P(MAA/AMPS/DMAM/NVCL)稠化剂的制备及其交联过程流变性能分析

为获得性能优良的压裂液体系,以α-甲基丙烯酸(MAA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)、N-乙烯基己内酰胺(NVCL)为主要原料,通过溶液聚合法制备了新型四元聚合物稠化剂,并研究了该聚合物溶液的流变性能;以有机锆为交联剂制备交联凝胶,考察不同因素(交联比、剪切速率、温度)对交联过程流变动力学的影响。研究结果表明:在温度25℃、剪切速率170 s^-1下,质量分数0.6%的聚合物溶液的表观黏度为100 m Pa·s,增黏效果好,具有明显的剪切变稀性,其流动曲线可用Cross模型进行表征;质量分数0.6%的聚合物溶液与交联剂在交联比100∶0.6下的交联效果良好,凝胶黏弹性较高;聚合物溶液交联过程可用四参数交联流变动力学方程进行表征,为该四元聚合物压裂液的应用提供了流变学研究基础。图14表4参19     

四元两性疏水缔合聚合物的聚合流变动力学与聚合物溶液流变性研究

采用自由基溶液聚合法,以丙烯酰胺（AM）、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸（AMPS）、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAM）、十六烷基二甲基烯丙基氯化铵（CDAAC）为原料合成了四元两性疏水缔合聚合物（（Poly（AM/AMPS/DMAM/CDAAC）简称PAADC）,考察了聚合反应过程中体系弹性模量和黏性模量随时间的变化关系,首次建立了流变动力学方程来描述聚合反应过程中弹性模量变化。对PAADC和三元水溶性聚合物（Poly（AM/AMPS/DMAM）,PAAD）溶液流变性研究表明,PAADC的临界缔合质量浓度约为2.5 g/L;在温度30℃、剪切速率70 s^-1下,浓度6 g/L 的PAADC溶液黏度是相同浓度PAAD溶液黏度的3 倍多。与PAAD相比,PAADC具有更好的耐温、耐剪切性、显著的黏弹性和触变性;共转Jeffreys 模型可表征两种聚合物溶液的剪切流动曲线。图8 表2 参19     

交联聚合物凝胶流变性能评价研究

以铬交联凝胶体系为研究对象,考察铬凝胶体系成胶前后的流变性变化.结果表明:交联聚合物溶液的表观黏度与聚合物含量和流速相关;剪切作用使黏度损失并影响成胶强度和成胶速度;凝胶强度可用储能模量量化表示;一定强度的剪切作用能彻底破坏凝胶结构,静置后能够部分恢复黏度,不同黏度的凝胶恢复能力差距较大.     

三乙醇胺改性羟丙基瓜胶溶液流变性能

以三乙醇胺改性羟丙基瓜胶为稠化剂,三异丙醇胺/乳酸/丙三醇有机锆为交联剂,获得了交联凝胶。研究了交联凝胶流变性能及改性羟丙基瓜胶溶液交联过程流变性能,获得了黏度和黏弹性模量随时间的变化关系,考察了温度对交联过程的影响;并首次应用核磁共振成像分析仪研究了静态交联过程溶液性能,获得了弛豫时间随时间的变化关系。结果表明,交联凝胶具有明显的黏弹性和触变性,携砂性能良好;三乙醇胺改性羟丙基瓜胶溶液交联过程中黏度及黏弹性模量随时间的变化曲线可用4-参数交联过程流变动力学模型描述; 4-参数静态交联过程动力学方程能较好地描述静态交联过程中弛豫时间随时间的变化关系,模型参数具有明确的物理意义。     

三乙醇胺改性羟丙基瓜胶溶液流变性能

以三乙醇胺改性羟丙基瓜胶为稠化剂,三异丙醇胺/乳酸/丙三醇有机锆为交联剂,获得了交联凝胶。研究了交联凝胶流变性能及改性羟丙基瓜胶溶液交联过程流变性能,获得了黏度和黏弹性模量随时间的变化关系,考察了温度对交联过程的影响;并首次应用核磁共振成像分析仪研究了静态交联过程溶液性能,获得了弛豫时间随时间的变化关系。结果表明,交联凝胶具有明显的黏弹性和触变性,携砂性能良好;三乙醇胺改性羟丙基瓜胶溶液交联过程中黏度及黏弹性模量随时间的变化曲线可用4-参数交联过程流变动力学模型描述; 4-参数静态交联过程动力学方程能较好地描述静态交联过程中弛豫时间随时间的变化关系,模型参数具有明确的物理意义。      

