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石油开采酸液稠化剂的合成及构效研究

作　者: 陈蔚
导　师: 杨敬一
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: 酸化压裂 稠化剂 丙稀酰胺 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸 β-环糊精
分类号: TE39
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


酸化压裂技术是提高低渗透油田开发效果,实现油田稳产、增产目的的有效措施。在酸液中添加稠化剂提高酸液粘度,延缓酸与岩石反应速度是提高碳酸盐含油储层产能最有效的手段,因此开展稠化剂研究具有重要意义。论文以丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸为原料合成二元聚合物(CW-Ⅱ),在此基础上引入丙烯酸、β—环糊精等单体对聚合物进行改性合成三元聚合物(CW-Ⅲ)和四元聚合物(CW-Ⅳ)作为稠化剂。实验结果表明以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、丙烯酸和β—环糊精按10：1：1：1(质量比)合成的CW-Ⅳ-2作为稠化剂在20%盐酸中添加量为2%时,在30℃时稠化酸粘度达到62mPa·s; 60℃和90℃热稳定性分别达到96.8%和87.1%；在120℃剪切力为170s-1条件下剪切60min后粘度仍保持30mPa·s,说明CW-Ⅳ-2具有较好的耐温抗热剪切稳定性。同时其还具有较好的抗盐性和对不同酸液的适应性,上述实验结果表明其性能优于二元、三元聚合物评稠化剂。采用IR,1H NMR、UV、Raman、TEM、热重分析、元素分析、分子量测量等方法对稠化剂CW-Ⅳ-2的分子结构进行了表征,初步探讨了稠化剂分子结构对其性能的影响。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 前言  10-25
  1.1 课题的背景及意义  10-11
  1.2 酸化压裂酸液体系研究进展  11-15
    1.2.1 酸化压裂酸液种类  11-13
    1.2.2 稠化酸体系研究进展  13-15
  1.3 稠化剂研究进展  15-22
    1.3.1 稠化剂的性能目标  15-16
    1.3.2 稠化剂的稠化机理  16
    1.3.3 稠化剂国内外研究进展  16-22
  1.4 本课题研究方案  22-25
第2章 实验方法  25-31
  2.1 稠化剂合成  25-27
    2.1.1 酸液稠化剂合成方案  25
    2.1.2 合成原料  25-26
    2.1.3 稠化剂合成步骤  26-27
  2.2 稠化剂的性能测定  27-29
    2.2.1 稠化酸的制备  27
    2.2.2 稠化酸粘度测定方法  27-28
    2.2.3 稠化酸之热稀释性  28
    2.2.4 稠化酸之耐热稳定性  28
    2.2.5 稠化酸的抗剪切稳定性  28-29
    2.2.6 稠化剂之抗盐性  29
  2.3 稠化剂分子结构的表征  29-31
    2.3.1 稠化剂分子量的测定  29-30
    2.3.2 稠化剂元素的分析  30
    2.3.3 稠化剂的红外光谱(IR)分析  30
    2.3.4 稠化剂的紫外光谱(UV)分析  30
    2.3.5 稠化剂的拉曼光谱(Raman)分析  30
    2.3.6 稠化剂的~1HNMR分析  30
    2.3.7 稠化剂的热重分析  30-31
第3章 结果讨论与分析  31-59
  3.1 稠化剂合成思路  31-33
  3.2　二元稠化剂CW-Ⅱ的合成及性能评价  33-39
    3.2.1 原料配比对CW-Ⅱ系列稠化剂性能的影响  33-34
    3.2.2 CW-Ⅱ-2稠化剂添加量对稠化酸性能的影响  34
    3.2.3 CW-Ⅱ-2稠化酸的热稳定性  34-35
    3.2.4 CW-Ⅱ-2稠化剂耐温抗剪切性能  35-37
    3.2.5 盐对稠化剂CW-Ⅱ-2性能的影响  37-38
    3.2.6 二元聚合物CW-Ⅱ-2分子量的测定  38
    3.2.7 二元聚合物CW-Ⅱ-2红外光谱分析  38-39
  3.3 三元稠化剂CW-Ⅲ(AM+AMPS+AA)的性能评价  39-46
    3.3.1 三元稠化剂CW-Ⅲ的合成  39
    3.3.2 加入不同AA时CW-Ⅲ在不同温度中的粘度测定  39-40
    3.3.3 AMPS加量不同时CW-Ⅲ的粘度测定  40-42
    3.3.4 CW-Ⅲ单体浓度对稠化剂粘度的影响  42
    3.3.5 CW-Ⅲ-2稠化酸的热稳定性  42
    3.3.6 CW-Ⅲ耐温抗剪切性能  42-45
    3.3.7 盐对稠化剂CW-Ⅲ-2物态变化的影响  45
    3.3.8 稠化剂CW-Ⅲ-2分子量的测定  45-46
    3.3.9 三元聚合物CW-Ⅲ-2红外光谱分析  46
  3.4 四元稠化剂CWⅣ(AM-AMPS-AA-(β-)CD)  46-53
    3.4.1 四元稠化剂CW-Ⅳ的合成  46-47
    3.4.2 改变环糊精的量对四元聚合物粘度性能的影响  47-48
    3.4.3 四元单体CW-Ⅳ浓度对稠化剂粘度的影响  48
    3.4.4 CW-Ⅳ-2稠化酸的热稳定性  48
    3.4.5 CW-Ⅳ-2耐温抗剪切性能  48-51
    3.4.6 盐对稠化剂CW-Ⅳ-2粘度的影响  51-52
    3.4.7 CW-Ⅳ-2在不同酸液(20%HCl、20%HCl+2%Hac)中粘温性  52-53
  3.5 稠化剂CW-Ⅳ-2的结构表征  53-57
    3.5.1 稠化剂CW-Ⅳ-2分子量的测定  53
    3.5.2 CW-Ⅳ-2元素分析  53
    3.5.3 四元聚合物CW-Ⅳ-2红外光谱分析  53-54
    3.5.4 四元聚合物CW-Ⅳ-2紫外光谱分析  54-55
    3.5.5 四元聚合物CW-Ⅳ-2核磁共振图谱分析  55
    3.5.6 四元聚合物CW-Ⅳ-2核磁共振图谱分析  55-56
    3.5.7 四元聚合物CW-Ⅳ-2透射电子显微镜图谱分析  56
    3.5.8 四元聚合物CW-Ⅳ-2热重分析  56-57
  3.6 二元、三元、四元酸液稠化剂的比较  57-59
第4章 结论  59-60
参考文献  60-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 油气田开发与开采 > 油田应用化学
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