑溜水减阻剂DGSA-1的减阻效果最佳。DGSA-1减阻剂具有分散溶解性好、抗盐、高效减阻和低表界面张力的特性。0.15%DGSA-1水溶液的黏度在2 min内达到最大,减阻率为73.2%,减阻性能优于国内外同类产品。图3表2参16     

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。     

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。     

油气管输中减阻剂的应用现状及发展趋势

减阻剂广泛应用于原油、成品油和天然气管道输送,它是提高管道流通能力和降低能耗的重要手段。综述了目前减阻剂的分类和用途,油品、天然气管输减阻剂国内外发展概况,阐述了减阻剂在原油、成品油和天然气管输中的应用实例及未来发展趋势。     

Drag reduction and shear resistance properties of ionomer and hydrogen bond systems based on lauryl methacrylate

Based on molecular dynamics simulation results,a lauryl methacrylate polymer with drag reduction and shear resistance properties was designed,and synthesized by emulsion polymerization using 2-vinyl pyridine and methyl methacrylate as the polar polymerization monomer.After ionization of lauryl methacrylate polymer,an ion-dipole interaction based drag reduction agent (DRA) was obtained.The existence of ion-dipole interaction was proven through characterization of the drag-reducing agent from its infrared (IR) spectrum.The pilot-scale reaction yield of the DRA under optimum conditions was investigated,and the drag reduction and shear resistance properties were measured.The results show that:1) The ion-dipole or hydrogen bonding interaction can form ladder-shaped chains,therefore the synthesized DRA has shear resistance properties;2) The larger the molecular weight (MW) and more concentrated the distribution of MW,the better the drag reduction efficiency and the performance of the ionomer system was superior to that of the hydrogen bonding system;3) With increasing shear frequency,the drag-reduction rates of both the DRAs decreased,and the drag reduction rate of the ionomer system decreased more slowly than of the corresponding hydrogen bonding system.From the point of view of drag reduction rate and shear resistance property,the ionomer system is more promising than the hydrogen bonding system     

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。     

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、...     

一体化多功能减阻剂的研究与应用

传统压裂液一般是以减阻剂为核心,配合使用防膨剂、助排剂等多种添加剂而形成的溶液体系,配液流程复杂,体系配伍性以及稳定性不佳,并且对储层伤害高。为解决传统压裂液存在的问题,文章以反相乳液聚合法合成了一种兼具减阻、携砂、助排、防膨、低伤害等性能的一体化多功能减阻剂JHFR-Ⅱ,并对其进行室内试验及现场施工。室内实验结果表明：JHFR-Ⅱ溶液黏度在1.0～90.0 mPa·s可调,岩心渗透率的伤害率低于20.0%。优选出0.10%的JHFR-Ⅱ溶液作为减阻水,在储层矿化度下,减阻率达73.2%;优选出0.40%的JHFR-Ⅱ溶液作为携砂液,其携砂能力为清水的90倍,破胶液黏度低于5.0 mPa·s,表面张力低于28.0 mN/m,防膨率高于85%。通过现场施工表明,JHFR-Ⅱ减阻剂不但能够满足致密油气藏大规模体积压裂施工的减阻和携砂需求,还可以用于常规以及其他非常规油气藏的复杂缝网压裂中。一体化多功能减阻剂JHFR-Ⅱ具有一剂多效的特点,其单剂水溶液即可作为压裂施工液体,在压裂施工作业中可有效简化操作流程,降低施工成本。     

Effect of drag reducer and pour point depressant on the wax deposition of crude oil pipeline

In this paper, the data of wax precipitation before and after the addition of the additives showed that the addition of the drag reducing agent (DRA) and the pour point depressant (PPD) cannot change the wax appearance temperature (WAT) of crude oil. When the dosage of DRA is small, the DRA cannot increase, stop, or slow down the precipitation of wax crystals. The addition of PPDs has no influence on the amount of precipitated wax crystals. From the GPC analysis, the molecular weight of the wax deposit samples in Linpu pipeline is from 500 to 76,800, which indicates that there is no enrichment of DRA in wax deposit samples. The results of IR show that the C?O group was not detected in the wax deposit sample of the Wei Jing pipeline, which indicates that there is no enrichment of the PPDs in wax deposit samples. The results showed that the DRA and PPD have no obvious effect on crude oil pipeline wax deposition.     

降阻剂在多相管流中的作用机理

在多相管流中,加入降阻剂可有效地降低沿线的压降梯度,降阻剂黏度越大,减阻效果越好。降阻剂在低气体折算速度下的降阻效果比高气体折算速度下的好。未加降阻剂时,液体折算速度增大,导致液膜厚度增厚、段塞频率增大、管壁腐蚀速率加剧;加降阻剂之后,导致段塞频率减小、管壁腐蚀速率降低、液膜的有效厚度减小,但段塞迁移速度不变。     

双物料预聚法合成减阻剂及性能评价

采用可控予聚的方式合成了HG-2成品油减阻剂,聚合物的黏均相对分子质量大于3.0?106。 对柴油中加入50 mg/L HG-2减阻剂进行指标评价及台架试验和行车试验。结果表明：加入50 mg/L的减阻剂,对柴油性质影响不大,能符合GB252-2011普通柴油的要求;作为燃料,对车辆整体性能无明显的影响。在洛郑驻成品油管道进行了现场试验,加剂10 mg/L,柴油增输率可增加30.1%,加剂量8 mg/L,雷诺数为52 411,70 940,78 087时,对应的增输率分别为26.8%,30.2%,38.6%,增输效果较好。