一种疏水缔合聚合物水溶液的黏弹性与减阻特性研究

本文考察了一种疏水缔合聚合物BCG-1溶液的粘弹性,使用自制的流动回路摩阻测试系统测定了不同浓度下疏水缔合聚合物水溶液的摩阻性并进行了现场试验。实验结果表明：不同浓度的BCG-1水溶液的第一法向应力差N1均随剪切应力的增大而增加,高剪切应力条件下,表现出更强的弹性效应,且浓度越大,相同剪切应力条件下第一法向应力差N1的值越大;浓度小于临界缔合浓度时,G'小于G〞,分子链之间的缔合作用较弱,溶液中没有形成有效的空间结构,随着BCG-1浓度高于临界缔合浓度后,G'大于G〞,分子链之间的缔合作用增强;随着浓度的增加,疏水缔合聚合物溶液的G'和G"逐渐接近平行,疏水缔合作用对黏弹性的贡献所占比例逐渐减小,分子主链之间的相互缠结作用对黏弹性的贡献所占比例逐渐增大。降阻率随浓度的增加先上升后降低,在强剪切作用下,分子主链之间解缠结作用所需时间更长,水溶液的流动性减弱,降阻能力反而下降。增加相对分子质量并不是提高聚合物降阻能力的唯一方法,疏水缔合聚合物浓稠水溶液体系同样具有良好的降阻能力,现场施工表明,最高降阻率超过70%。     

一种铝交联压裂液稠化剂的合成与评价

以丙烯酰胺(AM)、N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)和疏水阳离子单体(CT1)为聚合单体,以K_2S_2O_8和Na_2SO_3为引发剂,通过水溶液聚合法合成了一种压裂液稠化剂CTMA。采用FTIR方法表征了稠化剂CTMA的结构,并评价了溶解性能、增稠性能、水不溶物量、残渣量、悬砂性能和耐温耐剪切性能。表征结果显示,AM,NMA,CT1发生了聚合反应,合成的稠化剂CTMA与目标产物结构一致。实验结果表明,聚合的最佳反应温度为33℃,引发剂用量为单体总质量的0.2%(w),单体配比为m(AM)∶m(NMA)∶m(CT1)=100∶0.1∶0.05;最佳交联比为V(AlCl_3)∶V(CTMA)=2%,且当pH=3时挑挂性能最好;CTMA压裂液具有良好的溶解性能和增稠性能、水不溶物量和残渣量均低、悬砂性能稳定、且具有良好的耐温耐剪切性能。     

东北油气田可重复利用地层水基压裂液

针对东北油气田压裂液配液水缺乏及地层水重复利用难的问题,开展了东北油气田地层水特征分析及可重复利用压裂液研究。地层水特征分析以及地层水压裂液优选实验结果表明:苏家屯等几个区块地层水呈弱碱性,生物活性强、Ca2+、Mg2+含量高,使得常规稠化剂溶胀速度慢甚至沉淀、配制的基液稳定性差并且交联无法控制、交联液耐温能力差。最终确定了能采用地层水配制的BCS分子自缔合压裂液及130 ℃配方:0.55%稠化剂BC-S+0.45%稠化增效剂BL-S+0.3%金属离子稳定剂BCG-5+0.2%高温稳定剂B-13+0.3%高效阻垢剂BC-3。性能评价结果表明:BCS压裂液在130 ℃、170 s?1下剪切120 min黏度可达35 mPa·s以上,耐温抗剪切性能良好,携砂性能优于HPG压裂液,并且破胶彻底,破胶液残渣含量仅为1.5 mg/L,表面张力为24.32 mN/m。采用60%的自来水稀释压裂返排液后,配制的BCS压裂液能达到原130 ℃配方的标准,从而实现地层水的多次重复利用。     

