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%。

高纯度甲缩醛的制备方法

采用实验室常用仪器搭建的反应精馏装置,在硫酸催化甲醇与多聚甲醛制备甲缩醛的过程中,考察了原料配比、加热温度、催化剂用量、反应时间等对甲醇转化率、甲缩醛产率及制备甲缩醛纯度的影响,并通过正交实验得出了最优甲缩醛制备条件:n(甲醇)/n(多聚甲醛)=1.9,加热温度为70℃,反应时间2.75 h,催化剂加入量为甲醇体积的3.5%时,甲醇转化率达99.32%,甲缩醛产率99.88%,所制得甲缩醛的质量分数为96.88%,甲醇质量分数为3.11%,水的质量分数小于0.01%。

聚氧乙烯基型降滤失剂SJ-1的合成与性能评价

采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)与具有大分子侧链聚氧乙烯基(C2H4O)n的烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)三元共聚得到钻井液用降滤失剂SJ-1,并对其进行了性能评价。通过单因素实验优化得到最佳合成方案为:单体质量分数为15%,反应温度控制在60℃,引发剂质量分数为0.2%,n(AM)∶n(AMPS)∶n(APEG)=14∶5∶1。通过红外光谱表征可知,所合成的聚合物结构和预计的结构一致。性能评价表明,所合成的聚合物具有较好的抗温能力(200℃),在盐质量分数为30%的盐水泥浆中仍具有较好的降失水能力。

稠油催化改质降黏的实验研究

制备了4种油溶性过渡金属石油酸盐催化剂,进行了室内稠油催化改质降黏实验,评选出了最优催化剂及其最佳反应条件。结果表明,在石油酸铁质量分数为0.12%、改质温度365℃、改质时间40 min的条件下,可使鲁克沁稠油黏度从17 460降至125 mPa·s,降黏率达99.28%。改质稠油饱和分增加了17.61%,胶质减少了18.55%,350、500℃以下馏分分别增加了9.82%、29.45%。改质油轻组分的增加便于稠油降黏和管输,降低了能耗。

抗盐抗高温强抑制性降滤失剂SN-K的合成与评价

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)和二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)为聚合单体,过硫酸铵-亚硫酸氢钠为氧化还原引发体系,通过水溶液聚合得到一种新型抗盐、抗高温、强抑制钻井液降滤失剂SN-K。通过单因素实验确定了最佳单体配比n(AM)∶n(AMPS)∶n(AA)∶n(DMDAAC)=1∶2∶2∶1,反应温度65℃,反应时间4 h,w(单体)=20%(以水溶液的总质量计,下同),w(引发剂)=0.5%(以单体总质量为基准,下同)。采用KOH调节聚合体系pH,引入强抑制性离子K+,并对SN-K进行性能评价。结果表明:在盐水钻井液中,w(SN-K)=3.0%(以钻井液总质量为基准,下同)时,经180℃高温老化16 h后,SN-K仍具有良好的降滤失效果,FLAPI=8.4 m L,没有添加SN-K的钻井液基浆的FLAPI=82.0 m L;泥页岩滚动回收实验表明:当w(SN-K)=1.0%时,岩屑相对岩心回收率(R*)为94.4%,远远超过KCl体系中w(KCl)=3.0%时的77.3%;利用SEM对添加SN-K的钻井液高温高压滤饼进行了微观表征,结果显示其具有致密的网架结构。

低浓度胍胶压裂液有机硼交联剂YJ-P的合成与应用

该文通过考察压裂液的悬砂时间确定了合成反应中硼砂用量、配位剂组分质量比、溶剂组分质量比对有机硼交联剂YJ-P交联低浓度胍胶压裂液携砂性能的影响,并通过动态流变研究压裂体系的黏弹性。结果表明,硼砂质量分数25%(即硼砂质量占交联剂质量的百分数,下同),配位剂m(葡萄糖):m(乙二醇)=1:1.5,溶剂m(丙三醇):m(水)=6:1,交联剂质量分数为1.2%(即交联剂质量占压裂液质量的百分数,下同)时,悬砂性能最优,悬砂时间达到了27 min/mm。确定反应时间4.0 h,反应温度80℃,改性有机硼交联剂对低浓度胍胶压裂液有良好的悬砂性。当胍胶的质量分数达0.2%时,剪切频率增加,动态模量增加,在角频率达10 rad/s时,G'>G″,且G'>0.1 Pa,压裂液有较好的黏弹性。

