耐温耐盐 P（AM-AMPS-St-AA）共聚物压裂液稠化剂的合成与性能

为获得性能优良的压裂液稠化剂, 以丙烯酰胺 （AM）、 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 （AMPS）、 苯乙烯 （St） 和丙烯酸 （AA） 为单体, 采用水溶液聚合法制备出了 AM/AMPS/St/AA 四元共聚物 TKF, 优化了聚合反应条件, 并采用红外光谱表征了 TKF的结构。研究了以稠化剂 TKF 为主剂的压裂液的成胶性能、 耐温抗盐性能、 抗剪切性能和破胶性能。结果表明： 在如下条件下合成的 TKF 具有良好的性能：St 加量为 AM 质量的 9%, AMPS、 AM质量比为 3:7, AA加量为 AM质量的 1.60%, 引发剂加量（相对于单体总量） 0.24 %, 反应温度 45℃, 反应时间 4h, pH 值 8。以稠化剂 TKF 为主剂的压裂液的成胶性、 耐温耐盐性能及抗剪切性能优良。在质量分数 3%的溶液中用 0.3%六次甲基四胺交联后, 所得压裂液冻胶黏度可达 211 mPa·s; 耐温能力达 150℃左右; 在压裂液冻胶中加入 10 g/L 的 CaCl₂后黏度仍为 100 mPa·s; 在温度 140℃、 剪切速率 170 s^-1下剪切 120 min 后的黏度保留率仍大于 90%。该压裂液用过硫酸铵破胶后的破胶液黏度小于 5 mPa·s, 几乎无残渣, 对地层伤害较小。图 6表2参11     

含氟疏水缔合压裂液稠化剂的合成及性能研究

为提高疏水缔合聚丙烯酰胺的性能, 以 1H, 1H, 2H, 2H-十七氟癸烷丙烯酸酯 （HFA） 为疏水单体, 以丙烯酰胺 （AM）、 丙烯酸 （AA） 为水溶性单体, 采用胶束聚合法合成了含氟疏水缔合聚丙烯酰胺 （FAPAM）。用红外光谱仪对产物结构进行了表征, 研究了 AA和 HFA加量对 FAPAM表观黏度和相对分子质量的影响, 考察了 FAPAM的耐温性、 抗剪切性、 抗盐性及交联性。研究结果表明, FAPAM为 AM、 AA、 HFA的三元共聚物; AA和 HFA加量分别为单体总质量的 30%数 40%和 0.5%时, 合成的 FAPAM的表观黏度 （3376.7 mPa·s） 最大。FAPAM的耐温性较好, 在 110℃下放置 1 h后的表观黏度大于 100 mPa· s; FAPAM的抗剪切性较好, 在 300 r/min下剪切 48 h的表观黏度大于 500 mPa·s; 在 Na⁺或 Ca²⁺质量浓度为 0.5 g/L时, FAPAM的表观黏度大于 50 mPa·s, 抗盐性好于 PAM（HFA加量为 0）; 在 30℃下, FAPAM可与有机铬快速交联。FAPAM的耐温性、 抗盐性和耐剪切性均优于 PAM,可以作为压裂液稠化剂使用。图 6表 3参 15     

耐温耐盐两性聚丙烯酰胺稠化剂的制备及其性能

为了提高压裂液稠化剂的耐温耐盐性能,以丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）、阴离子单体2-丙烯酰胺-2-甲基 丙磺酸（AMPS）和阳离子单体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）为单体,单体AM、AA、AMPS、DAC质量比 为9∶1∶3∶1.5,将单体以总质量分数为30%溶于水中（水相）,将质量分数为10%的乳化剂（Span-80、Tween-80 质量 比为9∶1）溶于白油（油相）,油水相比为1∶2.5,合成了具有耐温耐盐性的油包水乳液稠化剂PAAD,其黏均相对分 子质量为383×10⁴。通过红外光谱和核磁共振氢谱表征了PAAD,测定了聚合物PAAD的耐温性、抗盐性、耐剪切 和破胶性能。研究结果表明,PAAD具有良好的耐温抗剪切性能,在90 ℃、剪切速率为170 s^-1下,质量分数为 1.5%的PAAD聚合物溶液剪切1.5 h 后黏度保持在51.7 mPa·s。PAAD溶液在高剪切后进入低剪切区后可快速恢 复黏度,可保障悬砂不沉降。PAAD具有良好的抗盐性,在矿化度为50 g/L 的模拟高盐海水中,质量分数为1.5% 的PAAD聚合物溶液的黏度为45 mPa·s。在90 ℃下,破胶剂用量为0.2%时,质量分数为1.5%的PAAD聚合物溶 液在3 h 内可完成破胶,破胶液的表面张力为30 mN/m,油水界面张力为1.9 mN/m,残渣含量为220 mg/L,对岩心 基质的伤害性为9%,达到行业标准要求。     

AM/AMPS/AA三元共聚物压裂液稠化剂的合成

以丙烯酰胺、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为单体,采用水溶液聚合法制备出了AM/AMPS/AA三元共聚物。优化出3种单体共聚的最佳条件为:单体AA加量为单体AM的8%～12%;单体AMPS的加量为15%～20%;引发剂用量在0.20%～0.25%之间;反应温度为30℃;反应时间为4h以上。通过实验研究,将由三元共聚得到的产品提纯后配成质量浓度为0.05%的水溶液,其表观黏度可达40.5mPa·s;用硫酸铝交联,所得冻胶液黏度可达240mPa·s,用过硫酸铵破胶,黏度可降低到5mPa·s以下,几乎无残渣,减小了对地层的伤害。     

