离子型聚丙烯酰胺减阻性能研究

聚丙烯酰胺类减阻剂具有成本较低,减阻效果好,溶解速度快,能够适用于现场施工混配要求的特点,因此成为目前压裂液减阻剂的研究和应用的热点和重点。本文从抗温抗盐性测试了离子型聚丙烯酰胺减阻性能。结果表明:温度对阳离子型聚丙烯酰胺溶液减阻性能影响很大,60℃条件下减阻率下降至53%;阴离子型聚丙烯酰胺溶液抗盐能力较差,加入钠盐后,减阻率下降至70%;随着钙盐的加量增加,减阻率下降至53%。     

聚丙烯酰胺压裂液减阻剂的合成及性能

目前,非常规油气藏的开采备受重视,常规水基冻胶压裂液因其流变性较差及摩阻较高而无法满足降压增注的施工工艺,达到体积压裂的目的。为了解决伤害性较大及摩阻较高等问题,本文推出了一种能够同时满足降低摩阻、提高流变性的压裂液减阻剂。采用反相乳液聚合方式合成出了此种聚丙烯酰胺压裂液减阻剂,通过优化合成工艺,利用丙烯酰胺、3-烯丙基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠及丙烯酸十八酯合成出了一种性能稳定的白色乳液压裂液减阻剂,并利用红外光谱仪、投射电子显微镜及激光粒度仪对聚丙烯酰胺乳液的结构及乳液粒径进行表征,结果表明,聚丙烯酰胺压裂液减阻剂中含有磺酸基和十八酯基团,乳液粒径为80nm,粒径较小。随后通过对乳液的减阻率及流变性测试,研究结果表明,在室温下,流速为10m/s、浓度为1g/L时,压裂液减阻剂的减阻率为78%,减阻性能较好,另外,压裂液减阻剂具有较好的溶解性、耐剪切性和黏弹性,与常规黏土稳定剂和助排剂有着较好的配伍性。能够满足非常规油气藏体积压裂施工要求。     

一种聚丙烯酰胺压裂液减阻剂的合成及性能分析

为了降低压裂施工摩阻,增大泵注排量,以丙烯酰胺、3-烯丙基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠和丙烯酸十八酯为原料,采用反相乳液聚合方式合成出聚丙烯酰胺压裂液减阻剂,用傅里叶红外光谱和扫描电镜对产物结构和形貌进行表征,考察了压裂液减阻剂的减阻性、溶解性、耐剪切性、粘弹性和配伍性等性能,实验结果表明：聚丙烯酰胺乳液被成功合成,该乳液的固含量为29.6%,粘均分子量为8.5×10５g/mol,乳液粘度为1800mPa.s;在剪切速率为6.8m/s时,乳液溶解时间为48s;在剪切速率为10m/s,剪切时间为300s时,减阻率保持在70%,耐剪切性能较好;在室温下、剪切速率为10m/s、质量分数为1g/L时,压裂液减阻剂的减阻率为78%,减阻率随着减阻剂质量分数的增大先逐渐增大后保持平衡;粘弹性测试表明聚合物属于粘弹性结构流体,在剪切频率为1Hz,应力变化为5%时,体系的储能模量大于耗能模量且保持稳定;配伍性测试中表明在剪切速率10m/s、质量分数为1g/L、温度为80℃和矿化度为20000mg/L时,聚合物减阻率为53%,助排剂和黏土稳定剂对减阻剂无影响。     

阴离子型聚丙烯酰胺减阻性能评价及影响因素研究

为揭示不同因素对阴离子型聚丙烯酰胺类减阻性能的影响,研究了分子量大小、减阻剂浓度对滑溜水压裂液减阻性能影响,考察了不同浓度及类型条件下的滑溜水压裂液的抗温性能、抗盐性能。结果表明,在较低加量下,分子量对阴离子型聚丙烯酰胺水溶液减阻性能影响很小;其最佳浓度值的所在区间为:400~600×10~6;在清水常温条件下,减阻率到达72%;温度对阴离子型聚丙烯酰胺溶液减阻性能影响很大,80℃时,减阻率提高到78%;但其抗盐能力较差,在清水条件下,加入钠盐后,减阻率下降至70%;同样在清水条件下,随着钙盐的加量增加,减阻率下降至53%。     