钻井液降滤失剂PAAS的制备及性能

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和对苯乙烯磺酸钠(SSS)为聚合单体,采用反相乳液聚合法制备了一种水基钻井液降滤失剂PAAS,通过正交实验确定了最佳合成条件,采用FTIR及EA(元素分析)对其结构进行了表征,采用TG-DTG对其耐温性进行了分析。通过钻井液流变性、滤失性及抑制性实验对降滤失剂PAAS应用性能进行了考察,并对其降滤失机理进行了推测。结果表明:PAAS具备良好的高温稳定性,各类功能基团在温度升至225℃时均未发生明显的热分解现象;钻井液流变性实验、老化实验及失水实验表明:w(PAAS)=1.5%(以体系总质量计,下同)时,钻井液流变性良好,动塑比(YP/PV)=0.30 Pa/(m Pa·s),高温160℃老化前后失水量分别为8.4 mL和10.2 mL。功能基团含量渐变实验、SEM和横向弛豫时间(T_2)结果表明:该降滤失剂主要通过吸附作用改善钻井液体系抗滤失性能。

一种疏水缔合聚合物的合成及溶液性能

将十八烷基-二甲基甲代烯丙基氯化铵(C18DMMAAC)作为疏水单体,与丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)在水溶液中通过自由基聚合得到疏水缔合聚合物HAPAM-18,通过1HNMR和红外光谱对其结构进行了表征。最佳的聚合反应条件为:n(AM)∶n(AA)∶n(C18DMMAAC)=74.94∶25∶0.06,AA的摩尔中和度为95%,单体总质量分数为20%,引发剂质量分数为0.05%(以单体总质量计),温度45℃,反应时间12 h。研究表明,聚合物溶液的临界缔合质量浓度为2 g/L;聚合物溶液对温度较为敏感,80℃时黏度保留率为70.93%;聚合物溶液仍为剪切变稀的假塑性流体,但表现出良好的抗剪切性能,剪切1 h后黏度保留率达115%;由于设计为含较多阴离子的聚合物,该聚合物的抗盐性较差。

两性疏水缔合聚丙烯酰胺的合成及性能

以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基八烷基磺酸(HAMC8S)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为单体,合成了含有疏水碳链、磺酸基以及季铵盐等活性基团的两性疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)AA/AM/HAMC8S/DMDAAC,相对分子质量(简称分子量,下同)为5.5×106,并通过红外光谱和1HNMR对其结构进行了表征。最佳反应条件为:w(总单体)=30%,w(引发剂)=0.10%(以单体总质量计),反应温度为55℃,反应时间为5 h,产率为84%。同时研究表明,温度为80℃时,黏度保留率达66%以上;盐度为8%时,黏度保留率达75%以上;剪切作用时间为240 min时,黏度有所增加,这些性能都远高于相同条件下均聚聚丙烯酰胺(HPAM)黏度保留值。

蜡油降凝剂PMST的合成及其降凝效果

以马来酸酐、混合醇和苯乙烯为原料合成了马来酸混合酯-苯乙烯共聚物(PMST)蜡油降凝剂,适宜的酯化条件为:n(混合醇)∶n(马来酸酐)=2∶1,催化剂质量分数1.5%,溶剂质量分数20%,酯化时间3 h;聚合条件:n(苯乙烯)∶n(马来酸混合酯)=1∶1,溶剂质量分数50%,引发剂质量分数1.5%,聚合温度80℃,聚合时间3 h。用红外及核磁分析确证了产物结构。PMST的添加量为0.4%(以蜡油质量计),热处理温度为70℃时,可使实验用蜡油凝点降低26℃,实现高凝点蜡油在常温乃至低温具有较好的流动性。

