耐温抗盐聚合物降滤失剂的合成与评价

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、衣康酸(IA)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为单体,过硫酸铵和亚硫酸氢钠为引发剂,采用水溶液聚合的方法制备了一种抗温抗盐聚合物降滤失剂;考察了单体质量配比、引发剂用量、溶液p H、单体用量和反应温度对合成的降滤失剂性能的影响;测定了降滤失剂的相对分子质量,对其进行了红外光谱分析和热重分析,考察了降滤失剂对基浆性能的影响。实验结果表明,合成水溶液聚合降滤失剂适宜的条件为:AM,AMPS,IA,DMDAAC,NVP的质量比为4.8∶2.5∶1.2∶0.5∶1.0,引发剂用量为单体水溶液总质量的0.5%,p H为6,单体用量为单体水溶液总质量的25%,反应温度为60℃;此条件下得降滤失剂的黏均相对分子质量为12×104;降滤失剂在饱和盐水基浆中的加量为3%时,滤失量降至4.4 m L,180℃下老化24 h后滤失量为8 m L。     

基于聚合物微球的复合降滤失剂的制备与性能评价

为制备耐温抗盐性能优良的钻井液降滤失剂,以丙烯酰胺、丙烯酸和多功能团丙烯酸酯为主要原料制备了聚合物微球(PMS),以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮为主要原料制备了线性聚合物(PAAN),采用PMS与PAAN复合的方法制备了聚合物微球复合钻井液降滤失剂(CLS)。采用热重分析、扫描电镜、Zeta电位分析和钻井液性能测试等方法评价了CLS的性能。结果表明,由PMS和PAAN复合而成的降滤失剂CLS组分间具有协同效应,降滤失作用好于任一单一组分。CLS对钻井液流变性的影响小,降滤失效果优良。对于膨润土含量为4%的钻井液,CLS加量在0～1%范围内变化时表观黏度变化幅度在±2.0 mPa·s以内,加量为0.6%时钻井液滤失量可降至6.0 mL。CLS起始分解温度为276℃,组成为4%膨润土+1.2%CLS的钻井液经180℃老化16 h后的滤失量保持在9.0 mL;在加入6%的NaCl后滤失量仅由5.5 mL增至7.0 mL,表现出优异的耐温抗盐性能。图4表6参11     

耐温抗盐聚合物降滤失剂CPF的研究及应用

本文根据四川地层特点，针对聚合物钻井液在高温高压井段及盐类污染下，滤失量大，滤饼质量差等问题，研究了抗温抗盐性聚合物滤失剂ＣＰＦ。室内研究表明，ＣＰＦ在１８０℃的淡水钻井液中，或在１５０℃的含盐钻井液中，均能有效的降低滤失量，且热稳定性好，在四川、吐哈等油气田应用，取得了良好的效果。     

一种抗盐耐温降滤失剂的室内研究

通过对聚合物降滤失剂作用机理以及抗盐机理的分析,确定了高效钻井液用降滤失剂的合成方向,在丙烯类聚合物中引入羧钙基、在聚合中引入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠单体,同时引入可聚合的具有表面活性的大分子基团,研究了聚合物合成的最佳单体配比及反应条件,合成了一种钻井液用抗盐耐温降滤失剂。性能评价结果表明,该降滤失剂用量为0.5%时,饱和盐水的滤失量仅为5.6 mL,降滤失效果较好,耐温性能好,抗温达120℃,同时兼具一定的提黏、泥页岩抑制性,抗盐、抗钙的能力,是一种综合性能较好的聚合物,其工艺容易控制,推广性较强。     

抗高温微交联聚合物降滤失剂的制备与性能评价

为提高聚合物降滤失剂耐温抗盐性和与高密度高固相深井钻井液体系的配伍性,以自制的六烯基单体TDED为交联剂,与丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)进行自由基共聚反应,制得微交联共聚物降滤失剂PTAPN。通过红外光谱仪表征了产物结构,研究了PTAPN的抗温耐盐性及与不同密度钻井液的配伍性。结果表明,产物分子结构与设计相符。PTAPN在高温、高矿化度环境中具备良好的降滤失性能。加入2%PTAPN后,淡水与复合盐水基浆240℃老化前后的黏度增加,滤失量大幅降低。PTAPN与不同密度水基钻井液的配伍性良好,可有效控制密度为2.30 g/cm3的加重钻井液在高温环境中的流变性与滤失量。当老化温度为240℃时,加重钻井液的API滤失量与高温高压滤失量分别为2.6 mL和12.6 mL,远小于含常规线性聚合物降滤失剂的钻井液。PTAPN适于作为高温高密度钻井液体系的降滤失剂。     