阴离子聚丙烯酰胺水包水乳液的制备

以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为原料,以质量比为2∶1过硫酸钾和无水亚硫酸钠为引发体系,在高矿化度的条件下采用水分散聚合的方式制备出阴离子型丙烯酰胺水包水乳液,利用FT-IR及SEM等表征手段对乳液的结构和性能进行测试。结果表明,当丙烯酰胺的质量分数为14%、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的质量分数为3.5%、分散剂的质量分数为8%时,体系的增黏能力最好,且溶解性和稳定性良好。     

抗高温清洁CO2 泡沫压裂液在页岩气储层的应用

为了实现裂缝型、低压、低渗、强水敏、易水锁等特殊油气藏的高效开发,采用研发的多元共聚物、黏度增效剂、调节剂等和CO2 混配,得到一种抗高温清洁CO2 泡沫压裂液（BCF 压裂液）。对压裂液体系进行了综合性能测试,结果表明:BCF 泡沫压裂液抗温能力可达140 ℃,在90 ℃下泡沫液具有优良的携砂性能,其半衰期超过5 h,泡沫液滤失系数与胍胶冻胶相当, 并且压裂液破胶彻底,破胶液残渣含量低至1 mg/L、表面张力在24 mN/m 以下。BCF 压裂液体系在延长油田YY2 页岩气井得到了成功应用,加砂成功率100 %,求产后单井无阻气量达到1.0×105 m3/d,是邻井产量的3 倍。试验表明,该压裂液具有常规CO2 泡沫压裂液不可比拟的优点,对此类特殊油气藏的高效开发和储层保护具有重大意义。     

含咪唑啉基偕胺肟化共聚物对Cu(Ⅱ)吸附性能

本文以丙烯酰胺（AM）、丙烯腈（AN）、1-(2-N-烯丙基氨乙基)-2-油酸基咪唑啉（NIPA）为原料,制备了咪唑啉基偕胺肟化聚合物AM/AO/NIPA。对其进行了FTIR、SEM和TG表征,通过静态吸附实验考察了pH、吸附时间、溶液初始浓度对聚合物AM/AO/NIPA和吸附剂聚丙烯酰胺（PAM ）吸附低浓度Cu2+过程的影响,并拟合吸附动力学和等温吸附曲线探讨了吸附机理。结果表明：聚合物AM/AO/NIPA的铜吸附容量受溶液pH影响不大;当聚合物AM/AO/NIPA加入量为0.05 g时,在30 ℃,pH=5,吸附3 h后,对铜离子质量浓度为100 mg/L的溶液吸附达到平衡 ,此时吸附容量为37.32 mg/g;整个吸附过程服从准二级动力学模型,以化学吸附为主;对Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能较好的拟合。通过Langmuir模型拟合计算得到,偕胺肟化聚合物AM/AO/NIPA的Cu2+饱和吸附量为267.38 mg/g,超过相同条件下吸附剂PAM的饱和吸附量3倍以上。AM/AO/NIPA循环使用5次后,其吸附量保留率可高达92.99%。     

含咪唑啉基偕胺肟化聚合物合成及其对Cu(Ⅱ)吸附性能

以丙烯酰胺(AM)、丙烯腈(AN)、1-(2-N-烯丙基氨乙基)-2-油酸基咪唑啉(NIPA)为原料,制备了咪唑啉基偕胺肟化聚合物AM/AO/NIPA。对其进行了FTIR、SEM和TG表征。通过静态吸附实验考察了pH、吸附时间、溶液初始浓度对聚合物AM/AO/NIPA和吸附剂聚丙烯酰胺(PAM)吸附低浓度Cu~(2+)过程的影响,并探讨了吸附机理。结果表明:聚合物AM/AO/NIPA的Cu~(2+)吸附容量受溶液pH影响不大;当聚合物AM/AO/NIPA加入量为0.05 g时,在30℃、pH=5、吸附3 h后,对Cu~(2+)质量浓度为100 mg/L的溶液吸附达到平衡,此时吸附容量为37.32 mg/g;整个吸附过程符合准二级动力学模型,以化学吸附为主;对Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能较好拟合。通过Langmuir模型拟合计算得到,偕胺肟化聚合物AM/AO/NIPA的Cu~(2+)饱和吸附量为267.38 mg/g,是相同条件下吸附剂PAM饱和吸附量的3倍以上。AM/AO/NIPA循环使用4次后,吸附量保留率高达92.99%。     