支链聚醚原油破乳剂的合成与表征

以聚氧乙烯聚氧丙烯环氧基醚和聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚为支链,聚硅氧烷为主链,在异丙醇溶剂下,以氯铂酸为催化剂,通过硅氢加成反应,合成出聚醚聚硅氧烷类原油破乳剂。得到较佳的合成条件为:n(环氧醚)∶n(甲基醚)=1∶1,n(硅氢键)∶n(双键)=1∶1.15,反应温度105℃,反应时间5 h,催化剂用量30μg/g(相对于反应物总质量)和溶剂用量40%(以原料总质量计),在该条件下转化率达到92.62%,并通过FTIR和1HNMR对产物的分子结构进行了表征,谱图分析证明合成了预期产物。表面张力仪测定了其临界胶束质量浓度为0.7 g/L,最低表面张力24.2 mN/m。该破乳剂在破乳温度70℃,用量为100 mg/L条件下,对延长石油永平原油的脱水率达到88.42%,具有较好的破乳性能。

三次采油用耐温耐盐表面活性剂BHJ-2的研究

针对碳酸盐岩油藏具有高温、高矿化度的特点,研制出适合该类型油藏三次采油用耐温耐盐型表面活性剂BHJ-2。考察了其耐温耐盐性、界面活性、润湿性能、吸附性能、洗油效率、驱油效率等;结果表明,BHJ-2耐温达140℃,耐盐达2.33×10~5mg/L,吸附损失为0.574 mg/g油砂,可将油-地层水-岩石接触角由亲油性109.6°转变为亲水性61.4°。在140℃高温条件下老化30 d后,界面活性和洗油效率基本不变,油水界面张力为0.576 m N/m,静态洗油效率达到83.7%,可提高驱替效率36.7%,研究表明,BHJ-2可适用于高温高矿化度条件的亲油性碳酸盐岩油藏。

煤基石脑油萃取脱芳制备溶剂油工艺研究

以中低温煤焦油加氢生成的石脑油(煤基石脑油)为原料,在萃取温度40℃、萃取剂和原料体积比(剂油比)1.5∶1、萃取时间5 min、分相时间20 min的工艺条件下,探究不同萃取剂对液-液萃取脱芳效果的影响,其中复合萃取剂V(二甲基亚砜,DMSO)∶V(N,N-二甲基甲酰胺,DMF)=9∶1时脱芳效果较好,然后选择此萃取剂研究各工艺过程参数对脱芳效果的影响。通过单因素考察和响应面分析得到液-液萃取脱芳的最优工艺条件为:萃取温度为44.48℃,单级剂油比为1.69∶1,萃取时间为5.30 min,分相时间为10 min,在此工艺条件下,经5级错流萃取,原料的芳烃脱除率可达(89.51±0.03)%,溶剂油收率为(73.33±0.03)%。

绝热反应合成AM/AMPS共聚物及其性能

选用过硫酸铵〔(NH4)2S2O8〕和亚硫酸氢钠(NaHSO3)为氧化-还原引发体系,以N,N,N',N'-四甲基乙二胺(TMEDA)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)和尿素为助剂,采用水溶液绝热反应合成丙烯酰胺(AM)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚物,考察了AM与AMPS绝热共聚合的放热过程,并对共聚物的结构和主要性能进行了考察。结果表明,降低引发温度和减小引发剂用量,有利于聚合物分子链的增长,合成的共聚物溶解性好,相对分子质量达2 500万;在95℃、采用新鲜污水配制共聚物溶液,60 d的黏度保留率达84.2%,模拟油藏条件进行驱油效果评价,可提高原油采收率达17.38%。

聚丙烯酰胺压裂液流变行为影响因素研究

通过考察聚丙烯酰胺(PAM)压裂液质量分数,温度,pH及金属离子研究了聚丙烯酰胺压裂液的黏度。结果表明,增加PAM质量分数,压裂液黏度上升,非牛顿性增强,质量分数1.0%PAM压裂液黏度可达到施工要求;温度升高,压裂液黏度下降,非牛顿性减弱;改变PAM压裂液的pH环境也可造成黏度下降;金属离子对PAM黏度影响从大到小顺序依次为Mg2+>Ca2+>Na+>K+,符合扩散电层理论。静态悬砂实验表明,聚丙烯酰胺压裂液在质量分数为1.0%及60℃时,悬砂沉降速度达14.88 min/cm,能满足压裂液携砂标准。