耐温抗盐微纳米环保降滤失剂的性能

针对国内环保型抗高温抗盐降滤失剂种类较少,分子结构过于单一的现状,以1-溴代十二烷为引发剂,对羟乙基纤维素进行改性,使其与纳米碳酸钙接枝共聚,使接枝共聚物大分子链间产生分子内或分子间的缔合作用,形成了不同形态的超分子网络结构,并与纳米颗粒相互作用形成稳定结构以增强其相关性能,合成了一种新型的耐温抗盐的微纳米环保型降滤失剂MND-1。该降滤失剂体积小,比表面积大,表面活性羟基多,可形成以氢键和范德华力连接的空间网架结构,这种空间结构的强度有限,在高剪切作用下容易被破坏,溶液的黏度下降,当剪切速率降低后,大分子间的缔合作用形成的交联网络结构重新形成,黏度恢复,空间网架结构的破坏和恢复形成了动态平衡,体现了优异的剪切稀释性,可有效封堵滤饼和微纳米空隙,起到降滤失作用。通过对MND-1性能评价结果得出,MND-1有优异的降滤失作用,在淡水、盐水、饱和盐水中降滤失性能良好,在180℃、16 h下的饱和盐水基浆中的API滤失量仅为6.8 mL,易生物降解,EC₅₀为4.3×104mg/L,环保性能良好,可用于高温高盐且对环保性要求较高的地层。      

耐温抗盐降滤失剂PAMAP的合成及评价

以丙烯酰胺(AM),丙烯酸(AA),2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)及自制烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚为反应单体,以Na₂SO₃与(NH₄)₂S₂O₈的氧化还原体系为引发剂,合成了聚合物降滤失剂PAMAP。FT-IR、¹H NMR及能谱分析表明PAMAP的结构符合预期,热重结果表明其抗温性能良好。滤失实验结果表明PAMAP降滤失剂在淡水基浆中的最佳加量为1.5%;在160℃下老化16 h后的淡水基浆的API滤失量为8.2 mL、高温高压滤失量为32.4 mL;NaCl加量为30%时,老化前后的API分别为15.8和17.5 mL,表明PAMAP降滤失剂具有良好的抗温抗盐能力。     

聚合物微球降滤失剂的制备及性能评价

针对现有降滤失剂在高温高矿化度环境下失效等问题,选择具有苯环结构和磺酸基团的对苯乙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及丙烯酰胺等水溶性单体,以失水山梨糖醇脂肪酸酯（Span 80）、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯（Tween 60）和液体石蜡为油相,采用反相乳液法制备聚合物微球。通过红外光谱仪、热重分析仪、激光粒度仪和扫描电子显微镜等对产物进行表征,研究了微球的溶胀性能、抗盐性能、老化性能、耐温性能和在岩心中的封堵性能。结果表明,聚合物微球具有光滑的球型外貌,粒径为2.82～10.26μm,在270℃开始热分解。微球在达到溶胀平衡后溶胀接近5倍,在高矿化度和高温环境中表现出良好的降滤失性能,抗老化性能良好。在岩心中的封堵降滤失效果较好,微球在大孔隙聚集并有效封堵。     

钻井液用淀粉微球降滤失剂的制备及性能评价

针对常规的淀粉类处理剂抗温能力不足的缺点,以可溶性淀粉为原料,N-羟基琥珀亚酰胺（NHC）为交联剂,采用乳液聚合方法,合成了一种环保型淀粉微球。采用傅立叶红外光谱仪（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、热重分析仪、Nanobrook粒度-Zeta电位测试仪等对其进行表征。实验分别评价了,其在淡水基浆、盐水基浆和氯化钙基浆中的降滤失性能,并考察其抗温能力。实验表明,新研制的淀粉微球颗粒大小较均匀,呈圆球状,粒径约为50 nm,热稳定性好;150℃热滚后,加入1%淀粉微球,可分别使4%膨润土基浆、10%盐水基浆、1% CaCl₂基浆的API滤失量分别下降70%、55%和60%。且对钻井液流变性影响较小,在降滤失能力、抗温和抗盐方面均优于常规的淀粉类降滤失剂。      

高温抗盐降滤失剂SHR的研究与应用

采用酰胺生物与不同来源褐煤接枝合成了降滤失剂ＳＨＲ。进行了室内评价和现场应用试验。结果表明,ＳＨＲ具有很好的抗温、抗盐及抗钙性能,在降滤失的同时还具有很好的防塌润滑及降粘改善流变性等多种功能。     

