相转移催化法合成羟丙基瓜尔胶

以氯化十六铵为催化剂,采用相转移催化法合成了羟丙基瓜尔胶,研究了碱化、相转移催化剂、醚化剂、pH值、反应温度、反应时间及搅拌速度的作用,得出最佳合成反应条件为：瓜尔胶3g、环氧丙烷1～2g、氯化十六铵0.4～0.5g、pH值10～10.5、反应温度45～50℃、反应时间3～4h。性能测定结果表明,所制备的羟丙基瓜尔胶黏度高,溶解速度、水不溶物含量、胶体透明度和稳定性等均明显优于瓜尔胶原粉。     

不同相对分子质量的APAM的制备及其动力黏度性质研究

以丙烯酰胺(AM)为原料合成了不同相对分子质量的聚丙烯酰胺(PAM).通过碱性水解反应制备了阴离子聚丙烯酰胺(APAM).采用胶体滴定法测定了APAM的水解度,考察了碱的用量、聚合物的相对分子质量对水解度的影响.探讨了温度、pH值、相对分子质量和水解度等因素对APAM动力黏度的影响,并根据实验结果进行了应用实验.研究结果表明:当酰胺基与碱的比例在1∶3时聚合物水解度达到60%,增加碱的用量,其最终水解度保持不变;水解度60%的APAM在温度为25℃、pH=8～10、相对分子质量172×104时的动力黏度达到13 400 mPa·s,将它应用于涂料中,其黏度从57 mPa·s上升至299.5 mPa·s.     

聚乙烯醇压裂液有机硼交联剂YL-J的合成及应用

合成了一种适用于聚乙烯醇压裂液的有机硼交联剂YL-J.确定最佳合成条件为:硼砂质量分数20％,丙三醇25％,二乙醇胺30％,氢氧化钠1％～5％,反应时间4.Oh,反应温度80℃.流变实验表明,交联剂YL-J与聚乙烯醇稠化剂交联产生的冻胶在80℃剪切速率为170 s-1下连续剪切3600s,压裂液黏度250 mPa·s.静态悬砂实验表明,该压裂液体系具有较好的携砂性,砂子的沉降速度低于0.18 mm/s.破胶实验表明,聚乙烯醇压裂液破胶液黏度为2.3 mPa·s,低于油田要求的10 mPa·s,残渣质量浓度为79 mg/L.实验结果表明,有机硼交联剂YL-J交联的聚乙烯醇压裂液完全能满足压裂现场施工的要求.     

皂荚瓜尔胶的提取及其性能

对皂荚种子中瓜尔胶的提取、含量、结构及其在不同浓度、pH值、剪切力作用下黏度的变化规律进行了试验。结果表明:种子中,内胚乳的含量为410.2 mg/g,内胚乳中瓜尔胶的含量为475.8 mg/g;用红外光谱设备测得其结构符合半乳甘露聚糖结构通式;瓜尔胶溶液的比浓黏度随浓度的升高而增加,瓜尔胶为非牛顿流体,其比浓黏度随剪切力的增大而显著减小;瓜尔胶溶液的特性黏度受pH值的影响甚微,在中性条件下其特性黏度最大。     

耐碱凝胶体系的研制与应用

研究了一种新型耐碱凝胶体系,开展了聚合物浓度、体系pH值、温度、稳定性等因素对耐碱调堵剂性能的影响实验。实验结果表明:凝胶体系在30℃-80℃条件下,成胶时间在2d-15d可控,pH值范围在7-14之间,成胶黏度(0.3-2.3)×104mPa.s,突破压力梯度4MPa/m。该技术在大庆采油一厂三元试验区进行了两口井现场试验,见到了较好的增油降水效果。     

油层水配制压裂液研究及性能评价

以油层水为基液,羟丙基胍胶为增稠剂,有机硼为交联剂,生物酶为破胶剂,研究出适用于不同温度的低温地层压裂液配方.确定稠化剂羟丙基胍胶的质量分数为0.4%,交联剂质量分数为0.5%.随着地层温度的升高,破胶剂生物酶的加量减少,25℃最佳质量浓度为100 mg/L,温度升至40℃时,生物酶最佳质量浓度仅50 mg/L.40℃条件下,该压裂液体系在170 s-1剪切速率下剪切30 min保留黏度大于50 mPa.s,测得破胶液黏度小于5 mPa.s.破胶液残渣质量浓度为450mg/L,残渣粒径平均值为2.8μm,岩心基质渗透率损害率为22.6%.     

