PADM-16酸液稠化剂的合成与性能评价

以甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DM)和溴代十六烷为原料合成了甲基丙烯酰氧乙基二甲基正十六烷基溴化铵(DM-16);再以DM-16、丙烯酰胺、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸为原料,采用自由基水溶液聚合法合成了疏水缔合聚合物PADM-16。用IR、~1H NMR、SEM和荧光光谱法分析了PADM-16的结构,并考察了PADM-16为稠化剂的性能。表征结果显示,PADM-16为预期聚合物,其水溶液存在疏水缔合作用,酸溶时间为100 min。实验结果表明,随PADM-16稠化剂含量的增大,稠化酸黏度不断增大;PADM-16具有较好的耐酸性和良好的热稳定性,当盐酸含量为20%(w)时,稠化酸黏度仍可达到57 mPa·s,60℃和90℃下的热稳定系数分别为84.2%和65.0%;合PADM-16的稠化酸在30℃、170 s~(-1)下剪切120 min后,剪切稳定性为90.1%。     

一种耐高温酸液稠化剂的研制

针对深井、超深井碳酸盐岩储层温度高,常规酸液体系很难达到深穿透的目的。文章以丙烯酰胺、自制有机铵盐为基础原料,通过对单体比例、引发剂含量、引发温度、pH值及螯合剂加量等因素的优化,研制了性能良好的耐高温酸液稠化剂。研究表明,当丙烯酰胺与自制有机铵盐质量之比为5:8时,引发剂浓度为300 mg/L,pH值为7,引发温度35℃,螯合剂加量500 mg/L时,合成的稠化剂性能最佳。结合Ostwald-Dewaele方程对耐高温稠化剂的增稠能力进行评价,90℃下,耐高温稠化剂的稠度系数(602.85 mPa·sⁿ)比常规稠化剂的稠度系数(544.57 mPa·sⁿ)更大,耐高温稠化剂的流动行为指数为0.51,比常规稠化剂的流动行为指数(0.54)更小,表现出更好的增稠性能。与常规增稠剂相比,相同温度下耐高温稠化剂的黏度更大,黏度下降率更低,表现更优的耐温性能。在120℃,170 s^-1连续剪切120 min,耐高温稠化剂的黏度为32.4 mPa·s,比常规稠化剂表观黏度(29.1 mPa·s)更大,表现更好的抗剪切性能。现场应用...     

酸液稠化剂的合成与性能评价

以丙烯酰胺(AM)、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和N-乙烯基吡咯烷酮(NV P)为单体,通过水溶液聚合得到一种酸液稠化剂(PAADN)。采用FTIR和1H NMR方法对PAADN的结构进行了表征,采用单因素等方法优选聚合条件,并考察了稠化剂PAADN的性能。实验结果表明,适宜的反应条件为:单体配比m(AM)∶m(AMPS)∶m(DMDAAC)∶m(NVP)=6∶2∶1∶1、反应温度4 5℃、单体总用量2 5%(w)(基于反应体系质量)、过硫酸铵-亚硫酸氢钠引发剂用量为单体总质量的0.9%、体系p H=6~8、反应时间6 h。适宜的PADDN稠化酸配方为:盐酸含量20%(w)、PAADN用量0.5%(w)(基于稠化酸体系质量)、酸溶时间80 min、丙炔醇用量2.0%(w)。该稠化酸的黏度在170 s~(-1)时达到34 m Pa·s,且PAADN在稠化酸中具有较好的热稳定性、剪切稳定性、缓速性能和抗盐性能。     

耐高温海水基压裂液稠化剂性能评价

为满足耐温180℃海水基压裂液的需求,以丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮、顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐、N-十六烷基丙烯酰胺为原料,以亚硫酸氢钠-过硫酸铵为引发剂,制得缔合型聚合物稠化剂SWF-T180,评价了SWF-T180的增黏、抗盐、溶胀、耐温性能及其配制海水基压裂液的性能。研究结果表明,稠化剂SWF-T180增黏效果显著,加量超过0.6%时溶液黏度快速增加;SWF-T180具有良好的抗盐抗钙镁能力和速溶性能,在海水中溶胀8 min后的溶液黏度达到最终黏度的84.3%,耐温达180℃;由1%SWF-T180和0.6%交联剂配制的海水基压裂液在180℃下剪切90 min的黏度为60数70 mPa·s,具有良好的剪切恢复性能,满足海上180℃储层压裂施工的要求。图9表1参18     

