表面活性剂-聚合物自组装酸化转向用聚合物AHD的合成

为改善油藏储层非均质性，提高酸化施工作业效果。以丙烯酰胺（AM）、磺酸盐单体（HSY）、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵（DMAAC-18）为功能性单体，合成并研究了一种表面活性剂-聚合物自组装酸化转向用聚合物AHD，利用FTIR和GPC对产物结构进行了表征。通过AHD与十八烷基三甲基氯化铵（STAC）自组装形成酸化转向体系。90 ℃下，AHD加量为1.0 %、STAC加量为0.2 %（以HCl溶液总质量为基准），无需交联剂转向酸黏度从3 mPa·s增加到288 mPa·s，鲜酸黏度低于非交联聚合物转向酸，容易注入地层。油的加量为1.0 %时，可使残酸破胶后黏度低于10 mPa·s，保留了黏弹性表面活性剂型转向酸在遇油自动破胶，利于返排的优点。通过TEM与DLS研究机理发现Ca2+会促进表面活性剂-聚合物自组装体系形成更加庞大的聚集体，进而使转向酸得以转向。     

一种自增稠酸化转向聚合物的研究

将N,N-二甲基十八烷基烯丙基氯化铵(C₁₈DMAAC)与丙烯酰胺（AM）、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）进行共聚得到一种酸化转向用聚合物PADD,采用单因素法对合成条件进行优化得到反应最佳条件：单体摩尔比n（AM）∶n（DMC）∶n(C₁₈DMAAC)为85∶15∶1.2、单体质量分数为30%、引发剂偶氮二乙丁腈盐酸盐（V50）质量分数为0.4%、反应时间为6 h、反应温度为55℃、反应pH为7。聚合物酸溶液随着酸岩反应的进行持续增黏,并且通过不同酸岩反应时间岩石表面形貌的电镜图得到进一步证实。1.3%PADD酸溶液黏度能从48.0 mPa·s增加至423.0 mPa·s,且残酸具有良好的抗温能力,1.3%PADD残酸黏度在90℃下为213.0 mPa·s,为转向酸在高温地层的应用提供理论支持。     

耐高温低伤害清洁水性稠化剂的制备及性能

以丙烯酰胺、丙烯酸、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵和十八烷基甲基丙烯酸酯为原料制备了一种疏水缔合聚合物(AAOS)，再使用低分子醇(乙二醇、丙三醇、正丙醇)、表面活性剂(椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、十二烷基硫酸钠)、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和疏水缔合聚合物(AAOS)配制了一种自交联耐高温清洁水性稠化剂(FPM-1)。对FPM-1的形貌、溶解性、表观黏度、耐盐性、流变性进行了测试。结果表明，质量分数为0.30%的FPM-1水溶液能显著增强AAOS聚合物分子间的疏水缔合交联作用，增大聚合物的流体力学体积。FPM-1水溶液为高黏弹性流体，悬砂性能好；质量分数为0.27%的AAOS在水中的溶解时间为7 min，最终表观黏度为90 mPa·s，质量分数为0.60%的FPM-1(具有等效聚合物含量)在水中的溶解时间仅需3 min，且最终表观黏度为165 mPa·s。在90℃、170 s^–1条件下剪切1 h后，质量分数为0.27%的AAOS水溶液的表观黏度为51 m Pa·s，质量分数为0.60%的FPM-1水溶液表观黏度为77 m Pa·s；质量分数为1.40%...     

耐盐型疏水缔合聚合物的制备及流变性能

采用丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)和水溶性阴离子疏水单体S-18制备了新型耐盐疏水缔合聚合物S-18HPAM。聚合放热测试表明:疏水单体含量的增加导致放热时间的延长,更有利于疏水结构的形成。微观结构测试表明:聚合物具有复杂的网状结构,在NaCl溶液中网状结构更为明显。流变测试结果表明:聚合物在盐溶液中具有良好的耐温和抗剪切性能。聚合物质量分数为0.3%(基于溶液总质量),温度90℃,剪切速率170 s–1和NaCl质量浓度20000 mg/L条件下,剪切后表观黏度大于70 mPa·s。在总矿化度20000 mg/L模拟地下水条件下,S-18HPAM质量分数为0.3%,剪切后黏度为70 mPa·s,加入质量分数0.5%表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)后,黏度增加到170m Pa·s。储能模量G'随着聚合物质量分数的增加而增大,体系弹性增强,同时疏水结构单元数量增加,形成致密的空间网络结构。     

