本文關鍵詞：一種壓裂液用疏水締合稠化劑的制備及性能評價

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【摘要】：隨著油氣田勘探開發(fā)的不斷發(fā)展,水力壓裂作為一項重要的儲層改造技術,在油氣增產方面發(fā)揮著越來越重要的作用。稠化劑作為壓裂體系中的主體添加劑,其性能的優(yōu)劣直接關乎著壓裂施工效果的好壞。本文以研制具有耐溫抗剪切、粘彈性好、無殘渣、低傷害等優(yōu)勢的壓裂液稠化劑為出發(fā)點,設計并制備了一種性能優(yōu)良的壓裂液稠化劑PAAD-16。以N,N-二甲基-1,3-丙二胺、甲基丙烯酸甲酯(MMA)為原料,通過酯交換反應制得了中間體二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA),將該中間體與溴代十六烷反應,得到了一種疏水單體二甲基十六烷基(2-甲基丙烯酰胺基丙基)溴化銨(DHAB),并對中間體和疏水單體進行了IR和1HNMR表征；然后以得到的DHAB、丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)為單體,采用水溶液聚合法制備出了一種疏水締合聚合物PAAD-16,并通過單因素實驗確定了其最優(yōu)合成條件：引發(fā)劑加量為0.15%(以單體總質量計算),體系pH=7,單體總濃度為25.0%(質量分數(shù)),單體摩爾比n(AM):n(AMPS): n(DHAB)=89.8:10.0:0.2,反應溫度為70.0℃,反應時間為6.0h。對聚合反應產物進行了IR表征,驗證了合成產物與目標產物的一致性；通過粘濃曲線和熒光光譜法了探究出PAAD-16的締合濃度(CAC)為0.32%(質量分數(shù)1,同時其具有良好的耐溫抗鹽性,并通過與表面活性劑進行復配,確定了PAAD-16/SDBS復合體系壓裂液的最佳配方為：0.5%PAAD-16+0.03%SDBS+2%KCl;對PAAD-16/SDBS復合體系壓裂液進行了相關的性能測試,結果表明：PAAD-16/SDBS復合體系壓裂液最高使用溫度可達120℃,具有良好的抗溫性；通過持續(xù)高速剪切和交替剪切實驗可知,該壓裂體系具有良好的剪切稀釋性和剪切恢復性；通過流變測試可知,在0.01～10Hz范圍內,G'始終高于G",流型指數(shù)n值在0.1989～0.2295之間,稠度系數(shù)K值在16.39～24.62之間,說明該壓裂液屬于假塑性流體,且具有良好的粘彈性；通過沉降實驗可知該壓裂液體系能夠滿足攜砂的要求；同時,該壓裂液破膠后無殘渣,且破膠液的表觀黏度5mPa.s,表面張力27mN/m,界面張力1mN/m,返排容易,對儲層傷害小。
【關鍵詞】：疏水締合 稠化劑 表面活性劑 壓裂液
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE357.12
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 研究背景9
• 1.2 水力壓裂發(fā)展概述9-10
• 1.3 壓裂液的發(fā)展現(xiàn)狀10
• 1.4 水基壓裂液稠化劑10-11
• 1.5 合成聚合物類壓裂液稠化劑研究現(xiàn)狀11-13
• 1.6 疏水締合聚合物的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.6.1 疏水締合聚合物國內外發(fā)展概述13-14
• 1.6.2 疏水締合聚合物的制備方法14-15
• 1.6.3 疏水締合聚合物的結構15
• 1.6.4 疏水締合聚合物與表面活性劑的相互作用15-17
• 1.6.5 疏水締合聚合物/表面活性劑復合體系在壓裂中的應用17
• 1.7 論文的理論依據(jù)及研究內容17-19
• 1.7.1 論文的理論依據(jù)17
• 1.7.2 研究內容及方法17-19
• 第2章 疏水單體的合成19-31
• 2.1 中間體DMAPMA的制備19-25
• 2.1.1 實驗試劑及儀器19-20
• 2.1.2 DMAPMA的合成原理20
• 2.1.3 DMAPMA的制備20
• 2.1.4 DMAPMA的提純與產率計算20-21
• 2.1.5 DMAPMA的合成條件優(yōu)化21-23
• 2.1.6 DMAPMA的結構表征23-25
• 2.2 疏水單體DHAB的合成及表征25-30
• 2.2.1 實驗試劑及儀器25
• 2.2.2 DHAB的合成原理25-26
• 2.2.3 DHAB的制備26
• 2.2.4 DHAB的提純與產率計算26-27
• 2.2.5 疏水單體DHAB的合成條件優(yōu)化27-29
• 2.2.6 疏水單體DHAB的結構表征29-30
• 2.3 本章小節(jié)30-31
• 第3章 壓裂液用疏水締合聚合物的合成與表征31-45
• 3.1 聚合單體的選擇31-32
• 3.1.1 主鏈單體的選擇31
• 3.1.2 陰離子單體的選擇31-32
• 3.2 疏水締合聚合物PAAD-16的制備32-40
• 3.2.1 實驗試劑及儀器32
• 3.2.2 PAAD-16的制備原理32-33
• 3.2.3 PAAD-16的制備過程33
• 3.2.4 PAAD-16的提純與表觀黏度測定33-34
• 3.2.5 PAAD-16的合成條件優(yōu)化34-40
• 3.3 疏水締合聚合物PAAD-16的結構表征40-44
• 3.3.1 PAAD-16的紅外表征40-41
• 3.3.2 PAAD-16特性粘數(shù)測定及粘均分子量41-44
• 3.4 本章小結44-45
• 第4章 PAAD-16的溶液性能研究45-55
• 4.1 實驗試劑及儀器45
• 4.2 PAAD-16濃度與溶液表觀黏度的關系45-46
• 4.3 溫度與PAAD-16溶液表觀黏度的關系46-47
• 4.4 鹽與PAAD-16溶液表觀黏度的關系47-49
• 4.4.1 NaCl對PAAD-16溶液表觀黏度的影響47-48
• 4.4.2 CaCl_2對PAAD-16溶液表觀黏度的影響48-49
• 4.5 表面活性劑類型與PAAD-16溶液表觀黏度的關系49-50
• 4.6 與粘土穩(wěn)定劑的配伍性研究50-51
• 4.7 PAAD-16的加量與復合體系表觀黏度的關系51-52
• 4.8 PAAD-16溶液的微觀結構研究52-54
• 4.8.1 熒光光譜法52-53
• 4.8.2 掃描電鏡觀察PAAD-16溶液的微觀結構53-54
• 4.9 本章小結54-55
• 第5章 PAAD-16/SDBS復合體系壓裂液的性能評價55-65
• 5.1 耐溫抗剪切測試55-56
• 5.1.1 實驗方法55-56
• 5.1.2 實驗結果與討論56
• 5.2 剪切對壓裂液的影響56-58
• 5.3 流變性及流變參數(shù)測定58-59
• 5.3.1 實驗方法58
• 5.3.2 實驗結果與討論58-59
• 5.4 壓裂液的粘彈性測試59-60
• 5.5 壓裂液的攜砂性測試60-61
• 5.6 壓裂液的破膠性能測試61-63
• 5.6.1 壓裂液破膠實驗62-63
• 5.6.2 破膠液的表/界面張力63
• 5.7 破膠液殘渣含量測定63-64
• 5.8 破膠液與地層水的配伍性64
• 5.9 本章小結64-65
• 第6章 結論與建議65-67
• 6.1 結論65
• 6.2 建議65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-73
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果73

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