滑溜水压裂液用聚合物减阻剂性能研究

摘要：采用反相乳液聚合法制备了一种用于滑溜水压裂液的水溶性减阻剂（WDRA-M）,分子链中由于引入自制长链疏水单体（甲基丙烯酸长链酯,WLHM）提高了WDRA-M分子链的柔顺性。通过激光散射仪、滑溜水摩阻测试仪和动态流变仪分别对WDRA-M的粒径大小及分布、减阻性能和流变性能进行了测试。结果表明：WDRA-M粒径76.95nm,PDI为0.108,粒径呈现单峰分布,且分布均匀。WDRA-M的最佳添加量为0.7g/L,减阻率可达62%。流变实验表明,WDRA-M为非牛顿流体;储能模量G''（0.783 Pa）大于损耗模量G''（0.354 Pa）,表现出较强的弹性行为,能够减小与管道之间的摩阻;在25℃、剪切速率为170s-1的条件下,剪切30 min,表观黏度由43.46 mPa•s降为38.66 mPa•s,表观黏度保留率89.0%,表明WDRA-M具有较好的耐剪切性能。现场应用结果表明,在3.5m3/min下,WDRA-M减阻率比胍胶高42.5%,比国外同类产品高12.5%。     

滑溜水压裂液用聚合物减阻剂性能

用反相乳液聚合法制备了一种用于滑溜水压裂液的水溶性减阻剂(WDRA-M),分子链中由于引入自制长链疏水单体(丙烯酸长链酯,WLHM)提高了WDRA-M分子链的柔顺性。通过激光散射仪、滑溜水摩阻测试仪和动态流变仪分别对WDRA-M的粒径大小及分布、减阻性能和流变性能进行了测试。结果表明:WDRA-M粒径为76.95 nm,PDI为0.108,粒径呈单峰分布,且分布均匀。WDRA-M的最佳质量浓度为0.7 g/L,减阻率达62%。流变实验结果表明:WDRA-M为非牛顿流体,储能模量G'(0.783 Pa)大于损耗模量G″(0.354 Pa),具有较强的弹性,能够减小滑溜水压裂液与管道之间的摩阻;在25℃、剪切速率为170 s-1的条件下,剪切30 min,表观黏度由43.46 m Pa·s降为38.66 m Pa·s,表观黏度保留率达89.0%,表明WDRA-M具有较好的耐剪切性能。现场应用结果表明:在3.5 m3/min压裂液排量下,WDRA-M减阻率比胍胶高42.5%,比国外同类产品高12.5%。     

滑溜水压裂液中减阻剂的制备及特性研究

采用反相微乳液法制备了一种用于滑溜水压裂液中的水溶性减阻剂,对减阻剂的粒径大小分布、重均分子量、降阻率和悬砂能力进行了测试。结果表明,减阻剂粒径小,分布窄,分子量高[Mw=(2.08±0.65)×107g/mol],具备高分子减阻的特性;向清水中加入0.05%的减阻率,减阻率可达55%,并且具有一定的携砂能力。因此,该减阻剂的应用能很好的降低压裂施工摩阻、减小泵功、适当提高砂比,有助于非常规低渗储层的开采。     

溶液聚合合成减阻剂及其特征对减阻的影响

油相减阻剂的合成方法主要分为本体聚合法和溶液聚合法.对溶液聚合法合成的α-烯烃聚合物进行室内模拟环道评价装置、凝胶渗透色谱、核磁共振及红外光谱测试,分析结果表明,溶液聚合转化率高达97.92%,产物为超高分子质量聚合物,减阻率达到56.45%接近于美国固体产品的减阻率.     