耐温耐盐交联聚合物颗粒的制备与评价

常规的丙烯酰胺交联聚合物的耐温耐盐性较差,在高温高矿化度的地层条件下会硬化,导致变形性较差,无法对深部地层产生调剖。针对以上问题,向体系中引入耐温功能单体N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA),以二乙烯苯为交联剂、甲醛合次硫酸氢钠和过硫酸铵为引发剂、钠土为稳定剂,制得耐温耐盐的共聚物颗粒,通过向体系中引入钠土增强聚合物的韧性与刚度,研究了单体配比、各物质加量对交联聚合物吸水膨胀倍数和储能模量的影响。结果表明,交联聚合物适宜的合成条件为:单体质量分数30%,NVP与DMAA摩尔比6∶4,二乙烯苯加量0.25%,甲醛合次硫酸氢钠和过硫酸铵加量各0.15%,钠土加量3%。通过特制粉碎设备,经过两级造粒,实现颗粒粒径在1～10 mm可调。在130℃、矿化度为22×10~4mg/L的条件下高温静置90 d,交联聚合物颗粒仍处于吸水膨胀状态,储能模量约5000 Pa,交联聚合物的耐温耐盐性提高。图13参29     

耐温抗盐疏水缔合聚合物的制备与性能评价

传统的聚合物驱油剂难以满足耐温耐盐和长期老化热稳定性的要求.以N-苯乙基-N-十二烷基甲基丙烯酰胺(PEDMAM)为疏水单体、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)为功能单体,与丙烯酰胺(AM)共聚制备了水溶性疏水缔合聚合物PSA,考察了最优单体(AM、AMPS、PEDMAM)质量比为83:15:2时共聚物的综合性...     

耐温耐盐聚合物微球性能评价

为获得悬浮性好、 耐温耐盐性能优良的调剖堵水用聚合物微球, 以丙烯酰胺为聚合单体、 偶氮二异丁腈为引发剂、 二乙烯基苯为交联剂、 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠为乳化剂合成了具有三层结构的纳米/微米聚合物微球DCA, 评价了微球的耐温性、 悬浮性、 膨胀性及调剖堵水效果。结果表明, DCA微球粒径为0.1数 30 μm, 外壳有纳米孔隙, 微球耐温高达 300℃, 可在 115℃放置 90 d。DCA在模拟地层水中静置 28 h的沉降速度为 0.005 mL/min,悬浮性较好。DCA微球膨胀率随着温度的升高而升高, 在 115℃浸泡 24 h的最大膨胀率为 13.83%; 对三层非均质岩心调剖堵水后含水率降低 5%, 采收率增幅为 7%。矿场试验结果表明, 经微球段塞调剖后产液量和综合含水率降低、 日增油效果明显。DCA微球适用于高温高盐油藏的深部调剖堵水。图10表3参20     

耐高温阳离子聚合物压裂液的制备与性能研究

为获得具有良好耐温抗剪切性能的聚合物压裂液,设计并合成了含阳离子基团的丙烯酰胺共聚物PAAD及配套有机钛交联剂TC,以PAAD为稠化剂、TC为交联剂、多羟基化合物MH为交联促进剂,制备了阳离子聚合物压裂液。研究了PAAD、TC、MH、pH值对压裂液性能的影响。结果表明,PAAD具有较强的增黏能力,可作为压裂液稠化剂使用;TC可在酸性条件下与聚合物PAAD交联形成聚合物冻胶;MH在高温条件下能与PAAD稠化剂反应,促进聚合物交联网络的形成,提高压裂液黏度及耐温性能。该压裂液的性能与体系组成有关,随聚合物PAAD浓度的增加,压裂液冻胶黏度增大,但PAAD加量超过0.6%后冻胶黏度增幅减小。在PAAD浓度一定的条件下,TC和MH均存在对应冻胶高黏度的最佳浓度值。体系pH值对压裂液的性能影响较大,pH=3数4时压裂液成胶性能较好。组成为0.6%PAAD+1.0%TC+0.2%MH(pH=3数4)的压裂液经150℃、170 s~(-1)连续剪切90min后的黏度仍保持在90 m Pa·s左右,满足150℃高温油气井压裂施工需要。     