一种疏水缔合聚合物稠化剂的合成及压裂液性能评价

以AM、AMPS和阳离子疏水单体MD-18为单体,采用水溶液自由基聚合法合成了疏水缔合聚合物压裂液稠化剂HAPAM-18。研究了HAPAM-18的增黏性能、与表面活性剂的相互作用以及压裂液体系的相关性能。结果表明,HAPAM-18的表观黏度随质量浓度增加而增大,临界缔合浓度为0.15g/L;HAPAM-18与表面活性剂的相互作用符合三阶段模型,且SDBS与HAPAM-18的相互作用强于CTAB;ρ(HAPAM-18)0.6g/L+c(SDBS)0.5mmol/L+ρ(KCl)2g/L配制的压裂液体系的耐温性能达到101℃。耐剪切性实验和动态频率扫描表明,该压裂液体系具有良好的耐剪切性和黏弹性;过硫酸铵能使压裂液彻底破胶,破胶液残渣含量低至未检出,该压裂液是一种清洁压裂液。     

耐高温酸液稠化剂的制备及性能研究

利用丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为原料进行二元共聚,采用复合引发体系合成一种耐高温酸液稠化剂,通过单因素分析法确定最佳反应条件,对合成样品进行红外表征,并对其增黏性能、流变性能等进行评价。结果表明,最佳合成条件为 DMC 的质量分数15%、引发剂加量为 0.4%、聚合温度 50 ℃、聚合时间 4 h。合成的稠化剂易溶于酸,增黏效果好,在160 ℃、170 s^-1条件下,质量分数 0.8%的稠化剂溶于质量分数 20% 的盐酸中剪切 60 min,黏度保持在 30 mPa·s 左右,具有较好的耐温性和耐剪切性;与缓蚀剂、铁离子稳定剂、黏土稳定剂等添加剂配伍性较好,形成的稠化酸体系可以有效提高酸液黏度,降低酸岩反应速率,提高酸刻蚀裂缝的穿透深度,为超深井酸压用工作液提供技术支撑。     

两性离子型酸液稠化剂的合成与酸降解

为揭示两性离子酸液稠化剂在高温酸液中的降解行为, 用甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵 （DMC） 和 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠 （AMPS） 合成了一种两性离子共聚物酸液稠化剂 CXS, 通过降解前后的黏度、 分子量、红外光谱和核磁共振谱图的变化研究了 CXS在 120℃高温和不同酸浓度条件下的降解行为, 并对降解机理进行了分析。结果表明, 随着酸浓度的增加, CXS降解程度增大, 降解产物中低分子量组分的含量增加, CXS在 2%HCl中降解后的黏度降幅小于 40%, 在 10% HCl中降解后的黏度降幅大于 80%;CXS共聚物在酸和高温的作用下主要以主链的断链为主、 伴有酯键和酰胺键的断裂。图7表1参13     

耐高温酸液胶凝剂的制备及性能评价

两性离子胶凝剂具有价格低和合成方便的优点,并能基于胶凝剂之间的超分子作用提升酸液的黏度。为 了构造可长期应用于深度酸化压裂的胶凝酸体系,以丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、二 甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）等为原料,以自由基水溶液聚合法 合成了2 种两性离子胶凝剂PAAD1（AM-AMPS-DMDAAC）和PAAD2（AM-AMPS-DMC）。对胶凝剂的制备条 件进行了优选,考察了其在酸液中的酸溶时间、增黏性能和耐温耐剪切性。结果表明,2 种胶凝剂的酸溶时间低 于40 min,增黏性能较好。将PAAD1 和PAAD2 按质量比7∶3 复配后,酸液黏度（25 ℃、170 s^-1）可达39 mPa·s;在 160 ℃、170 s^-1下剪切90 min 后的黏度为15 mPa·s。相较于单一的胶凝剂,复配胶凝剂的增黏、耐温和耐剪切性 能更佳。     

新型酸液稠化剂的研制和评价

酸化处理是油气井增产增注的重要措施,而其中稠化剂是酸液中重要的酸液添加剂。以二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺和2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸单体为原料,利用反相乳液聚合,合成了酸液稠化剂SC-1。实验结果表明：SC-1分子量高,增黏能力强,易溶于水和酸溶液,受剪切影响较小;SC-1的缓速性能优良,具有良好的热稳定性、剪切稳定性、抗盐能力和化学相容性;SC-1在酸液中具有较好的增黏性能,用它配制的稠化酸增稠效果好,在低于75℃的井下SC-1用量为2.5%即可达到要求,在高温下用量适当加大。     

酸液稠化剂TT-1的性能研究

以丙烯酰胺、丙基氯化铵、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、丙烯酸为单体,以过硫酸铵和亚硫酸氢钠氧化还原体系为引发剂,在45℃,单体总浓度为25%,引发剂加量为单体质量0.12%和氮气保护条件下,用水溶液聚合方法制备了一种酸液稠化剂TT-1并对其性能进行了评价,结果表明TT-1的酸溶性好,酸溶时间约为22 min;增黏能力强,60℃时2.5%的TT-1可使酸液黏度在40 mPa·s以上,剪切稳定性好,在170 s-1剪切速率下表现出了较强的抗剪切稀释能力;在NaCl和CaCl2总浓度为10%条件下表现出良好的抗盐性能,与常用酸液添加剂的配伍性好.     