滑溜水减阻剂耐盐机理及研究进展

滑溜水体系技术广泛用于油气开采领域中,滑溜水体系的核心技术为减阻添加剂,用于降低压裂施工摩阻。对比分析了滑溜水减阻剂的降阻机理,综述了滑溜水减阻剂的研究进展,介绍了高矿化度水质对滑溜水降阻效果的影响及作用机理,主要包括静电屏蔽、压缩双电层等,总结出通过引入耐盐基团、疏水缔合性基团等方法可以提高减阻剂的耐盐性能,提出未来可通过有针对性地设计减阻剂分子合成方案,进一步优化滑溜水体系,增强滑溜水体系压裂液技术的适用性。     

聚丙烯酰胺压裂液减阻剂的合成及性能

目前,非常规油气藏的开采备受重视,常规水基冻胶压裂液因其流变性较差及摩阻较高而无法满足降压增注的施工工艺,达到体积压裂的目的。为了解决伤害性较大及摩阻较高等问题,本文推出了一种能够同时满足降低摩阻、提高流变性的压裂液减阻剂。采用反相乳液聚合方式合成出了此种聚丙烯酰胺压裂液减阻剂,通过优化合成工艺,利用丙烯酰胺、3-烯丙基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠及丙烯酸十八酯合成出了一种性能稳定的白色乳液压裂液减阻剂,并利用红外光谱仪、投射电子显微镜及激光粒度仪对聚丙烯酰胺乳液的结构及乳液粒径进行表征,结果表明,聚丙烯酰胺压裂液减阻剂中含有磺酸基和十八酯基团,乳液粒径为80nm,粒径较小。随后通过对乳液的减阻率及流变性测试,研究结果表明,在室温下,流速为10m/s、浓度为1g/L时,压裂液减阻剂的减阻率为78%,减阻性能较好,另外,压裂液减阻剂具有较好的溶解性、耐剪切性和黏弹性,与常规黏土稳定剂和助排剂有着较好的配伍性。能够满足非常规油气藏体积压裂施工要求。     

一种新型滑溜水压裂液降阻剂合成与应用研究

减阻剂是滑溜水压裂液的核心添加剂,采用反相乳液聚合法合成了一种新型降阻剂,并以其为主剂,配制了一种滑溜水压裂液体系。考察了降阻剂的各项性能和滑溜水压裂液体系对岩心渗透伤害和裂缝导流能力伤害性能。试验结果表明:降阻剂具有较好降阻性能和携砂性能;该降阻剂配制的滑溜水压裂液对岩心渗透伤害率低、对支撑剂导流能力的伤害率低,对支撑剂导流能力的伤害恢复率达到95.8%;该降阻剂配制的滑溜水压裂液具有低摩阻和高弹性的特点,可以实施大液量、大排量、大砂量的施工。     

DR-1减阻剂相对减阻率影响因素分析

减阻剂对页岩气、煤层气和致密气等非常规油气资源的开发具有重要的意义,其在滑溜水压裂液体系中主要通过降低摩阻起到降低能耗、增加排量的作用.在现场使用中,配液用水的无机金属离子含量、减阻剂浓度和温度等因素会影响减阻剂的性能.本文考察了无机金属离子、减阻剂浓度和温度等因素对减阻剂减阻效果的影响.结果表明:温度升高导致DR-1...     

一种聚丙烯酰胺压裂液减阻剂的合成及性能分析

为了降低压裂施工摩阻,增大泵注排量,以丙烯酰胺、3-烯丙基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠和丙烯酸十八酯为原料,采用反相乳液聚合方式合成出聚丙烯酰胺压裂液减阻剂,用傅里叶红外光谱和扫描电镜对产物结构和形貌进行表征,考察了压裂液减阻剂的减阻性、溶解性、耐剪切性、粘弹性和配伍性等性能,实验结果表明：聚丙烯酰胺乳液被成功合成,该乳液的固含量为29.6%,粘均分子量为8.5×10５g/mol,乳液粘度为1800mPa.s;在剪切速率为6.8m/s时,乳液溶解时间为48s;在剪切速率为10m/s,剪切时间为300s时,减阻率保持在70%,耐剪切性能较好;在室温下、剪切速率为10m/s、质量分数为1g/L时,压裂液减阻剂的减阻率为78%,减阻率随着减阻剂质量分数的增大先逐渐增大后保持平衡;粘弹性测试表明聚合物属于粘弹性结构流体,在剪切频率为1Hz,应力变化为5%时,体系的储能模量大于耗能模量且保持稳定;配伍性测试中表明在剪切速率10m/s、质量分数为1g/L、温度为80℃和矿化度为20000mg/L时,聚合物减阻率为53%,助排剂和黏土稳定剂对减阻剂无影响。     