耐盐耐高温三元聚合物压裂液稠化剂的制备与性能评价

为获得在超高矿化度及210℃高温条件下使用的压裂液稠化剂,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酰吗啉(ACMO)为原料制备了三元聚合物稠化剂(APC-30),考察了APC-30的增黏性、耐温耐盐性和稳定性;研究了APC-30与有机锆交联剂BPA混合交联后形成的冻胶压裂液的耐温耐剪切性、黏弹性和破胶性能。结果表明,在单体质量比AM/AMPS/ACMO=70∶24∶6、复合引发剂K_2S_2O_7-NaHSO_3加量0.4%、抑制剂HCOONa加量1.2%的条件下制备的APC-30的增黏性、耐温耐盐性及稳定性均优于二元聚合物压裂液稠化剂AP-30。在矿化度450 g/L、温度200℃、剪切速率170 s~(-1)的条件下,APC-30的黏度保留率为35%。具有六元杂环结构的吗啉基团的引入可明显提高压裂液冻胶的耐温抗剪切能力。APC-30压裂液冻胶在210℃、170 s~(-1)下剪切2 h的黏度为175.8 mPa·s。APC-30压裂液冻胶具有高弹低黏的特性和优异的压裂悬砂能力,破胶液残渣含量低、易返排,可用于油田现场压裂施工。     

耐温抗盐型嵌段聚醚类阴-非两性离子表面活性剂的制备与性能评价

为满足江汉油田周16井区高温高盐油藏的驱油要求,以苯酚和苯乙烯为原料,通过醚化及酯化反应合成了一种耐温抗盐型聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚类阴-非两性离子表面活性剂PPS。研究了PPS与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)复配体系的界面张力、耐温抗盐性能、动态吸附规律和驱油性能。结果表明,复配体系的界面活性良好,PPS与AES总质量分数为0.1%、二者摩尔比为1∶1的复配体系油水界面张力可达1.39×10-2mN/m,且经140℃高温处理后仍保持在10-2m N/m数量级;复配体系耐盐性较好,在矿化度为30×104mg/L或Ca2+质量浓度3000 mg/L的条件下,体系油水界面张力保持在10-2m N/m数量级;复配体系在在岩心表面的饱和吸附量为0.097mg/g砂,且动态吸附损耗小于单一表面活性剂;复配体系驱油效果较好,在均质岩心水驱含水率达到65%时,以0.05 mL/min注入速度转注0.4 PV PPS/AES复配溶液,驱油效率最大增幅可达22.53%;在非均质岩心中,复配体系提高采收率的最大增幅为19.8%。PPS/AES复配体系可用于江汉油田周16井区油藏驱油。     

耐温抗盐高效聚合物微球性能评价与应用效果

深部液流转向技术是渤海油田目前亟需突破的问题。采用倒置生物显微镜以及岩心驱替实验对3种聚合 物微球进行了性能评价,并在渤海B油田开展了微球矿场试验。结果表明,在渤海油藏环境（温度65 ℃、矿化度 8.9 g/L）下,与SMG和COSL微球相比,NWKY微球（主要成分为带有丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和疏水单体等基团 的交联聚合物）在模拟水中缓慢膨胀7 d的粒径从1.98 μm增至18.14 μm,水化膨胀效果较好（膨胀倍数最大）;在 高矿化度水和低矿化度水中的粒径和膨胀倍数接近,耐盐性良好。在95 ℃下,NWKY微球仍具有良好的缓膨效 果,耐温性能良好。NWKY微球适应的储层渗透率为200×10^-3～1500×10^-3μm²,满足油田需求。NWKY微球在 渤海B油田现场实施取得了较好的效果,递减增油7432 m³。     

新型耐温耐盐气润湿岩心的制备及性能评价

为了解非离子型气湿反转剂在改变砂岩表面润湿性方面的作用效果,获得气润湿性良好的砂岩地层,提高凝析气藏的生产能力,分别采用接触角法和Owens二液法考察了非离子型表面活性剂处理前后砂岩岩心的气润湿程度和表面自由能,研究了无机盐、温度和pH值对气润湿性的影响及气润湿反转的有效期。结果表明,质量 分数为0.3%的非离子型氟碳表面活性剂（FG24）可将岩心表面的润湿性由液润湿性反转为强气润湿性,水相和油相在岩心表面的接触角由处理前的36.0°和0°分别增至141.3°和108.0°,且岩心的表面自由能由71.0 mN/m急剧降至3.29 mN/m。在pH值为1～10、无机盐溶液质量浓度为100 g/L、温度140℃范围内,油水相在岩心表面的接触角均大于90°;岩心可在60 d 内保持强气润湿性。FG24 可将岩心表面反转为強气湿性,并具有良好的耐盐性和耐温性。图4 表1 参14