N-月桂酰基谷氨酸钾/芥酸钾复合阴离子表面活性剂蠕虫状胶束及其性能研究

以N-月桂酰基谷氨酸钾（KLAD）、芥酸钾（KEU）及两者复合体系（KAU）为研究对象,分别考察了KCl及不同有机反离子对KLAD、KEU及KAU水溶液性能的影响,优化出KLAD/KCl、KEU/苄基三丙基氯化铵（BTAC）及KAU/BTAC/KCl3种黏弹性蠕虫状胶束体系. 通过表观黏度法研究了3种体系的耐温及耐剪切性能,并对各体系的破胶性能及携砂性能进行了评价. 结果表明,T=100℃时,KLAD/KCl及KEU/BTAC体系的表观黏度（η_a）仅为19.2和37.7mPa·s,而KAU/BTAC/KCl体系的η_a高达82.5mPa·s;T=100℃且连续剪切60min后,KLAD/KCl及KEU/BTAC体系的η_a分别降至14.0mPa·s和19.3mPa·s,而KAU/BTAC/KCl体系仍保持在52.9mPa·s以上. 携砂比为10%时,3种体系的沉降速度分别为0.294,0.113及0.067cm·min-1. KAU/BTAC/KCl体系耐较高温度、耐剪切,携砂性能优越. 有机反离子BTAC与无机反离子KCl对蠕虫状胶束具有较高表观黏度产生了协同效应.      

低伤害小分子瓜尔胶压裂液性能研究

华北油田致密储层属于低孔低渗储层,需要压裂改造才能投产,但储层厚度小,孔吼半径小,在压裂过程中应特别关注入井流体对储层的伤害问题。提出采用分子量为常规瓜尔胶一半的小分子瓜尔胶作为压裂液的稠化剂的方法,以降低压裂液高分子稠化剂对储层孔吼的堵塞的伤害,提高改造效果。优选了与小分子瓜尔胶匹配的分散剂、助排剂、黏土稳定剂,形成了适应华北油田致密储层的低伤害小分子瓜尔胶压裂液体系。该压裂液体系可以在5 min内完全溶胀;该压裂液体系在130℃温度下剪切2 h后,黏度保持在80 m Pa·s以上,满足携砂的要求;压裂液体系在90℃可在90 min内完全破胶,破胶液粒径小于10μm;对华北油田致密岩心伤害率小于16%,残渣含量小于10%,对支撑剂导流带的伤害小于15%。可满足华北油田致密储层的压裂要求。     

表面活性剂压裂液机理与携砂性能研究

用透射电镜和扫描电镜等多种实验手段,结合表面活性剂溶液的基础理论,通过对表面活性剂内外在宏观与微观关联性质的分析,研究并基本认清了表面活性剂压裂液的成胶机理和破胶机理;论证了表面活性剂压裂液以弹性携砂为主的机理,提出了用悬浮切力来表征表面活性剂压裂液携砂性能的新方法。实验结果表明:在100 s?1的剪切速率下,胍胶压裂液和表面活性剂压裂液最低携砂黏度分别为100 mPa.s和30 mPa.s,在同样剪切速率下表面活性剂压裂液的最低携砂黏度比胍胶压裂液小得多。     

含长碳链季铵盐的丙烯酰胺类共聚物的合成及其水溶液特性

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和二烯丙基长链烷基苄基溴化铵(DC_nAB,n=14, 16, 18)为单体,通过胶束聚合法制备含长碳链季铵盐的丙烯酰胺类共聚物PAMQ1、PAMQ2、PAMQ3。通过核磁共振氢谱和红外光谱对共聚物分子结构进行表征,通过热重分析仪和流变仪对共聚物的热稳定性和水溶液特性进行测试。结果表明：PAMQ1、PAMQ2、PAMQ3具有较高的热稳定性(主链的热失重温度均高于320℃)和表面活性以及较好的耐温、耐剪切和耐盐性能,且对水相有一定的增黏能力;80℃时溶液的表观黏度分别为40.0、43.7和50.8 mPa·s;剪切速率为200 s^-1时溶液的表观黏度分别为26.2、29.5和33.8 mPa·s;当NaCl和CaCl₂的质量浓度分别为200.0和30.0 g/L时,溶液的表观黏度最高分别保留至45.1和57.7 mPa·s;共聚物对稠油有一定乳化降黏能力,降黏率为78.2%～85.7%。季铵盐单体结构中长碳烷基链和苄基对共聚物性能具有显著影响。     