国内外滑溜水减阻剂研究进展

滑溜水压裂技术是非常规油气增产应用最为广泛的技术之一.加入减阻剂改善流体的流变性,能有效降低压裂液在流动时产生的湍流摩擦阻力,达到降压增注的施工要求.深入调研了国内外滑溜水减阻剂的研究进展,综述了传统聚合物与新型纳米减阻剂的研究进展与应用现状,分析了减阻效果影响因素,对后续的研究具有一定参考价值.     

油溶性减阻剂三元共聚物的合成和表征

在管输油品中加入减阻剂是提高管线输送能力的有效方法。利用本体聚合法,在齐格勒 纳塔催化体系下,对1 辛烯/1 癸烯/1 十二烯进行三元共聚,用室内模拟环道评价装置测定了聚合物的减阻率,采用正交试验法考察了不同的聚合条件对减阻率的影响。结果表明,最适宜的反应条件如下：V（1 辛烯）∶V（1 癸烯）∶V（1 十二烯）为1∶4∶5,主催化剂TiCl4/MgCl2用量015 g,助催化剂三异丁基铝（TIBA）用量15 mL时,减阻率达到5325％。用乌氏黏度计测定聚合物的特性黏数并关联Mark Houwink方程计算出黏均相对分子质量为6 629 759,通过IR、XRD和1H NMR对聚合物进行表征,证明该方法所得聚合物聚合度较高,具有工业价值。     

疏水缔合聚丙烯酰胺作为滑溜水压裂液减阻剂的应用性能研究

以丙烯酰胺、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸作为亲水单体,再引入疏水单体R-8,使用水溶液聚合,获得了低摩阻、高粘弹性的疏水性缔合聚合物DR-8,用FTIR表征结构,分别通过管路摩阻测试系统和流变仪测试了DR-8在不同条件下的减阻性能及流变性能。结果表明,合成的聚合物与预期产品结构一致,当流速为3 m/s、浓度为1.2 g/L时,DR-8的减阻率为75.5%,具有良好的减阻性能,同时具有良好的黏弹性,能够满足非常规油气藏体积压裂、大排量施工、降低摩阻的要求,而且在载砂量方面明显优于常规滑溜水压裂液。     

疏水缔合聚丙烯酰胺作为滑溜水压裂液减阻剂的应用性能研究

以丙烯酰胺、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸作为亲水单体,再引入疏水单体R-8,使用水溶液聚合,获得了低摩阻、高粘弹性的疏水性缔合聚合物DR-8,用FTIR表征结构,分别通过管路摩阻测试系统和流变仪测试了DR-8在不同条件下的减阻性能及流变性能。结果表明,合成的聚合物与预期产品结构一致,当流速为3 m/s、浓度为1.2 g/L时,DR-8的减阻率为75.5%,具有良好的减阻性能,同时具有良好的黏弹性,能够满足非常规油气藏体积压裂、大排量施工、降低摩阻的要求,而且在载砂量方面明显优于常规滑溜水压裂液。     

油溶性减阻剂的研究进展

油溶性减阻剂是一种用于油品输送的化学添加剂,可减小油品在管道中的阻力,起到节能作用。文章介绍了油溶性减阻剂的合成,重点介绍油溶性减阻剂后处理的条件、步骤,和减阻剂的几种不同后处理方法。最后介绍了减阻效果的影响因素,并简介了减阻剂的减阻机理。     

