新型提高采收率缓速酸外加剂合成及其酸液性能评价

针对酸化过程中,酸岩反应速度较快、穿透距离短、酸化有效期短等缺点,研制出一种新的酸化外加剂单体,用以提高酸化效果.该单体通过曼尼希反应合成而得,其最优合成条件为:单体配比甲醛:胺A:磷B为18.5:8:14(质量比),反应温度为90℃,反应时间为14 h,阻聚剂对苯二酚加量为0.25％,产品转化率可达91％以上;通过红外光谱分析,证明该合成方案正确、可行;将外加剂单体和AMPS共聚,得到了一种新型的外加剂,其合成条件为:单体配比为24.2:4(单体:AMPS,质量比),单体浓度为40％,引发剂加量为2.0％,聚合时间1h,聚合温度为80℃.研究了缓速酸液体系溶蚀、二次伤害性能,结果表明该外加剂配制的缓速酸工作液具有优良的缓速效果、防二次伤害能力;岩心驱替实验进一步证实该缓速酸具有很好的缓速性能.     

吸附型缓速酸体系的开发与应用

针对目前常规酸液体系反应速度快,有效作用距离短,刻蚀效果差等问题,研究了一种吸附型缓速酸体系。该体系通过缓速剂中阳离子疏水基团吸附在岩石表面,形成保护膜将酸液中H+隔离,延缓酸岩反应时间,提高酸蚀裂缝长度及非均匀刻蚀程度。进行了酸液、添加剂加量优化,得到缓速酸体系配方。性能评价结果表明,该体系缓速率为91.2%,缓蚀率为99.6%,缓速酸与岩石反应形成了较明显的沟槽且导流能力随闭合压力升高降幅较小,缓速效果明显。该体系在苏里格地区得以成功应用,单井产气量是相邻井产量的5倍左右,改造效果显著。      

共聚物钻井液降滤失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)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为原料,采用氧化还原引发体系合成了一种四元共聚物水基钻井液降滤失剂。确定了最佳合成条件:单体配比为AM/AMPS/AA/DMC=55∶30∶10∶5(质量比),引发剂加量各为0.3%(单体浓度为1),单体总浓度为20%(质量分数),反应温度为50℃,溶液p H值为7,反应时间为4 h。对聚合物进行了红外表征,合成产品与设计结构一致。钻井液性能评价结果显示:淡水基浆中聚合物加量为0.7%时,常温中压滤失量为6.0 m L,经过180℃老化后,API滤失量为8.2 m L,高温高压滤失量为11.6 m L;聚合物加量为1.0%时的页岩相对回收率达到99.4%。说明AM/AMPS/AA/DMC聚合物降滤失能力强,且热稳定性和抑制性能好。     

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。     

AM/AMPS/DMC酸化用稠化剂的合成研究

用非离子单体丙烯酰胺(AM),阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC),阴离子单体2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)作原料,采用水溶液聚合法合成了两性离子的三元共聚物。通过单因素变量法确定了最佳反应条件:所用单体占总反应体系的质量30%,且n(AM)∶n(DMC)∶n(AMPS)=6∶1∶3,引发剂(过硫酸铵和亚硫酸氢钠)用量占单体质量0.4%。在反应体系pH为7,反应温度45℃,反应6 h得目标产物,并对产物进行了性能评价。结果表明,该稠化剂的酸溶时间约为20 min,增黏能力良好,稠化剂质量分数为2.5%+盐酸质量分数为20%的溶液在170 s-1下进行剪切实验,表现出良好的抗剪切能力,稠化酸溶液与地层水有良好的配伍能力和很好的缓速性能。     