AM/AMPS/DM-16疏水缔合聚合物的合成及性能

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为主要反应单体,甲基丙烯酰氧乙基二甲基十六烷基溴化铵为疏水单体,采用水溶液聚合法合成了一种新型疏水缔合聚合物,适宜的反应条件是:反应温度50℃,单体质量浓度20%,疏水单体加量1.3%(物质的量分数),引发剂加量0.2%(以单体质量计),pH值为7。对聚合物的结构进行了表征,评价了聚合物溶液的性质。结果表明:聚合物结构与设计的分子结构一致;聚合物在170s-1下剪切2h后黏度保留率为78.2%;临界缔合质量浓度为0.4g/dL;90℃黏度保留率为61.2%;抗盐效果一般,NaCl加入量为0.5mol/L时,黏度保留率为38.2%。     

疏水缔合型交联酸稠化剂的制备与应用*

为改善常规稠化剂的耐温性和抗剪切性,以丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、疏水单体YD-D10为原料,采用自由基水溶液聚合法制备了疏水缔合型交联酸液稠化剂(AAG4)。对AAG4的制备条件进行了优化,并对其结构进行了表征,考察了以AAG4为稠化剂配制的交联酸的各项性能。结果表明,AAG4的最佳制备条件为:引发剂偶氮二异丁基盐酸盐加量0.01%、硫酸铵-亚硫酸氢钠(质量比1∶1)加量0.04%,YD-D10加量0.42%,反应温度35℃,反应时间6 h。AAG4的热稳定性良好。在盐酸质量分数为20%的条件下,AAG4与有机锆交联剂的交联性能优异,交联酸液表现出良好的耐温、抗剪切性能。120℃、170 s~(-1)下剪切1 h的酸液黏度为82 m Pa·s。交联酸的缓速性能较好,在90℃下其与天然岩心的反应速率远小于盐酸的反应速率,交联酸的缓速率达到97.3%。在30℃下交联酸对天然岩心的最终溶蚀率与20%HCl相当,现场酸压施工效果良好,可以实现高温碳酸盐岩储层的深度改造。图10参20     

聚乙二醇二丙烯酸酯交联共聚型酸液稠化剂的合成

 以丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)为主要单体，以聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为扩链剂，研制了一种注酸时稠化能力强、返排时黏度低的新型酸液稠化剂。通过正交试验，确定了合成AM-AMPS二元共聚物的最优条件为：AM/AMPS的摩尔比为7/3，单体的质量分数为20%，引发剂的加量为125mg/l，引发温度为15℃。在聚合过程中，加入占AM和AMPS单体质量分数7.5×10-6的PEGDA，增粘能力可提高近1倍。酸化过程中，由于PEGDA中的酯基断裂，稠化酸的黏度降低，有利于残酸返排。     

用作酸液稠化剂的阴离子聚合物的合成

采用阴离子型单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）和丙烯酰胺（AM）共聚，合成出了一种用作酸液稠化剂的阴离子聚合物。探索了两者共聚的合成条件，研究了聚合方法、引发体系、引发温度、单体比例、单体浓度以及溶液pH值等因素对共聚物分子量的影响，以使所合成的稠化剂对酸液具有较高的稠化能力和良好的热稳定性；同时，以分子量、稠化酸黏度和溴值为评价指标，研究了不同引发体系引发所得共聚物的性能。结果为：对于氧化还原引发剂体系，最佳引发剂用量为总溶液质量的0．01％，适应聚合的起始温度应为10～20℃；对偶氮引发剂体系，最佳引发剂用量为总溶液质量的0．02％，初期聚合在30℃条件下反应4h，反应后期升温至50℃保温1h时，稠化剂样品的性能最好。     

长脂肪链改性疏水缔合聚丙烯酰胺的制备与表征

本文以丙烯酸十八酯（ODA）为疏水单体,与丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酸（AA）通过自由基聚合法制得长脂链改性疏水缔合聚丙烯酰胺（PAMBA）,研究了共聚反应中各种因素的影响,以黏度为指标确定合理的聚合工艺条件,并通过红外光谱仪、X-射线衍射仪和透射电镜对聚合物性能进行了表征。结果表明,PAMBA的最佳合成配方为ODA用量（占总单体质量）0.6%、AMPS用量20%、AA用量10%、引发剂KPS用量0.3%。在常温、剪切速率170 s^-1下,由最佳配方得到的质量分数为0.2%的PAMBA溶液黏度为56.2mPa·s,PAMBA在水溶液中存在强烈的分子间缔合作用。     

可逆酸液转向剂的合成及性能研究

以丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,在交联剂和引发剂的作用下合成用于酸化的可逆转向剂。研究了单体物质的量比、单体用量、引发剂用量、交联剂用量、温度等因素对产物性能的影响,得出可逆转向剂的最佳合成工艺条件为:单体AM与AMPS的物质的量比为1∶1,单体用量为25%,引发剂用量为0.1%,交联剂用量为0.1%。此条件下合成的可逆转向剂性能优异。