长链α-烯烃本体聚合制备油溶性减阻剂的研究

以负载型TiCl4/MgCl2为引发体系,在微正压条件下采用本体聚合法引长链α-烯烃聚合,制备高减阻性能的油溶性减阻剂(DRA).采用正交试验法考察了各项因素对聚合反应的影响,最终确定最优化的工艺条件.聚合物环道减阻测试的结果表明,在环道中添加的质量浓度为0.01 kg/m3时,减阻率高达55％.用乌氏粘度计测定了特性...     

油品减阻剂减阻机理及其效果预测研究现状

从减阻机理、减阻率预测和数值模拟3个方面介绍了目前主流的聚合物减阻机理、现场对减阻率预测存在的问题与难点和数值模拟减阻过程的短板,总结了减阻剂的研究现状与存在的问题,为实现减阻剂高效合理的利用指明了研究方向。     

长侧链聚α烯烃减阻剂的合成与性能研究

以Ziegler-Natta催化剂TiCl4/Al(i-Bu)3为催化体系，己烯、辛烯、癸烯和十二烯四种长链α-烯烃为聚合单体，制备得到超高相对分子质量聚烯烃减阻剂。考察了聚合反应条件对聚合物相对分子质量的影响，以及单体侧链长度对聚合物结晶性和减阻性能的影响。结果表明：最佳聚合条件为，主催化剂TiCl4浓度为5.2×10-4mol/L，聚合单体与环己烷体积比为1:1，反应时间至少为1440mins（24h）， 此 时聚合产物重均相对分子质量达到3.50×106；通过13C NMR对聚合物进行分子结构表征，证明聚合完全且为目标产物；DSC曲线和XRD谱图表明，随着聚烯烃的侧链长度增加，聚合物结晶性增强， 影 响聚合物减阻剂溶解性。采用旋转圆盘测试方法表征了聚合物减阻率结果表明，在相同相对分子质量条件下，随着聚合物的侧链长度增加，减阻率明显提高。     

FLICK减阻剂低温低伤害滑溜水研究与现场应用

EYY1HF井是位于黄陵背斜的一口评价井,试气目的层为寒武系水井沱组一段,地层压力系数1.0～1.1,目的层温度55℃,属于常压低温页岩气井。在压裂改造过程中要求滑溜水中高分子聚合物在储层温度下可降解,压后具有较低的表面张力及较少的残渣,利于压后返排,减少储层伤害;此外,要求滑溜水黏度可调,可实现"变黏"压裂,提高裂缝复杂性。针对上述要求,开展了减阻剂、助排剂、黏土稳定剂及聚合物降解剂等添加剂研究及性能评价,通过配伍性实验及综合性能评价形成了FLICK减阻剂低温低伤害滑溜水体系。该体系减阻率70%,表面张力28 mN/m,毛细管吸收时间(CST)比值1.5,膨胀体积3 mL,在20℃条件下降解液黏度2 mPa·s,降解后分子量10 000,应用结果表明,该体系可以满足常压低温页岩气藏体积压裂的需求。     

高分子量乳液型减阻剂的合成及评价

采用反相乳液聚合方法制备了一种用于滑溜水压裂液的高分子量乳液型减阻剂。考察了复合乳化剂对乳液减阻剂稳定性的影响,研究了乳化剂含量、聚合温度和引发剂浓度对减阻剂分子量的影响,分析了减阻剂的分子结构、乳液粒径大小分布和减阻效率。实验结果表明:m(Span80)∶m(Tween80)∶m(OP-10)=20∶2∶1时乳液最为稳定;在18℃、乳化剂在油相中质量分数为15%、引发剂质量为单体质量的0.015%时,得到分子量达1.8×107g/mol的稳定乳液型减阻剂。在清水中加入0.05%的减阻剂,减阻率高达62.8%。