清洁泡沫自转向酸转向机理研究

通过室内实验评价了一种新型清洁泡沫自转向酸;并利用并联岩心分流试验装置进行分流实验,研究了岩心渗透率大小、级差以及温度对清洁泡沫自转向酸转向效果的影响。实验结果表明:在170 s-1剪切速率下,初始黏度为21 mPa·s,与碳酸盐岩反应后黏度最高升至273 mPa·s。当温度小于60℃时,温度对酸液体系泡沫半衰期的影响较小;但在温度高于60℃后,泡沫稳定性迅速下降,100℃时泡沫半衰期仅为2.9 min。随着并联岩心渗透率级差的增加,低渗岩心渗透率改造率逐渐降低,转向效果下降;在相同渗透率级差下,岩心渗透率越小转向效果越差;当温度大于60℃时,该酸液体系转向效果大幅度下降。     

微胶囊包裹化学生热体系与压裂液的配伍性研究

讨论了NH4Cl-NaNO2-草酸微胶囊(反应催化剂)生热体系与羟丙基瓜尔胶压裂液的配伍性.研究结果表明,草酸微胶囊、破胶剂、生热剂等与压裂液复配后,压裂液的初始黏度有所降低,在170 s 1下剪切2 h后黏度能保持在300 mPa·s左右,体系的稳定性及抗剪切性能都保持较好,说明微胶囊包裹化学生热体系与该压裂液有很好的配伍性.     

SiC陶瓷浆料流变性能的研究

主要研究了pH值、分散剂、固相体积分数等因素对SiC陶瓷浆料流变性能的影响,并对其作用机理进行了分析.其结果表明:对固相体积分数为32%的SiC陶瓷浆料来说,用氨水调节pH值,当pH值由8增至11.5时,粘度由110mPa·s降为72mPa·s.各分散剂对SiC浆料粘度影响效果的大小顺序依次为:四甲基氢氧化铵>聚甲基丙烯酸铵>阿拉伯树胶>三聚磷酸钠>聚乙二醇>水玻璃.当四甲基氢氧化铵加入量为2%(相对于碳化硅粉末的质量百分数,本文出现的分散剂加入量皆同此)时,浆料的流动性最好,粘度由110mPa·s降为38mPa·s.改变分散剂的加入顺序能有效降低浆料的粘度.     

碳酸盐岩自转向酸酸液流动模拟实验研究与评价

在自转向酸酸化机理研究的基础上,对实验所用酸液体系从增黏性能、破胶性能和转向性能等方面进行了评价。实验发现,残酸在80℃时黏度可达到1 128.2 mPa·s,具有良好的封堵增黏性能;5%的乙二醇可使残酸黏度降至2 mPa·s,破胶效果好。通过岩心流动实验分别对常规酸和自转向酸在地层中的反应流动进行模拟,绘制了水驱-酸化-水驱全压降曲线。单岩心流动实验表明,自转向酸对于较高渗透率岩心的处理效果优于常规酸液,而对于较低渗岩心改造效果不明显。双岩心流动实验发现,对于不同渗透率差异倍数的两块岩心,自转向酸对于其中的低渗岩心改造效果要好于常规酸,然而随着渗透率极差进一步增大,自转向酸增黏改造效果变差。     