甜菜碱类酸化自转向剂的性能评价

自转向酸对于非均质储层酸化效果较好,通过室内实验对芥酸酰胺丙基甜菜碱表面活性剂用作酸化自转向剂进行了性能评价。结果表明,甜菜碱自转向剂体系黏度随着pH升高先增大后稳定,Ca⁽²⁺⁾能够显著增加残酸黏度。当pH值为4时,5%甜菜碱JAB浓度的酸液黏度最大值可达414 mPa·s。体系具有较好的耐温性和抗剪切性,在90℃时170 s(2+)能够显著增加残酸黏度。当pH值为4时,5%甜菜碱JAB浓度的酸液黏度最大值可达414 mPa·s。体系具有较好的耐温性和抗剪切性,在90℃时170 s^(-1)下黏度仍可达220 mPa·s,且破胶性能好,破胶后黏度<5 mPa·s,易返排,对储层伤害小。双岩心并联流动实验表明,甜菜碱自转向酸化效果明显,对低渗透岩心的渗透率改善率可达78.2%,可满足非均质碳酸盐岩储层的酸化转向需要。     

超支化复合聚合物的制备及其性能研究

为了研究超支化复合聚合物溶液流变性能,扩大其在驱油领域的应用,通过阳离子超支化聚酰胺胺(HMC)与四元共聚物P(AA/AM/AMPS/MMA)制备了复配体系溶液(PA-MC)。结果表明,当聚合物浓度为2 000 mg/L时,HMC最佳加量为30 mg/L,PA-MC表观黏度为560.3 mPa·s;在120℃、7.34 s~(-1)下,PA-MC表观黏度为165.6 mPa·s;在70℃下老化60 d后,黏度为274.2 mPa·s,黏度保留率为54.1%,且其微观形貌没有明显变化;在10 000 mg/L NaCl、1 500 mg/L MgCl_2和1 500 mg/L CaCl_2中,PA-MC表观黏度分别为26.4,24.5,26.3 mPa·s,优于HPAM的16.5,14.5,16.3 mPa·s。另外,岩心驱替实验表明PA-MC具有较好的驱油性能,可以用作提高采收率的聚合物驱油剂。     

超支化复合聚合物的制备及其性能研究

为了研究超支化复合聚合物溶液流变性能,扩大其在驱油领域的应用,通过阳离子超支化聚酰胺胺(HMC)与四元共聚物P(AA/AM/AMPS/MMA)制备了复配体系溶液(PA-MC)。结果表明,当聚合物浓度为2 000 mg/L时,HMC最佳加量为30 mg/L,PA-MC表观黏度为560.3 mPa·s;在120℃、7.34 s^(-1)下,PA-MC表观黏度为165.6 mPa·s;在70℃下老化60 d后,黏度为274.2 mPa·s,黏度保留率为54.1%,且其微观形貌没有明显变化;在10 000 mg/L NaCl、1 500 mg/L MgCl_2和1 500 mg/L CaCl_2中,PA-MC表观黏度分别为26.4,24.5,26.3 mPa·s,优于HPAM的16.5,14.5,16.3 mPa·s。另外,岩心驱替实验表明PA-MC具有较好的驱油性能,可以用作提高采收率的聚合物驱油剂。     

一种耐高温酸液稠化剂的制备及性能

以丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为原料、是否引入十八烷基甲基丙烯酸酯(SMA)为区别,通过自由基聚合制备出两种稠化剂SY-1和SY-2.采用FTIR及芘探针法对其结构进行表征;通过热重分析仪、流变仪、酸岩反应旋转岩盘仪对其进行性能测试.结果表明:引入SMA单体后制得产物SY-2热稳定性得到改善;当SY-2添加量为质量分数为20％的盐酸溶液质量的0.8％时,溶液升温至180℃的终点黏度为50 mPa·s,继续剪切1 h后终点黏度为20.1 mPa·s,剪切稳定性为40.20％;在180℃、3 MPa下,SY-2型稠化酸的静态酸岩反应速率为8.94×10–5 g/(cm2·s).该体系与缓蚀剂、铁离子稳定剂配伍性良好,可用于深井高温酸化压裂.     