高温碳酸盐岩储层双重缓速酸的制备与性能评价

针对高温碳酸盐岩储层酸化中缓速酸缓速效果不佳、注入困难等问题,以二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰 胺、K₂S₂O₁和NaHSO₃为原料制备了缓速稠化剂（CPAM）。将CPAM、缓速剂（十二烷基三丁基溴化膦）、缓速分散 剂（尿素）复配制得双重缓速酸体系。研究了双重缓速酸在高温下的缓速效果和酸蚀裂缝导流能力,通过扫描电 镜和接触角的测定分析了缓速机理。结果表明,双重缓速酸主要依靠CPAM和尿素提高缓速剂在岩石表面的附 膜效果来实现缓速。优选的双重缓速酸体系为1%～2%缓速剂+0.1%～0.3% CPAM+1.5%尿素。在90 ℃、170 s^-1的条件下,该双重缓速酸对应的鲜酸和残酸剪切后的黏度均小于10 mPa·s。在90 ℃下,双重缓速酸的缓速效 率高达97%,缓速效率明显优于稠化酸;在180 ℃高温环境下,其导流能力保持率高,抗压能力强。该双重缓速 酸具有易注入、抗高温、缓速效果好的优点,适用于180 ℃以上深层超深层碳酸盐岩储层的酸化改造。     

四元共聚物压裂液稠化剂的制备与性能评价

为获得耐温性能优良的压裂液,以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为骨架单体,2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和β-环糊精(β-CD)为功能单体制得四元共聚物压裂液稠化剂(MASD),通过红外光谱仪和核磁共振波谱仪表征了MASD的结构,评价了MASD的性能,研究了MASD和有机锆交联剂组成的压裂液的耐温抗剪切性和对岩心的伤害性。结果表明,在单体总加量23%、AM∶AA∶AMPS∶β-CD质量比7∶1∶1∶1、引发剂加量0.3%(以单体质量计)、溶液p H值为7、引发温度在40℃的条件下反应0.5 h后再在60℃下反应8 h制得的MASD在250℃下的化学结构稳定,具有良好的流变性和增黏能力,0.6%的MASD溶液室温下的黏度为72 m Pa·s,携砂性能较好,陶粒的沉降速率为1.78×10~(-4)m/min。0.6%MASD与0.5%有机锆交联剂组成的压裂液具有良好的耐温抗剪切能力,在120℃和140℃、170 s~(-1)下剪切90 min后的黏度约为170 m Pa·s;对岩心的伤害率低(14.27%),可用于中高温压裂施工。     

高温环烷酸缓蚀剂的合成

以正壬醇、五硫化二磷为原料合成硫醇基硫代磷酸壬酯高温缓蚀剂并对其缓蚀性能进行评价。考察了原料摩尔比、反应温度、反应时间等因素对合成反应的影响，并通过实验确定了最佳反应条件：正壬醇与五硫化二磷原料摩尔比2：1，反应温度180℃，反应时间7h。缓蚀评价实验结果表明，在此条件下合成的硫代磷酸酯缓蚀剂，加入量为1000mg／L时，在实验温度280℃，实验时间48h的条件下，缓蚀率可达97．2％。     

一种盐酸酸化缓蚀剂的合成及性能评价

以腐蚀速率为评价指标,通过单因素合成实验,确定了曼尼希碱缓蚀剂主剂的最佳合成条件:pH=4,环己胺、甲醛、苯乙酮摩尔比1∶2∶1,反应温度90℃,反应时间8 h.将合成的曼尼希碱与2.5％增溶剂脂肪醇聚氧乙烯醚、溶剂甲醇复配,得到盐酸酸化缓蚀剂.分别用静态挂片失重法和电化学方法考察其缓蚀性能.结果表明,90℃下,N80钢片在15％工业盐酸介质中的腐蚀速率随缓蚀剂加量的增大而减小;随盐酸质量分数增大而增大;腐蚀速率随温度升高而增大.90℃下,缓蚀剂加量为1.0％时的腐蚀速率为3.635g/(m2·h),满足酸化缓蚀剂一级品≤4g/(m2·h)的要求.该缓蚀剂是以抑制阴极为主的混合型缓蚀剂,作用机理主要为几何覆盖效应.图6表4参6     

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     

环保型阻垢剂聚天冬氨酸的合成及性能评价

以马来酸酐和铵盐为原料,磷酸为催化剂,合成了聚天冬氨酸（PASP）阻垢剂。确定了PASP最佳合成工艺条件：铵盐为碳酸铵,铵离子与马来酸酐摩尔比为1．2：1,氨化时间2h,马来酸酐用量为9．8g时,水解碱（2mol／LNaOH溶液）加量45mL。阻垢性能评价表明,当PASP加量为10mg／L时,对硫酸钙的阻垢率达98．3％;在80℃时,阻垢率仍达90％以上。