可逆交联聚合物压裂液流变及悬砂性能研究

压裂液流变及悬砂性能是压裂施工成功最关键的因素,支撑剂在压裂液中的沉降速度衡量压裂液的悬砂性能。该研究以SRFP-1增稠剂、SRFC-1交联剂、氯化钾工业品作为研究对象配制可逆交联聚合物压裂液SRFP;评价了该压裂液体系在100~160℃流变性能;以20/40目陶粒为研究对象开展静态悬砂实验;采用单颗粒法和砂比法,考察了不同温度配方SRFP压裂液悬砂性能;最后对比了SRFP压裂液与3种不同厂家生产的聚合物压裂液的悬砂性能。     

疏水缔合聚丙烯酰胺作为滑溜水压裂液减阻剂的应用性能研究

以丙烯酰胺、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸作为亲水单体,再引入疏水单体R-8,使用水溶液聚合,获得了低摩阻、高粘弹性的疏水性缔合聚合物DR-8,用FTIR表征结构,分别通过管路摩阻测试系统和流变仪测试了DR-8在不同条件下的减阻性能及流变性能。结果表明,合成的聚合物与预期产品结构一致,当流速为3 m/s、浓度为1.2 g/L时,DR-8的减阻率为75.5%,具有良好的减阻性能,同时具有良好的黏弹性,能够满足非常规油气藏体积压裂、大排量施工、降低摩阻的要求,而且在载砂量方面明显优于常规滑溜水压裂液。     

疏水缔合聚丙烯酰胺作为滑溜水压裂液减阻剂的应用性能研究

以丙烯酰胺、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸作为亲水单体,再引入疏水单体R-8,使用水溶液聚合,获得了低摩阻、高粘弹性的疏水性缔合聚合物DR-8,用FTIR表征结构,分别通过管路摩阻测试系统和流变仪测试了DR-8在不同条件下的减阻性能及流变性能。结果表明,合成的聚合物与预期产品结构一致,当流速为3 m/s、浓度为1.2 g/L时,DR-8的减阻率为75.5%,具有良好的减阻性能,同时具有良好的黏弹性,能够满足非常规油气藏体积压裂、大排量施工、降低摩阻的要求,而且在载砂量方面明显优于常规滑溜水压裂液。     

可逆交联聚合物压裂液流变及悬砂性能研究

压裂液流变及悬砂性能是压裂施工成功最关键的因素,支撑剂在压裂液中的沉降速度衡量压裂液的悬砂性能。该研究以SRFP-1增稠剂、SRFC-1交联剂、氯化钾工业品作为研究对象配制可逆交联聚合物压裂液SRFP;评价了该压裂液体系在100¹60℃流变性能;以20/40目陶粒为研究对象开展静态悬砂实验;采用单颗粒法和砂比法,考察了不同温度配方SRFP压裂液悬砂性能;最后对比了SRFP压裂液与3种不同厂家生产的聚合物压裂液的悬砂性能。     

溶剂对聚合物减阻剂流变行为和减阻性能的影响

采用博力飞旋转粘度计测定了减阻剂在不同溶剂中溶液的流变性能,通过减阻剂室内模拟环道评价装置测定了不同溶剂合成的聚合物的减阻率。结果表明,减阻剂属于典型的剪切增稠型非牛顿流体;减阻剂在不同溶剂中溶液的粘度随着温度升高而降低;当环己烷与减阻剂的溶度参数相等时,减阻剂在环己烷中的溶解性能最好。并探讨了剪切增稠流体的减阻机理,分析了不同溶剂合成的减阻剂对减阻性能的影响。     

页岩储层压裂用聚合物存在的两个问题及其对策

页岩储层压裂具有"千吨砂、万方液"的特征,低摩阻、强携砂是对压裂液性能要求的集中体现。通过对现有页岩储层压裂液研究进展的分析,提出现有压裂液减阻率低和携砂能力弱这两方面问题的主要原因是体系聚合物的结构引起的。对页岩储层压裂用聚合物研究历程,聚合物类型的分析,结合存在的问题,表明在不改变减阻剂主体结构的情况下,引入长链缔合型侧基可以提高减阻率,引入孪尾缔合型基团可以增加黏度。     