钻井液降滤失剂KJC的合成

降滤失剂作为重要的钻井液处理剂,其耐温耐盐能力直接影响水基钻井液的性能。从聚合物结构和官能团出发,选用对苯乙烯磺酸钠(SSS)、丙烯酰胺(AM)、烯丙基聚乙二醇(APEG)进行共聚得到钻井液降滤失剂KJC。以失水量为评价指标,通过单因素实验得到最佳合成条件为:m(APEG)∶m(AM)∶m(SSS)=1∶2∶1,单体质量分数20%,反应温度60℃,引发剂质量分数0.7%,反应时间5h。通过红外分析表明,合成产物结构与设计结构相符。性能评价表明,所合成的聚合物具有较好的抗温能力和抗钙能力。     

疏水缔合型交联酸稠化剂的制备与应用

为改善常规稠化剂的耐温性和抗剪切性,以丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、疏水单体YD-D10为原料,采用自由基水溶液聚合法制备了疏水缔合型交联酸液稠化剂(AAG4)。对AAG4的制备条件进行了优化,并对其结构进行了表征,考察了以AAG4为稠化剂配制的交联酸的各项性能。结果表明,AAG4的最佳制备条件为:引发剂偶氮二异丁基盐酸盐加量0.01%、硫酸铵-亚硫酸氢钠(质量比1∶1)加量0.04%,YD-D10加量0.42%,反应温度35℃,反应时间6 h。AAG4的热稳定性良好。在盐酸质量分数为20%的条件下,AAG4与有机锆交联剂的交联性能优异,交联酸液表现出良好的耐温、抗剪切性能。120℃、170 s^-1下剪切1 h的酸液黏度为82 m Pa·s。交联酸的缓速性能较好,在90℃下其与天然岩心的反应速率远小于盐酸的反应速率,交联酸的缓速率达到97.3%。在30℃下交联酸对天然岩心的最终溶蚀率与20%HCl相当,现场酸压施工效果良好,可以实现高温碳酸盐岩储层的深度改造。图10参20     

硫酸钙垢除垢剂的合成及性能评价

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、乙酸乙烯酯(VAc)、丙烯酰胺(AM)和马来酸酐(MA)为原料,过硫酸铵和亚硫酸氢钠为引发剂,合成了一种对硫酸钙垢有良好除垢效果的四元聚合物除垢剂。采用单因素法考察了单体配比、反应物总含量、引发剂用量、反应体系pH、反应温度、反应时间等条件对合成产物除垢性能的影响,筛选出最佳合成条件如下:单体质量比m(AMPS)∶m(MA)∶m(VAc)∶m(AM)=6∶2∶0.5∶1.5,反应物总质量分数22.2%,引发剂质量分数0.5%,反应体系pH=1,反应温度60℃,反应时间4～5 h。将合成的除垢剂与柠檬酸、酒石酸和氨络合剂以2.2∶0.5∶0.5∶1质量比复配,在90℃下恒温20 h,1 g复配除垢剂能溶解硫酸钙垢0.61 g。     

高温酸化杂化胶凝剂的研制与性能评价

酸化是油气增产作业中的重要措施,但在高温强酸环境中,常规酸化胶凝剂的功能基团作用有限,且加量大,残酸不易处理,抗高温能力不足。针对以上问题,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、疏水单体和烯基聚倍半硅氧烷分子纳米粒子为原料,利用疏水缔合作用和纳米粒子强化作用,采用乳液聚合方法制备了胶凝酸用抗高温杂化胶凝剂。考察了疏水单体和纳米粒子加量对胶凝剂表观黏度的影响,采用傅里叶变换红外光谱仪和同步热分析仪对胶凝剂的结构进行了表征,并对其酸溶时间、抗高温性能、缓速性能和残酸黏度进行了综合评价。结果表明,最佳合成条件为：疏水单体的物质的量分数为0.75%,烯基聚倍半硅氧烷的质量分数为1.0%。该杂化胶凝剂加量低,易溶于酸液,具有较好的缓速性能,增黏效果突出。在170 s^-1的剪切速率下,将2.0%的胶凝剂溶于20%的盐酸中,常温下酸液的表观黏度可达到51 mPa·s,在180℃下胶凝酸液的表观黏度仍高于15 m Pa·s,具有良好的抗温性能。利用过氧化氢和过硫酸铵复合破胶后,胶凝酸液的残酸黏度仅为4.5mPa·s,便于返排。该胶凝剂可应用于抗高温的胶凝酸...     