旅大27-2油田稠油油藏流体流动性影响因素

旅大27-2油田开发已经进入到蒸汽吞吐中后期,目前油田含水上升快,蒸汽吞吐开发效果变差。为了更好地对旅大27-2油田进行储量评价以和开发动用。详细研究了稠油族组成、温度、油水乳化、压力、N_2溶解及降黏剂对旅大27-2油田稠油黏度的影响,然后通过流动性实验证实了稠油在储层中的流动性主要受到黏度的影响,明确了温度、油水乳化和降黏剂的使用是影响稠油黏度的主要因素。当温度从50℃升高到100℃时,旅大27-2油田稠油油样黏度从3 665 mPa·s降低到172 mPa·s,降低了95.31%;50℃时,70%含水原油黏度为不含水原油黏度的21.1倍;50℃、降黏剂含量为1.0%时,降黏率为94%。有效地避免或者减弱油水乳化形成油包水乳状液,是有效提高油田开发效果的重要途径。     

羟丙基香豆胶的合成及结构表征

以天然香豆胶为原料,环氧丙烷(EP)为非离子醚化剂,NaOH为催化剂,异丙醇为分散剂制备了非离子型羟丙基香豆胶(HPFG).用MORGAN串联法测定HPFG的取代度(DS),研究了EP用量、NaOH用量、反应温度和反应时间对HPFG表观黏度和DS的影响.结果表明:当反应温度50℃,反应时间3 h,m(香豆胶)∶m(EP)∶m(异丙醇)∶m(NaOH)=1∶0.5∶1.7∶0.04时,制得的产品能满足油田工业评价指标要求,即表观黏度()η=560～1 000 mPa.s(w(HPFG)=1%)、DS=0.16～0.20,并用13C NMR进行表征.     

魔芋胶的流变性研究

对魔芋胶的流变性进行了研究.结果表明:浓度、剪切力、溶解温度、加热时间、pH值、冻融等变化与魔芋胶的粘度有较大关系;魔芋胶溶液具有较高的粘度,当浓度达到1%时,其粘度为428mPa/s;魔芋胶溶液为"非牛顿流体";加热时间与温度对魔芋胶粘度影响较大;魔芋胶溶液在酸性和碱性条件下都较为稳定;冻融处理后魔芋胶粘度下降.魔芋胶与黄原胶、卡拉胶有强烈的协效性,与皂荚胶的协效性较低.     

黏弹性表面活性剂压裂液的合成与性能

合成了黏弹性阳离子表面活性剂,以此为主剂配制出不同浓度的黏弹性表面活性剂(VES)压裂液体系,考察其主要性能.结果表明:VES压裂液体系具有很好的低黏度特性、耐剪切性和黏弹性.在室温下,剪切速率180,s-1,黏度均小于20,mPa.s,且不随时间变化;高速剪切(996,s-1)后体系的黏度能得到快速恢复;在应力扫描范围内,弹性模量一直大于黏性模量,属于弹性流体;破胶后黏度小于3,mPa.s,表面张力小于35,mN/m,无残渣,破胶效果好,易返排,对地层伤害小.     

油田聚合物解堵生物酶制剂的研究进展

聚合物广泛应用于油气开采过程,如瓜尔胶及其衍生物、聚丙烯酰胺和纤维素基聚合物等都可应用于压裂过程,但是在压裂作业后聚合物会在储层断裂面堆积形成滤饼,导致储层堵塞,影响油气开采。通常使用酸和化学氧化剂作为“破胶剂”来降解聚合物滤饼,但化学破胶剂可能导致基础设施被腐蚀及储层伤害。基于此,利用生物酶作为破胶剂来降解聚合物则更加环保,也更有吸引力。当前,针对瓜尔胶的酶破胶剂已在油田中得到应用,针对其他聚合物的酶破胶剂仍处于研究开发阶段。因此,本文综述了瓜尔胶、聚丙烯酰胺(PAM)、羧甲基纤维素(CMC)和黄原胶等聚合物的生物降解机制和降解酶的研究现状,讨论了生物酶破胶剂在实验室开发和油田应用中面临的挑战。     

响应面优化法研究蔗糖-邻苯二酚树脂胶黏剂的合成

以蔗糖,邻苯二酚为原料,根据Box-Benhnken的中心复合实验设计原则,在单因素实验的基础上采用4因素5水平的响应面分析法,建立了黏度与各影响因子之间的回归方程,并得到以黏度为响应值的响应面图,进而得出蔗糖-邻苯二酚树脂胶黏剂合成的最佳工艺条件：反应温度92.1℃,反应时间5.3 h,原料比为1.65,催化剂用量9%.在此条件下,理论黏度最大值为3.0×500 mPa.s.