水包水型疏水缔合聚丙烯酰胺增稠剂的合成及在压裂中的应用

以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和芥酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱为原料,采用水分散聚合方式合成出水包水型疏水缔合聚丙烯酰胺增稠剂,通过FTIR和TG对增稠剂的结构及热解质量进行了测试。分析了OWPAM乳液增稠剂的基本性能及水溶液的微观和宏观性能,结果表明,在单体芥酸CAB用量为4.0%时,乳液的产率、平均粒径、表观黏度和稳定性达到最优,黏均分子量为2.43×10~6g/mol;OWPAM乳液的临界胶束缔合浓度(CAC)值为0.32%,当浓度大于CAC值后水溶液体系内的缔合形式以分子间缔合为主,OWPAM乳液在0.1%、流速10m/s时减阻率为72%。助黏剂TR-1质量分数为1.0%时可将0.5%水溶液黏度增加至160mPa·s,复配成的压裂液具有较好耐温耐剪切性、黏弹性和悬砂性,在APS质量分数为0.05%时,测试时间为2h压裂液可以完全破胶,能够达到压裂液的使用标准。     

鄂尔多斯盆地深层煤压裂液研究及应用

鄂尔多斯盆地深层煤层气近年快速开发,产量逐年递增。深层煤层气开发多采用体积压裂工艺,广泛应用变粘滑溜水,其具备快速增稠、高抗盐、低伤害等特点。以丙烯酰胺为主体,通过共聚反应添加耐盐等功能性基团,制得了含疏水缔合结构的聚合物稠化剂。实验表明,该稠化剂增黏效果明显,综合各个因素耐盐基团AMPS占聚合物质量百分比为4%耐盐效果最好;以本区块返排液为水源配制压裂液,具有良好的减阻和携砂性能,能够满足现场施工需求。     

滑溜水压裂液中减阻剂的制备及特性研究

采用反相微乳液法制备了一种用于滑溜水压裂液中的水溶性减阻剂,对减阻剂的粒径大小分布、重均分子量、降阻率和悬砂能力进行了测试。结果表明,减阻剂粒径小,分布窄,分子量高[Mw=(2.08±0.65)×107g/mol],具备高分子减阻的特性;向清水中加入0.05%的减阻率,减阻率可达55%,并且具有一定的携砂能力。因此,该减阻剂的应用能很好的降低压裂施工摩阻、减小泵功、适当提高砂比,有助于非常规低渗储层的开采。     

分子模拟在疏水缔合减阻剂合成中的应用

采用分子模拟软件Materials Studio 2017 R2,分别构建不同侧链烷基数的疏水缔合单体与丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合,建立聚合物与水分子的混合图层,进行分子动力学模拟,计算不同聚合物在水中的均方根末端距、回旋半径。从模拟结果来看,含十六烷基二甲基烯丙基氯化铵(C_(16)-DMAAC)单体的聚合物分子链尺寸更舒展、具有更大的流体力学尺寸,会产生更好的减阻效果。利用AM、AMPS、C_(16)DMAAC通过反向乳液聚合法在室内合成了疏水缔合减阻剂P(AM/C_(16)-DMAAC/AMPS),对其进行红外分析和粒径分析。利用流体流动阻力测试仪测定不同减阻聚合物的减阻率,由C_(16)DMAAC聚合的减阻剂减阻率可达到70%以上,减阻效果最好,且与模拟结果一致。     

一种疏水缔合聚丙烯酰胺作为压裂液减阻剂的性能研究

利用丙烯酰胺、丙烯酸、抗盐单体和疏水单体并通过溶液聚合得到疏水缔合聚合物ACS210,应用流变仪表征其溶液的流变性能,通过管路摩阻测试系统研究了ACS210在不同应用条件下的降阻性能。实验表明,不同质量分数的聚合物溶液的黏度随着剪切时间的延长而下降,长时间剪切后黏度保留率较高。聚合物溶液的黏度与剪切速率曲线符合幂律模型。在质量分数为0.1%时,ACS210溶液的储能模量G'均小于损耗模量G″,溶液表现为黏性行为;随着聚合物质量分数的提高,大分子链的缔合作用增强,G'大于G″。合成的聚合物具有良好的减阻效果。不同质量分数聚合物溶液的摩擦系数随雷诺数的增大均呈减小趋势,而减阻率随着聚合物质量分数的增加先增大后减小。疏水缔合作用对提高减阻率具有促进作用。     