抗高温油井水泥降失水剂的合成及性能评价

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)合成了三元共聚物油井水泥降失水剂,考察了单体质量分数、单体配比对聚合物降失水性能的影响。在75℃、6.9MPa下,含三元共聚物的水泥浆失水量随单体质量分数的增加先降低后增加,随AMPS加量的增加而增大,随NVP加量的增加变化较小。最佳合成条件为:单体质量分数12%,AM、AMPS、NVP摩尔比8.5:1.0:0.5,反应温度70℃,反应时间5 h,引发剂加量0.7%,pH值为12。当降失水剂加量为4.2%时,水泥浆在160℃时的失水量为60mL,浆体的初始稠度为14 Bc,稳定性好,水泥石强度发展快。     

丙烯酰胺与2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵在柠檬酸钾溶液中的沉淀聚合

以(NH4)2S2O8-Na2SO3为氧化还原引发剂,通过非离子单体丙烯酰胺(AM)与阳离子单体2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)在柠檬酸钾溶液中的沉淀聚合,制备了阳离子聚电解质聚(2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺)[P(DMC-AM)]。利用溶解度参数原理,得知聚合物[P(DMC-AM)]在柠檬酸钾溶液中的溶解量远小于单体的溶解量,同时探讨了聚合物[P(DMC-AM)]在柠檬酸钾溶液中沉淀分离的机理。通过考察单体总转化率的影响因素,得到最佳的反应条件:柠檬酸钾质量分数57%,m((NH4)2S2O8)∶m(Na2SO3)=1∶1,引发剂总质量分数0.10%,单体总质量分数3%,单体配比m(DMC)∶m(AM)=3∶1,反应温度50℃,反应时间2h。在此条件下,DMC和AM的总转化率为86.4%。通过红外光谱分析验证,所得聚合物为[P(DMC-AM)]。     

缓速交联超高温合成聚合物压裂液稠化剂研究

针对水基压裂液体系中植物胶稠化剂及其衍生物存在残渣含量高、耐温差和易腐败变质等问题,基于水溶性高分子自由基合成理论,经室内高分子合成实验,研究了各种合成条件（引发剂浓度、聚合温度、反应pH值、聚合浓度、链转移剂含量、水解度）对稠化剂性能的影响规律。以丙烯酰胺(AM)、功能性单体（SP）、耐温单体（AMPS）作为共聚单体,采用控制变量法,通过合成条件优化,形成了一套性能优异的合成聚合物稠化剂基础配方,聚合浓度25%,单体配比（AMPS∶SP∶AM)30%∶25%∶45%,聚合温度20℃,引发剂浓度0.3%,聚合反应pH值为7,甲酸钠质量分数为0.2%,反应时间4 h。该稠化剂具备耐温、速溶、水不溶物含量低、增稠能力强,且与有机锆交联剂交联性能好,满足200℃地层的应用需要。     

反相乳液聚合合成AM/DMDAAC阳离子共聚物

以丙烯酰胺(AM)、阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为原料,用反相乳液聚合法合成了AM/DMDAAC阳离子共聚物,利用单因素实验分别研究了引发剂种类、引发剂用量、单体用量、nAM∶nDMDAAC、反应时间、反应温度等合成条件对共聚物的特性粘数和阳离子度的影响。确定出了最佳反应条件为:nAM∶nDMDAAC=2∶1,单体总质量分数30%,反应温度45℃,pH=7,反应时间5~6h。     