不同疏水缔合聚合物之间协同效应的研究

将丙烯酰胺(AM)/丙烯酸钠(Na AA)/十六烷基二甲基烯丙基氯化铵(C16DMAAC)共聚物(PA),与丙烯酰胺(AM)/丙烯酸钠(Na AA)/2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠(Na AMC14S)共聚物(PB)混合得到混合溶液PA/PB。在5 000 mg/L Na Cl溶液中,固定聚合物质量浓度为2 000 mg/L的条件下,以黏度为依据确定了PA与PB的最佳质量比为3∶7,此时混合溶液PA/PB表观黏度为62.7 m Pa·s,高于单一聚合物溶液PA和PB的黏度。在最佳复合配比下,考察了Na Cl浓度、温度、剪切速率及聚合物浓度对混合溶液PA/PB黏度的影响,结果表明,混合溶液PA/PB具有比单一聚合物溶液PA和PB更好的耐温抗盐、抗剪切性能和增黏性能,证实PA与PB之间存在明显的协同效应。通过流变性测试获得特征松弛时间(TR)和平台区模量(G0)研究了两者的协同机理,表明混合溶液PA/PB网络结构交联点密度高于PA和PB,且强度强于PA和PB。     

羧酸盐表面活性剂与两亲聚合物相互作用研究

根据黏度和表面张力的测定数据研究了羧酸盐表面活性剂(HF-E)与两亲聚合物的相互作用,结果表明,HF-E/两亲聚合物混合溶液的表观黏度随HF-E质量浓度的增加先升高后下降;两亲聚合物的质量浓度越大,HF-E/两亲聚合物混合溶液表面张力越高;随着水的矿化度的升高,HF-E/两亲聚合物混合溶液的表观黏度先略有增加,到一定值后反而降低,而表面张力则随矿化度的增加而降低;温度升高,HF-E/两亲聚合物混合溶液的表观黏度随之降低而其与大庆模拟油间的界面张力则升高。优化后的高黏度低界面张力二元体系配方为HF-E和两亲聚合物的质量浓度分别为3和1.5 g·L-1;此外,还加入质量浓度为1 g·L-1的烷基醇酰胺(NS)。     

环糊精改性超支化聚合物的合成与性能评价

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、环糊精改性超支化功能单体(MAH-β-CD-HPEA)、甜菜碱(DEPS)为原料合成了四元共聚物PADAH。考察了引发剂质量分数、AM与AA质量比、DEPS与MAH-β-CD-HPEA质量比对聚合物溶液黏度的影响。得到的最佳合成条件为:AM与AA的质量比为2∶1(共占单体总质量的85%),DEPS与MAH-β-CD-HPEA的质量比为14.5∶0.5(共占单体总质量的15%),引发剂质量分数为0.3%。性能研究表明,该共聚物的质量浓度为2000 mg/L时,溶液黏度可达643 mPa·s,3500 r/min剪切20 s后黏度保留率高于80%;90℃时,PADAH的黏度为237m Pa·s,黏度保留率为37.5%,均优于未加MAH-β-CD-HPEA的甜菜碱型聚合物(PADA)和普通部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)。     

电导法测定阳离子型表面活性剂临界胶束浓度实验研究

采用电导法测定一定温度下不同浓度的十四烷基三甲基氯化铵(TTAC),十六烷基三甲基氯化铵(CTAC),十八烷基三甲基氯化铵(STAC)溶液的电导率值,计算摩尔电导率,研究碳链上碳原子数对表面活性剂临界胶束浓度(CMC)的影响。结果表明:CMC(TTAC)=0.00580 mol/L,CMC(CTAC)=0.0041mol/L,CMC(STAC)=0.0039 mol/L,可知随着碳链上碳原子个数的增多,相应的临界胶束浓度(CMC)呈减小趋势。     