双水相聚合物乳液的制备及减阻性能

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,采用水分散聚合法,制备双水相聚合物(NPAM)。相对分子量为380万,粒子分布集中,且粒径小,平均粒径为182.7 nm。室内评价聚合物的减阻效果,其在清水中减阻率达到80%,在10%的盐水中减阻率达到77%。黏弹性能分析,NPAM的抗应变能力较强。双水相聚合物可用作减阻剂,为油气田压裂作业提供优秀的减阻性能。     

疏水缔合聚合物减阻剂的合成及流变性能研究

采用疏水单体FW-12(物质的量比2∶1的丙烯酸十八酯与甲基丙烯酸十六烷基酯混合物)与丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合得到水溶性疏水缔合聚合物减阻剂FHAPAM。考察了聚合过程放热特点,找出含疏水基团时聚合反应热量变化基本规律,用流变仪测定了FHAPAM水溶液的流变性能;芘探针实验探究了溶液的极性及变化规律;室内减阻实验测试其减阻性能。结果表明:FHAPAM聚合温度受疏水单体摩尔分数影响较大,存在明显的平台区,FHAPAM水溶液受剪切作用表现出强触变性;溶液极性随疏水单体摩尔分数的增加而降低,且第一振动带与第三振动带强度比值I1/I3的比值存在突变点;FHAPAM耐温性强于普通聚丙烯酰胺(PAM);疏水单体摩尔分数不同,储能模量(G')、损耗模量(G″)均表现出特殊性。FHAPAM低浓度时,减阻性能优良,其展现出作为滑溜水压裂液良好的应用前景。     

疏水缔合聚合物减阻剂的合成及流变性能

采用疏水单体FW-12(物质的量比2∶1的丙烯酸十八酯与甲基丙烯酸十六烷基酯混合物)与丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合得到水溶性疏水缔合聚合物减阻剂FHAPAM。考察了聚合过程放热特点,找出含疏水基团时聚合反应热量变化基本规律,用流变仪测定了FHAPAM水溶液的流变性能;芘探针实验探究了溶液的极性及变化规律;室内减阻实验测试其减阻性能。结果表明:FHAPAM聚合温度受疏水单体摩尔分数影响较大,存在明显的平台区,FHAPAM水溶液受剪切作用表现出强触变性;溶液极性随疏水单体摩尔分数的增加而降低,且第一振动带与第三振动带强度比值I1/I3的比值存在突变点;FHAPAM耐温性强于普通聚丙烯酰胺(PAM);疏水单体摩尔分数不同,储能模量(G')、损耗模量(G″)均表现出特殊性。FHAPAM低浓度时,减阻性能优良,其展现出作为滑溜水压裂液良好的应用前景。     

合成聚合物压裂液稠化剂的研究进展

水力压裂已经成为一种改造油气层的重要方法,是油气井增产、注水井增注的有效措施。压裂液的性能好坏直接影响压裂施工的效果,合成聚合物压裂液稠化剂具有增稠能力强、悬砂能力强、对细菌不敏感、冻胶稳定性好、无残渣、对地层低伤害、低成本等特点,成为国内外研究的热门方向。合成聚合物主要包括丙烯酰胺类与聚乙烯醇类等,对丙烯酰胺类稠化剂研究主要集中在低分子量、酸性交联、疏水缔合以及提高抗温耐盐抗剪切性四个方面。     

页岩储层压裂用减阻剂的研究及应用进展

介绍了聚合物型、表面活性剂型、生物基多糖型以及纳米复合型减阻剂的研究进展;简述了减阻剂产品的现场应用情况,分析了减阻剂的相对分子质量及其分布、分子结构以及离子特征对减阻性能的影响;探讨了其减阻机理及规律;阐述了减阻剂产品的优缺点及循环再利用的必要性;指出了压裂用减阻剂未来的发展方向和趋势:认为稳定性好,减阻效率高,抗盐抗污染能力强,能够满足现场施工要求的纳米复合减阻剂将是未来研究的重点。同时,提出提高压裂液返排率,增加循环利用率,保持储层裂缝有较好的导流能力也将成为减阻剂的热门研究领域。