高温合成聚合物压裂液体系研究

根据高温低渗储层压裂改造对压裂液性能的要求,从聚合物分子结构分析入手,以聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、2-丙烯酰胺基,2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,合成新型耐高温聚合物,并对其性能进行了评价。实验结果表明,剪切3 h后,压裂液黏度降低1.4 mPa.s,剪切稳定性良好,并且剪切恢复性较好。随着温度的增加,压裂液交联时间逐渐缩短。该压裂液耐温可达170℃。在60℃时,聚合物压裂液破胶困难,可以通过提高破胶剂加量以提高压裂液破胶效果。聚合物压裂液的残渣率为0.83%,对岩心的伤害率为16.7%,对支撑裂缝导流能力的伤害小于植物胶压裂液。适合高温低渗储层的压裂改造。     

适于裂缝-孔隙型油藏的聚合物凝胶调堵剂试验研究

针对裂缝-孔隙型储层特性,用不同交联剂、聚合物配制出了新型聚合物凝胶调堵剂,对凝胶流变性?凝胶强度进行了室内考察,分析了温度、聚合物浓度、剪切速率、成胶时间、振荡频率等对调堵剂性能的影响。结果表明,聚合物浓度增加时,凝胶体系粘度增加,凝胶强度也增加;对部分成胶体系,体系粘度随温度升高而增加;剪切速率增加时,粘度降低。交联剂J3/HPAM-2配成的凝胶在10d时成胶强度大,3d内成胶强度不高,说明该体系可用于深部调剖堵水。     

聚合物溶液宏观流变性研究

在较宽的剪切速率范围内，系统测试了３种特高分子量部分水解聚丙烯酰胺聚合物溶液的宏观流变曲线，分析了聚合物的宏观流变特征及其聚合物分子量及浓度，温度和压力的变化规律。用２参数的Ｐｏｗｅ－Ｌａｗ模型和４参数的Ｃｒｏｓｓ流变模型对所测得的流变数据进行了拟合处理，确定了描述聚合物溶液宏观流变性的流变模型，建立了流变参数随浓度和温度变化的关系式。     

聚合物溶液宏观流变性研究

在较宽的剪切速率范围内,系统测试了3种特高分子量部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)聚合物溶液的宏观流变曲线,分析了聚合物的宏观流变特征及其随聚合物分子量及浓度、温度和压力的变化规律。用2参数的Powe—Law模型和4参数的Cross流变模型对所测得的流变数据进行拟合处理,确定了描述聚合物溶液宏观流变性的流变模型,建立了流变参数随浓度和温度变化的关系式。从而,为聚合物驱数值模拟、动态预测和矿场工程设计提供了重要的依据。     

十二叔胺改性瓜尔胶交联过程的流变性质

为提高瓜尔胶交联凝胶的强度和流变性能,用十二叔胺和环氧氯丙烷对羟丙基瓜尔胶进行疏水改性,制得羟丙基瓜尔胶衍生物(DA-HPG)。用有机锆交联剂与改性前后的瓜尔胶交联,研究了基液质量分数、p H值、温度、剪切速率对交联过程的影响。结果表明,在实验范围内,剪切交联过程的稳态黏度随基液质量分数增大、温度升高、pH值增大、剪切速率减小而增大;0.3%DA-HPG适宜的交联条件为基液pH=10.8数11.0、温度30℃、0.2%交联剂加量。流变动力学模型可较好地描述交联过程。对改性前后的0.3%的瓜尔胶溶液及交联凝胶进行流变学测试,改性后体系的黏弹性、黏温性均有大幅提升,分子分解温度提高,结构更加稳定。图11表5参19