酚醛-聚丙烯酰胺弱凝胶堵剂性能测试

弱凝胶是一种由低浓度聚合物和交联剂形成的凝胶体系,所用聚合物浓度略低于聚合物驱溶液,加入少量交联剂,可以大大的提高这种弱凝胶粘性。从而在油田调剖堵水过程中发挥效能。本文通过实验对氯化铵、间苯二酚以及六次甲基四胺含量对弱凝胶黏度影响进行研究,同时研究了在一定温度下体系黏度随时间的变化并最终确定了堵剂的最佳配方为:氯化铵含量0.2%,间苯二酚含量为0.02%,六次甲基四胺含量为0.1%。在最优解处的弱凝胶黏度一周后测试达到15317mPa·s,两周后的黏度为18996mPa·s。     

环境友好型交联酸的性能及其反应动力学

以乳酸、葡萄糖酸、聚乙烯亚胺(PEI)及聚丙烯酰胺类稠化剂为主要原料,采用溶液共混法制备了一种环境友好型耐高温交联酸EAC-1。结合FTIR、流变测试、SEM等分析了乳酸与葡萄糖酸混合形成的复合酸溶蚀CaCO3的协同作用机理以及交联酸EAC-1的流变性、微观结构以及破胶性能,明确了交联酸的反应速率常数及其反应动力学方程。结果表明,当乳酸及葡萄糖酸物质的量比为1∶1时,乳酸和葡萄糖酸可与Ca2+通过共价键作用形成一种具有高溶解度的螯合物,使残酸中无二次沉淀生成;当PEI质量分数为0.12%时, 170 s–1、110℃下交联酸黏度保持在50 mPa·s以上;交联剂PEI与稠化剂形成的立体网状结构保证体系具有良好的耐温耐剪切能力,且交联酸破胶均匀,无残渣,破胶液黏度仅为4.2 mPa·s;EAC-1的反应速率常数比以盐酸为主体酸的交联酸HC-1小1个数量级,表明EAC-1交联酸具有良好的缓速性能,有利于延长酸液有效作用距离。     

一种耐超高温、耐酸聚合物的制备及性能测试

摘要：为解决常规聚合物无法满足超高温深井酸化压裂的技术要求，本文分别以丙烯酰胺（AM） 甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）、AM DMC SMA（十八烷基甲基丙烯酸酯）为原料，通过自由基聚合制备出两种耐酸聚合物SY-1和SY-2，并对其结构进行表征及性能测试。结果表明：SY-2红外谱图中720 cm-1为—(CH2)n—的弯曲振动吸收峰，单体成功接枝到聚丙烯酰胺分子链上；热重分析表明，SY-1升温至600℃失重比为98%，SY-2失重比86%，热稳定性得到改善；质量分数为20%盐酸中，SY-2质量分数0.8%：180℃，170s-1流变性能测试，SY-2剪切终点黏度56mPa?s，90℃、120℃、150℃剪切1h，黏度为83.6mPa?s、43.5mPa?s、27.8mPa?s，剪切稳定性分别为85.66%、74.45%、52.01%； 180℃、3MPa条件下，静态酸岩反应速率为8.94?10-5(g/cm2?s)，较常规SY-1反应速率1.69?10-4(g/cm2?s)减小一个量级。且与缓蚀剂、铁离子稳定剂配伍性良好，克服高温酸化压裂技术的应用瓶颈。     

新型耐盐聚合物压裂液的合成及其性能

压裂在非常觃油气开发过程中是常见的,压裂液的选择在整个施工过程中是重要的一环,压裂液的发展已经有几十年,但是目前的压裂液的耐温耐盐性能不够好,不够稳定。用合成四元耐盐聚合物(AADMC)作为水力压裂的稠化剂,引入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和功能单体十六烷基二甲基烯丙基氯化铵(DMAAC)来增强聚合物的耐盐和耐温性,结果表明稠化剂浓度相同时,合成的AADMC比市场的PAM-10溶液表现出更好的表观黏度,在高矿化度下表现出比聚丙烯酰胺类PAM-10更好的耐盐型,在3.5%(wt)的含盐量条件下,依然保持较高的黏度。在160℃剪切120 min,黏度始终维持在50 mPa·s以上,满足160℃高温下使用。     

