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油气田长效粘土稳定剂的研究及性能评价

作　者: 孙川
导　师: 马喜平
学　校: 西南石油大学
专　业: 应用化学
关键词: 粘土稳定剂长效性阳离子季铵盐性能评价
分类号: TE39
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

粘土矿物广泛存在于油气层中。当油田开采作业的外界流体与油气层中的粘土矿物不配伍时,这些粘土矿物就会发生水化膨胀与分散运移,从而堵塞油气通道,使油气层的渗透率降至很低,严重的时候可以堵死油气层。为了降低和抑制粘土矿物对油气层的损害,本文从提高粘土稳定剂的防膨性与长效性等出发,选用环氧氯丙烷和二甲胺共聚,并与乙二胺交联,合成了一种新型的季铵盐型阳离子粘土稳定剂。并分别讨论了反应温度、反应时间、单体配比、引发剂加量及交联剂加量等聚合条件对产物的防膨率的影响,得出了最佳合成的方案。聚合体系的反应时间t=6h、反应温度T=45℃、单体摩尔配比(环氧氯丙烷：二甲胺)为1：1.2、引发剂用量(相对于单体质量)0.11%、交联剂(乙二胺)加量0.5%。实验结果表明：最佳合成方案产物的加量为2%时,.其防膨率可以达到93.4%。通过红外光谱对产物结构的表征知道,有季铵盐型阳离子聚合物的存在。根据中华人民共和国石油天然气行业标“SY/T5971-94,注水用粘土稳定剂性能评价方法”与“SY/T5762-1995,酸化压裂用粘土稳定剂性能评价方法”对产品进行了评价。结果表明产物对粘土水化膨胀的抑制具有持久性；有较好的耐温性与抗盐性；与常规酸和标准盐水有较好的配伍性；可以在压裂液及其添加剂中正常使用；并且产物与无机盐NH4Cl的复配具有更好的防膨效果,大大的减少了聚合物的用量,从而减小了施工过程中聚合物残渣对储层造成的潜在伤害,所以具有很好的开发前景。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-25
  1.1 粘土矿物引起的储层损害原因分析  8-20
    1.1.1 粘土矿物的电化学性能  8-12
    1.1.2 粘土矿物的吸附水性质与水化的过程  12-13
    1.1.3 粘土矿物类型、含量及其产状与储层损害的关系  13-18
    1.1.4 粘土矿物引起水敏与酸敏损害机理  18-20
  1.2 粘土稳定剂的应用现状及发展趋势  20-25
    1.2.1 无机盐类粘土稳定剂  20-21
    1.2.2 无机多核聚合物类粘土稳定剂  21
    1.2.3 阳离子表面活性剂类粘土稳定剂  21-22
    1.2.4 阳离子聚合物类粘土稳定剂  22-23
    1.2.5 粘土稳定剂的发展趋势  23-25
2 本论文的单体筛选及论文主要内容  25-29
  2.1 粘土稳定剂的生产与性能要求  25
  2.2 粘土稳定剂分子设计思路  25
  2.3 阳离子单体筛选  25-27
  2.4 研究目标  27
  2.5 本文的技术路线  27
  2.6 主要内容  27-29
3 实验部分  29-36
  3.1 试剂与仪器  29
    3.1.1 主要试剂  29
    3.1.2 主要仪器  29
  3.2 聚合物的合成方法  29-34
    3.2.1 实验聚合反应原理  29-31
    3.2.2 聚合方法的选择  31
    3.2.3 实验聚合条件的设定  31-32
    3.2.4 聚合流程图  32-33
    3.2.5 自由基聚合反应机理  33-34
  3.3 聚合物的参数表征  34-36
    3.3.1 离心法测定防膨率  34-35
    3.3.2 红外光谱分析  35-36
4 环氧氯丙烷与二甲胺的合成研究  36-43
  4.1 正交实验及结果分析  36-37
  4.2 聚合条件单因素对聚合物防彭率的影响  37-42
    4.2.1 反应温度对共聚物防膨率的影响  38
    4.2.2 反应时间对共聚物防膨率的影响  38-39
    4.2.3 反应物摩尔比对共聚物防膨率的影响  39-40
    4.2.4 引发剂浓度对共聚物防膨率的影响  40-41
    4.2.5 交联剂加量对共聚物防膨率的影响  41-42
  4.3 聚合物红外谱图分析  42-43
5 粘土稳定剂在注水方面的性能评价  43-50
  5.1 实验药品与仪器  43
    5.1.1 实验仪器  43
    5.1.2 实验药品  43
  5.2 聚合物性能评价  43-50
    5.2.1 聚合物产品基本物性  43-44
    5.2.2 粘土稳定剂浓度与防膨率的关系  44
    5.2.3 岩心颗粒静态失重回收法  44-45
    5.2.4 岩心颗粒动态失重回收法  45-46
    5.2.5 页岩膨胀实验  46
    5.2.6 与无机盐的复配实验  46-47
    5.2.7 耐水洗抗冲刷性能评价  47-48
    5.2.8 粘土水化后的稳定性实验  48
    5.2.9 热稳定性实验  48-49
    5.2.10 配伍性实验  49-50
6 粘土稳定剂在酸化方面的性能评价  50-54
  6.1 仪器与材料  50
  6.2 酸化压裂方面的性能评价  50-54
    6.2.1 酸溶性测定  50
    6.2.2 对压裂液表观粘度的影响  50-52
    6.2.3 与压裂液其它添加剂的配伍性  52
    6.2.4 与酸液的配伍性  52-53
    6.2.5 产物的缓蚀性能  53-54
7 粘土稳定剂的作用机理解释  54-57
  7.1 粘土稳定机理  54-55
  7.2 抗温耐水解机理  55-56
  7.3 耐盐机理  56
  7.4 缓蚀机理  56-57
8 结论与建议  57-59
  8.1 结论  57-58
  8.2 建议  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-65
附录硕士期间发表论文情况  65

油气田长效粘土稳定剂的研究及性能评价

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