用于油井水泥的JAS型无皂胶乳的合成及性能

采用无皂乳液聚合法,合成以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(n-BA)为单体,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为乳化剂的无皂乳液JAS。通过粒径分析、Zeta电位、透射电镜及热重分析方法,考察了AMPS用量对乳液粒径分布、Zeta电位值以及乳液热稳定性等的影响。该乳液无需加入稳定剂,即可用于油井水泥,制成JAS胶乳水泥。JAS胶乳水泥石养护72 h的抗压强度和胶结强度与基浆水泥石的抗压强度和胶结强度相比,分别提高13.35 MPa和1.15 MPa。这说明JAS乳液可以显著地改善油井水泥的性能。

含吡啶结构丙烯酰胺共聚物的合成及性能

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、N-烯丙基油酰胺(NAE)和3-烯丙胺基羰基-1-乙基吡啶溴化铵([mAEPy]Br)为单体,采用氧化还原引发体系,制备了一种含吡啶离子液体结构疏水缔合聚合物驱油剂AM/AA/NAE/[m-AEPy]Br。对共聚物进行了红外、核磁表征,并测定了其增黏性、剪切稀释性、耐温抗盐性,对其提高采收率能力进行了评价。结果表明:2 000 mg/L的共聚物溶液表观黏度可达510.3 m Pa·s;在剪切速率为510 s-1下,其表观黏度为27.2 m Pa·s,且在90℃时其表观黏度为42.8 m Pa·s;在10 000 mg/L NaCl、1 500 mg/L MgCl_2和1 500 mg/L CaCl_2溶液中,其表观黏度分别为21.8、27.4和27.0 m Pa·s;在模拟驱油实验中,共聚物溶液的采收率提高了11.4%。

一种具有优良抑制性能降滤失剂的合成与评价

采用水溶液聚合的方法,合成一种两性离子三元共聚物,用于钻井泥浆。所用单体分别为丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)。通过单因素变量考察确定反应的最佳条件为:单体质量分数为25%,引发剂〔过硫酸铵(APS)和亚硫酸氢钠(SS)〕的用量为0.5%(以单体质量计),反应温度60℃,单体n(AM)∶n(DMDAAC)∶n(SSS)=8∶1∶1,反应时间为6 h。对产物进行了红外光谱分析,与设计的一致,并进行了性能评价。结果表明,该产物具有良好的降滤失效果,常温中压下API为7 mL,抑制效果很明显,具有一定推广价值。

聚硅氧烷稠油破乳剂的合成与表征

以甲基封端聚醚、自制低含氢硅油和丙烯酸壬基酚聚氧乙烯聚氧丙烯酯为原料,在氯铂酸的催化下合成了一种聚硅氧烷稠油破乳剂。通过红外光谱和核磁共振氢谱对其进行了表征。考察了反应温度、反应时间、物料比和催化剂用量对反应转化率的影响,最佳工艺条件为:反应温度95℃,反应时间7 h,n(Si—H)∶n(CC)=1.0∶1.2,催化剂用量占总反应物的质量分数为40μg/g,反应转化率达到92.86%。性能测试表明,在最佳条件下合成的破乳剂对稠油具有较好的破乳效果。

一种温敏性酸液稠化剂的合成及性能

将丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)及带长链温敏基团的烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)进行自由基共聚,制备出一种新型温敏性酸液稠化剂P(AM-DMC-APEG),并得到最佳合成条件:单体质量分数40%,单体摩尔比n(APEG)∶n(AM)∶n(DMC)=1∶20∶2,w(引发剂)=0.08%,聚合温度70℃,聚合时间3.5 h。采用红外光谱和静态光散射对P(AM-DMC-APEG)的结构与相对分子质量进行了表征;并对稠化剂的温敏性能和缓速性能作出评价。结果表明,该研究所合成的稠化剂P(AM-DMC-APEG)的温敏性能稳定,并具有良好的缓速效果。