聚乙二醇二丙烯酸酯交联共聚型酸液稠化剂的合成

 以丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)为主要单体，以聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为扩链剂，研制了一种注酸时稠化能力强、返排时黏度低的新型酸液稠化剂。通过正交试验，确定了合成AM-AMPS二元共聚物的最优条件为：AM/AMPS的摩尔比为7/3，单体的质量分数为20%，引发剂的加量为125mg/l，引发温度为15℃。在聚合过程中，加入占AM和AMPS单体质量分数7.5×10-6的PEGDA，增粘能力可提高近1倍。酸化过程中，由于PEGDA中的酯基断裂，稠化酸的黏度降低，有利于残酸返排。     

新型四元共聚物原油破乳剂的合成及其性能

以聚醚多元醇(L64)、马来酸酐(MA)为原料,对甲苯磺酸为催化剂合成了马来酸聚醚酯(Ester-L64)。采用正交实验对合成条件进行了考察,适宜的合成条件为:m(L64)∶m(MA)=1∶2、w(对甲苯磺酸)=1.8%(基于反应物总质量)、合成温度150℃、反应时间8 h。Ester-L64、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(St)和甲基丙烯酸(MAA)在过氧化苯甲酰(BPO)引发下经自由基溶液聚合得到带疏水侧链的梳状结构的四元共聚物聚醚酯(DEMU-L64)破乳剂,考察了合成DEMU-L64的反应条件,适宜的反应条件为:m(MMA)∶m(Ester-L64)=1∶3.0、m(St)∶m(Ester-L64)=1∶15、m(MAA)∶m(Ester-L64)=1∶35、w(BPO)=1.8%(基于单体总质量)、聚合温度130℃、反应时间6 h。采用FTIR和GPC方法分别对DEMU-L64的结构和相对分子质量及其分布进行了表征。在适宜条件下合成的DEMU-L64对原油具有较好的破乳效果。     

原地自生封堵转向酸的研究

利用酸化材料自身水解及水解产物与钙离子发生沉淀反应的原理,研制出了一种新型转向酸。对该转向酸进行了溶蚀实验、静态腐蚀速率、酸液驱替及渗透率以及残酸界面张力等测定,并采用SEM和XRD检测手段对酸液转向机理进行了分析。研究结果表明:该转向酸比盐酸具有更好的缓速性及低腐蚀性,在中低渗碳酸盐岩心中转向能力达到15%,为盐酸的5倍以上,且转向酸残酸的黏度接近清水、油水界面张力低于10 m N/m,能顺利返排。SEM和XRD检测手段结果表明,该转向酸可在岩石表面产生少量二水硫酸钙微溶物,延缓酸岩反应,从而促使酸液向低渗储层转向。该原地自生封堵转向酸可实现酸液就地转向,达到均匀布酸目的。     

氯乙酰氯催化法合成一氯乙酸的改进

用氯气与醋酸在氯乙酰氯催化下合成了一氯乙酸。讨论了在反应物料配比一定的条件下 ,不同温度对收率及一氯乙酸质量分数的影响 ,得出了反应的适宜条件 :温度为 75～ 80℃ ,n(醋酸 )∶n(氯气 )∶n(氯乙酰氯 ) =5∶5 .5∶1,氯气通入时间为 13h ,收率w =88.5 % ,一氯乙酸质量分数为 96 %。     

反相乳液聚合制备丙烯酰胺-丙烯酸铵共聚物

采用反相乳液聚合法,以液体石蜡为连续相、丙烯酰胺和丙烯酸水溶液为分散相、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、过硫酸铵为引发剂,制备了丙烯酰胺(AM)-丙烯酸铵(AA)共聚物;考察了引发剂含量、单体AM含量、复合乳化剂Span-80与Tween-80的配比、聚合体系pH、聚合温度、油水比等对AM-AA共聚物性能的影响。较佳的聚合条件为:过硫酸铵占单体总质量的0.7%,AM占丙烯酸质量的40%～45%,m(油)∶m(水)=1.1,m(Span-80)∶m(Tween-80)=92∶8(Span-80和Tween-80复合乳化剂的亲水亲油平衡值约为5.2),聚合温度60～70℃,聚合体系pH约为9.0。在此条件下,制得的AM-AA共聚物的黏度较大,稳定性较好。