高分子聚合物调控膨润土造浆性能及机理研究

基于江苏某蒙脱石含量为43%的钠化膨润土,对其进行造浆性能检测,发现该膨润土Φ600为5 mPa·s,滤失量为27 mL,造浆性能指标无法满足国标用土的要求,进而提出添加不同高分子聚合物来改善其造浆性能的方案。本文通过单因素试验研究了高分子聚合物对膨润土造浆性能的影响,并采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射以及Zeta电位等分析手段探究不同高分子聚合物影响膨润土造浆性能的机理,再通过正交试验及优化试验,得到最优的高分子聚合物组合及用量。结果表明:高分子聚合物可吸附在膨润土颗粒表面,这不仅有利于晶格表面氢键的形成,还可形成网状结构,使得泥浆黏度增大,滤失量降低。当添加高分子聚合物为0.1%(质量分数)的聚丙烯酸钠+0.4%(质量分数)的羧甲基淀粉时,膨润土的Φ600为60.5 mPa·s,滤失量为14.5 mL,其他性能也均满足国标对泥浆土的要求。     

分子结构对水解AM/DMDAAC聚合物流变性能影响

以丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为单体,进行自由基共聚,随后对共聚产物进行水解,制得了9个具有不同特性黏数、阴离子度和阳离子度的两性离子聚合物-部分水解聚AM/DMDAAC(HPAD-1,HPAD-2,HPAD-3,HPAD-4,HPAD-5,HPAD-6,HPAD-7,HPAD-8,HPAD-9)。通过IR、~1HNMR、滴定法和乌氏黏度计表征了聚合物的结构参数。用旋转黏度计和流变仪分别考察了HPAD溶液的表观黏度和剪切稀释行为,以此来探究分子结构对两性离子聚合物流变性能的影响方式。结果表明:HPAD的特性黏数与溶液表观黏度、剪切稀释性正相关。随着特性黏数由182.03 m L/g升至555.08 m L/g,质量分数0.75%的HPAD溶液表观黏度由12.1 m Pa·s(HPAD-9)增至766.5 m Pa·s(HPAD-7)。HPAD的阴离子度和阳离子度与溶液表观黏度负相关,对剪切稀释性影响较小。当阴离子度从29.98%增至51.75%,质量分数0.20%的HPAD溶液表观黏度从111.1m Pa·s(HPAD-1)降至21.5 m Pa·s(HPAD-4)。阳离子度为10.31%的HPAD-2和阳离子度为6.88%的HPAD-8在5 s~(-1)至100 s~(-1)范围内的剪切稀释曲线几乎重合。     

耐高温交联酸压裂液的研制及其性能评价

针对黏弹性表面活性剂(VES)转向酸使用成本高，耐温性差以及现有胶凝酸破胶不完全的问题，本研究首先通过水溶液聚合法合成稠化剂和有机锆交联剂，然后在质量分数为20%的盐酸水溶液(下同)中将稠化剂通过有机锆交联剂进行交联，得到耐高温交联酸基液，再根据压裂液性能要求添加高温缓蚀剂、助排剂、铁离子稳定剂和黏土稳定剂，研发了一种耐180 ℃高温的交联酸压裂液。采用高温高压流变仪、压裂液摩阻测试仪和表界面张力测定仪等对交联酸压裂液进行性能评价。结果表明，所制备的交联酸压裂液在180 ℃、170 s^-1条件下剪切120 min后，黏度仍可维持为73 mPa·s，加入0.15%过硫酸铵破胶后，黏度降为3.2 mPa·s，高温流变性和破胶性能良好。     

一种抗温耐盐型水溶性两亲聚合物稠油降粘剂的合成及性能研究

以丙烯酰胺、疏水烷基丙烯酰胺、丙烯酰胺基烷基氯化铵季铵盐和非离子聚醚丙烯酸酯四元无规共聚,合成了一种抗温耐盐型水溶性两亲聚合物稠油降粘剂,其降粘稠油的能力优于OP-10小分子表面活性剂降粘剂、普通聚合物以及聚表二元复合体系;在1 500 mg/L低使用浓度,对中低粘度稠油,无掺稀油条件下,降粘率超过98%,可完全替代掺稀油开采;对中高粘度稠油,降低稀油掺稀量70%~85%以上,降粘率超过98%,降粘后稠油体系粘度小于2 000 mPa·s。