缔合型交联剂对多元共聚物流变特性的影响

以丙烯酰胺(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)、十二烷基二甲基烯丙基氯化铵为原料,以水溶液聚合的方法合成了两亲性高分子聚合物ZW-12。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,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含量达到ZW-12质量的0.300%后发生较大变化;触变实验表现为应力过冲现象的产生及触变环面积的大幅增加;蠕变实验采用Burger模型进行拟合后发现M-1含量大于0.300%(以溶液中ZW-12的质量为基准,下同)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含量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。     

纳米交联剂BC-27的制备及性能

使用硅烷偶联剂KH550对纳米二氧化硅表面进行化学改性,制得Si O2-KH550,将其与含硼有机螯合物进行反应,制备出纳米有机硼交联剂BC-27。采用FTIR、1HNMR和SEM对交联剂BC-27进行了结构表征,采用高温流变仪、高温高压失水仪对BC-27配制的压裂液进行了性能测试,考察了Si O2-KH550质量分数、稠化剂羟丙基胍胶(HPG)质量分数、交联比(压裂液基液与交联剂的质量比)、pH对压裂液交联性能的影响,并测试了交联剂形成羟丙基胍胶压裂液的抗温、抗剪切性能、静态滤失性能、破胶与反排性能,以及岩芯渗透率伤害性能。结果表明,w(Si O2-KH550)=0.18%时,制备得到纳米交联剂BC-27的性能最佳;当压裂液基液中w(HPG)=0.35%,交联比为100∶0.3,调节pH约为11时,形成的压裂液冻胶效果最好,最高抗温温度为130℃,交联时间在89~225 s可调;纳米有机硼交联剂BC-27配制的压裂液在130℃下连续剪切120 min,其黏度仍保持在440m Pa·s以上,而普通有机硼交联剂OS-150配制的压裂液仅为280 m Pa·s左右;有机硼交联剂OS-150形成的压裂液对储层岩芯伤害率为23.08%,而交联剂BC-27形成的压裂液仅为19.47%。该纳米交联剂性能优异,具有良好的延缓交联性能,可有效降低羟丙基胍胶用量。     

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。     

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。     

一种盐酸液稠化剂的合成及性能评价

以二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）、丙烯酰胺（AM）、2-甲基-2．丙烯酰胺基丙磺酸（AMPS）、阳离子单体x为共聚单体,总单体含量为30％,采用水溶液聚合方法制得了一种四元共聚物BC-13。性能评价表明,该聚合物可直接用作盐酸稠化剂,其酸溶性好,溶胀时间为25min;90℃下恒温2h,0．8％的Bc．13可以使酸液粘度保留率达90％;剪切稳定性好;具有良好的抗盐性能;与其它酸液添加剂配伍性良好。     

加重压裂液用聚合物稠化剂合成及性能

加重压裂液是解决施工压力过高的有效手段之一,普通瓜胶加重压裂液残渣含量较高、对地层伤害较大,而VES类压裂液又受到使用温度的限制,无法应用于高温井压裂施工。针对上述问题,利用水溶液聚合法合成了一种AM/CnDMAAC/NVP超分子聚合物BC40。通过对特性黏数和溶解性能的评价,结合正交实验与单因素法对聚合条件进行了优化,得到最佳聚合条件为：聚合单体总浓度为30%、引发剂浓度为0.12%,聚合温度为35℃,通氮排氧1 h,反应时间5 h。BC40在甲酸钠加重的水溶液中具有良好的增黏能力。配制不同密度的加重压裂液在120℃、170 s-1条件下剪切2 h,表观黏度稳定在30 mPa · s以上,表现出良好的耐温耐剪切性能;向不同密度的加重压裂液中加入破胶剂,在95℃下均可破胶,得到的破胶液表面张力低,破胶后残渣含量低,对地层伤害小。     

超分子聚合物类清洁压裂液用浓缩稠化剂的制备及性能

用液体石蜡、甲醇、乳化剂B和分散剂TW60制备乳化液,向乳化液中加入超分子聚合物稠化剂BCG-1H,搅拌均匀后制得浓缩稠化剂HBCG。通过观察乳化液的稳定性和流动性对乳化液内相、分散剂进行优选,通过正交实验对HBCG各组分用量进行了优化,最终确定HBCG组成为:26.9 g液体石蜡、30.4 g甲醇、2.4 g乳化剂B、0.3 g分散剂TW60和40 g BCG-1H。通过溶解性能、耐温耐剪切性能、破胶性能以及残渣含量对HBCG的溶解性能及由其配制的压裂液各项性能进行了测试。结果表明,HBCG溶解时间仅为0.8 min,溶解过程中不会产生"鱼眼",可实现现场快速配制。配制的压裂液具有良好的耐温耐剪切能力,当HBCG质量浓度为16 g/L时,在170℃、170 s–1条件下剪切90 min,最终黏度稳定在40 mPa·s左右;在95℃下支撑剂陶粒(20～40目)的悬浮时间长达3.6 h,表现出优良的悬砂性能,4 h内可彻底破胶,破胶液的表面张力较低(27.5 mN/m)、残渣含量极低(9.80 mg/L),表现出良好的清洁特性。     

一种适合松南深层储层的缔合型压裂液

针对松南地区深层储层埋藏深、岩性致密、微裂缝发育、渗透率低、地层温度高、破裂压力高等特点,采用新型缔合型稠化剂研制了一种新型低伤害压裂液.试验表明该压裂液抗温性能良好,残渣含量小于10mg/L,储层岩芯伤害率小于15％,支撑裂缝导流能力保留率大于10％,降阻率大于70％.现场应用取得了良好效果,为松南地区深层储层的开发提供了一条新的途径.     

加重压裂液用聚合物稠化剂合成及性能

加重压裂液是解决施工压力过高的有效手段之一，普通瓜胶加重压裂液残渣含量较高、对地层伤害较大，而VES类压裂液又受到使用温度的限制，无法应用于高温井压裂施工。针对上述问题，利用水溶液聚合法合成了一种AM/CnDMAAC/NVP超分子聚合物BC40。通过对特性黏数和溶解性能的评价，结合正交实验与单因素法对聚合条件进行了优化，得到最佳聚合条件为:聚合单体总浓度为30%、引发剂浓度为0.12%，聚合温度为35℃，通氮排氧1 h，反应时间5 h。BC40在甲酸钠加重的水溶液中具有良好的增黏能力。配制不同密度的加重压裂液在120℃、170 s-1条件下剪切2 h，表观黏度稳定在30 mPa · s以上，表现出良好的耐温耐剪切性能；向不同密度的加重压裂液中加入破胶剂，在95℃下均可破胶，得到的破胶液表面张力低，破胶后残渣含量低，对地层伤害小。      

一种新型温控变黏酸体系的研究

根据地层温度随深度升高而升高的特点，以聚合物与表面活性剂Biggs三阶段模型为理论基础，由BCG-5稠化剂、HB-2缓蚀剂、NC-1活性剂构成了一种变黏酸体系，该体系低温低黏度，随温度升高表观黏度增大。对比了不同稠化剂浓度的增黏能力，测试了活性剂含量对体系温控变黏性能的影响，优选了缓蚀剂的型号与含量。结果表明，室温下该体系的表观黏度为29 mPa×s，在90℃下加热20 min后表观黏度逐步上升到250 mPa×s，100℃下仍具有变黏能力，缓蚀率可达到90.1%，与岩屑反应后表观黏度下降至5 mPa×s，表面张力为20 mN/m，有利于提高施工的供液能力、降低摩阻、深部酸化及酸压。