本文關(guān)鍵詞：一種抗高溫壓裂液稠化劑的研制　出處：《西南石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：水力壓裂是油氣井增產(chǎn)、注水井增注的一項(xiàng)重要措施。在壓裂施工過(guò)程中,壓裂液起著攜帶支撐劑、傳遞地面壓力以及產(chǎn)生新生裂縫的作用。稠化劑是用于水基壓裂液的主要添加劑,其性能的好壞將直接影響壓裂的效果。隨著油氣開(kāi)采深度增加,抗高溫壓裂液稠化劑的研制具有重要的研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、對(duì)苯乙烯磺酸鈉(PS)、陽(yáng)離子單體二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)為原料,以過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑,采用水溶液聚合方法,合成一種四元共聚物作為抗高溫壓裂液稠化劑LK。通過(guò)單因素法確定最佳合成條件:單體摩爾比為 AM:AA:PS:DMDAAC=9:1:0.1:0.4,單體濃度為 25%,pH=5,反應(yīng)溫度為50℃,引發(fā)劑過(guò)硫酸銨加量為單體總質(zhì)量的0.1%,反應(yīng)時(shí)間為24h;所得聚合物特性粘數(shù)達(dá)到1047mL/g。用紅外光譜儀、X射線衍射分析儀和熱差分析對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行表征,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所選用的單體進(jìn)行了有效共聚,稠化劑LK結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)的分子結(jié)構(gòu);稠化劑LK在300℃以?xún)?nèi)不會(huì)明顯分解,可以在較高的溫度范圍內(nèi)使用。研究了稠化劑LK溶液的基本性能和所配置壓裂液的綜合性能,結(jié)果表明稠化劑LK具有良好的溶解性、增稠能力和抗鹽性;用有機(jī)鋯交聯(lián)劑SD交聯(lián),當(dāng)交聯(lián)比為100:0.5,pH為4時(shí),交聯(lián)粘度在950mPa·s以上,交聯(lián)壓裂液具有較好的挑掛性能。對(duì)稠化劑LK所配置壓裂液體系的黏彈性、耐溫耐剪切性能、懸砂性、破膠性以及濾失性能進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該壓裂液屬于中等強(qiáng)度凍膠,具有良好的粘彈性;其耐溫耐剪切能力達(dá)到180℃,剪切2h后粘度保留值大于114mPa·s;在90℃下石英砂的沉降速度為0.24mm/min,表明壓裂液體系具有良好的耐溫耐剪切能力、懸砂能力;壓裂液破膠后表界面張力以及180℃下濾失性能均滿足壓裂施工要求。采用熱差分析、TOC化學(xué)分析、SEM等手段,研究了壓裂液的抗溫和懸砂機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:稠化劑高分子以抗溫C-Cσ鍵為主鏈,以強(qiáng)的水化能力-SO3-為抗溫功能基團(tuán),且-SO3-與主鏈碳原子直接相連,避免了其在高溫環(huán)境中斷裂和脫落,從而使稠化劑高分子具有較強(qiáng)的抗溫性能;通過(guò)對(duì)基液和交聯(lián)壓裂液進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)分析對(duì)比,表明交聯(lián)劑通過(guò)化學(xué)鍵進(jìn)行交聯(lián),使稠化劑分之間的交聯(lián)點(diǎn)和交聯(lián)強(qiáng)度大大增加,交聯(lián)性結(jié)構(gòu)明顯,從而使壓裂液具有良好的抗溫性能。膜狀結(jié)構(gòu)阻止支撐劑下沉、褶皺結(jié)構(gòu)形成喉道阻止支撐劑下沉、絲狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)降低支撐劑下沉速度、電荷吸引作用降低支撐劑下沉速度是使壓裂液具有較強(qiáng)攜砂能力的主要因素。綜上所述,稠化劑LK具有良好的增稠能力和抗鹽性能,與有機(jī)鋯交聯(lián)劑交聯(lián)形成的壓裂液體系抗溫能力強(qiáng),綜合性能良好,有較好的實(shí)際應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TE357.12

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本文編號(hào)：1329500