一种新型低密度矿渣固井液

针对漂珠、空心玻璃微珠等减轻剂价格昂贵、使用量大、其浆体与钻井液相容性较差等问题,借鉴钻井液转化为水泥浆（MTC）技术,直接以矿渣作为胶凝材料替代油井水泥配制固井液,并研究了配套的激活剂和缓凝剂。通过大量的室内实验,初步筛选出一种碱金属氢氧化物JHQ和一种碱金属硅酸盐JGY作为激活剂,并最终确定他们的掺量分别为3%和2%,此时固化体3 d的抗压强度可达到12.5 MPa ;体系采用的缓凝剂HNJ主要靠分子中α和β位羟基羧酸基团能与Ca2+有很强的螯合作用,形成高度稳定的五元环或六元环,部分吸附于矿渣颗粒上,阻止水化产物性能,以达到延长工作液稠化时间的目的,浆体稠化时间与缓凝剂HNJ掺量几乎呈线性增长趋势;体系选用具有提高浆体稳定性和控制失水能力的膨润土类悬浮剂GYW-201,并配合使用悬浮稳定作用强的高聚物悬浮剂GYW-301。结果表明,矿渣固井液适用温度为50~90℃,密度在1.30~1.50 g/cm3范围可调,具有成本低、失水量低、沉降稳定性良好、与钻井液相容性好、稠化时间线性可调、低温下强度发展迅速等优点。该体系已应用于江苏油田现场作业,固井质量良好。因此该矿渣固井液可替代低密度水泥浆,用于低压易漏井、长封固段、欠平衡井等固井施工,降低固井成本。      

缔合型交联剂对多元共聚物流变特性影响

用丙烯酰胺（AM）、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）、2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸（AMPS）与十二烷基二甲基烯丙基氯化铵以水溶液聚合的方法合成了两亲性高分子聚合物ZW-12。使用十八烷基二羟乙基甜菜碱作为缔合型交联剂M-1，通过RS6000型流变仪研究了不同浓度M-1对ZW-12溶液流变性能的影响，并采用扫描电镜观察了流体的介观结构。结果表明复配体系的触变性能与蠕变性能均在M-1浓度达到ZW-12质量浓度的0.30%后发生了较大变化，触变实验表现为应力过冲现象的产生以及触变环面积的大幅增加，蠕变实验采用Burger模型进行拟合后也发现M-1相对浓度大于0.30%后，Maxwell弹簧模量G0增大至0.51Pa。SEM图验证了该浓度前后流体结构发生变化的推论。通过Cross方程与Jeffery模型对各M-1浓度下流体黏切曲线的拟合，确定了M-1对流体黏度与模量的共同影响造成其非牛顿行为的变化。     

非交联压裂液的摩阻测试及现场应用

在实验室自制流动回路中测试了一种非交联压裂液的摩阻,并与常规胍胶压裂液的摩阻进行了对比。在相同流量下,非交联压裂液降的摩阻明显低于常规胍胶压裂液。在现场对一系列压裂液进行了油管中的摩阻测试,非交联压裂液的摩阻低于胍胶压裂液摩阻,并且加重后的非交联压裂液同样具有良好的低摩阻性能,这与室内测试结果的规律性一致。采用非交联压裂液在塔里木油田进行了数口井次的施工,同样显示了其良好的低摩阻特性,不仅验证了试验测试结果的正确性,更能进一步推进非交联压裂液的现场应用,对于超深超高压井压裂施工具有重要意义。