乳液法合成高温酸化胶凝剂研究

乳液法合成高温酸化胶凝剂研究

论文摘要

酸化是油水井增产增注的重要措施之一,国内油气田酸化特别是深层酸化的措施工作量逐渐增加,胶凝酸的需求量越来越大,对胶凝剂的性能提出了更高的要求。针对水溶液聚合法制备酸化胶凝剂有效浓度低、产物分子量较低、性能不稳定及运输使用不便等问题,本文设计并研制了一种高温酸化用胶凝剂YJN-2。采用反相乳液聚合法和油溶性氧化还原引发体系,选择非离子单体AM、复合阳离子单体H-DMDAAC、含磺酸基的阴离子单体S-AMPS进行了三元共聚,通过大量实验对反应影响因素进行了细致的考察,确定了最佳的单体配比和反应条件;用IR对其结构和特征参数进行了表征和描述;结合分子结构和组成对其抗温、耐盐、增粘等机理进行了分析研究;对其性能进行了室内综合评价;并初步考察了胶凝剂结构与性能的关系。室内评价结果表明:反应物浓度由水溶液聚合的810%可提高到40%,产物YJN-2有效浓度高、分散溶解速度快;加量为2.0%时,在20%的盐酸液中90℃的粘度为27.2mPa·s,该酸液体系在130℃条件下,两小时后粘度下降率为22.1%;稠化能力强,具有较好的耐温、抗盐性能和抗剪切性能,与酸液和酸化用剂的配伍性好,性能稳定,使用方便,其性能达到国内现用的CT1-9、VY-101高温酸化胶凝剂产品。目前正在进行试生产和应用试验。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 第1章 前言
  • 1.1 胶凝酸与胶凝剂
  • 1.2 酸液及添加剂
  • 1.2.1 常用酸液种类及特性
  • 1.2.2 酸化用剂
  • 1.3 胶凝酸的酸化原理及优点
  • 1.4 胶凝剂及国内外研究现状
  • 1.4.1 胶凝剂及其分类
  • 1.4.2 国内外研究现状及发展趋势
  • 1.5 选题依据及目的意义
  • 第2章 胶凝剂分子结构与实验方案设计
  • 2.1 胶凝剂分子结构设计及合成技术路线
  • 2.1.1 胶凝剂分子结构设计依据
  • 2.1.2 胶凝剂分子结构设计原理
  • 2.2 主要仪器及药品
  • 2.2.1 主要实验仪器
  • 2.2.2 主要实验药品及材料
  • 2.3 单体的选择
  • 2.4 聚合方式及其选择
  • 2.4.1 本体聚合
  • 2.4.2 溶液聚合
  • 2.4.3 悬浮聚合
  • 2.4.4 乳液聚合
  • 2.4.5 反相乳液聚合
  • 2.4.6 其它聚合方式
  • 2.4.7 聚合方式的选择
  • 2.5 油相的选择
  • 2.6 乳化剂的选择
  • 2.6.1 乳化剂的种类
  • 2.6.2 乳化剂的作用机理
  • 2.6.3 乳化剂的选择
  • 2.7 引发体系的选择
  • 2.7.1 引发剂的选择依据
  • 2.7.2 引发剂种类
  • 2.7.3 引发剂的选择
  • 2.8 合成工艺流程
  • 2.9 聚合机理
  • 2.9.1 自由基聚合反应机理
  • 2.9.2 反相乳液聚合机理
  • 2.9.3 胶凝剂共聚物的结构式
  • 2.10 共聚物分子参数的表征
  • 2.10.1 共聚物提纯
  • 2.10.2 分子量的测定
  • 2.10.3 阳离子度的测定方法
  • 2.11 共聚反应基本参数的测定
  • 2.11.1 竞聚率的测定
  • 2.11.2 转化率的测定
  • 2.12 合成基本步骤
  • 第3章 胶凝剂合成及影响因素考察
  • 3.1 油相的优选
  • 3.2 乳化剂的优选
  • 3.2.1 乳化剂种类的优选
  • 3.2.2 乳化剂复配的优选
  • 3.2.3 乳化剂加量的优选
  • 3.3 引发剂的优选
  • 3.3.1 引发剂种类的优选
  • 3.3.2 引发剂摩尔配比的优选
  • 3.3.3 引发剂加量的优选
  • 3.4 油水体积比的优选
  • 3.5 单体总浓度的优选
  • 3.6 单体比例的优选
  • 3.7 水相pH值的影响
  • 3.8 反应温度的影响
  • 3.9 反应时间的影响
  • 3.10 搅拌速度的影响
  • 3.11 其它影响因素的考察
  • 3.12 聚合条件的确定
  • 3.13 粉剂烘干条件
  • 3.14 YJN-2 胶凝剂结构表征
  • 第4章 YJN-2 胶凝剂的性能评价
  • 4.1 胶凝酸试样的制备
  • 4.2 胶凝剂的耐酸性
  • 4.3 胶凝剂的溶解速率
  • 4.4 胶凝酸的流变性能
  • 4.5 胶凝剂的表面张力与界面张力
  • 4.6 胶凝剂的抗剪切性
  • 4.7 胶凝剂的热稳定性
  • 4.8 胶凝酸的缓速性能
  • 4.9 胶凝酸的残酸粘度和残酸表面张力
  • 4.10 胶凝剂的配伍性
  • 4.10.1 YJN-2 胶凝剂与酸的配伍性
  • 4.10.2 YJN-2 与酸液添加剂的配伍性
  • 4.11 YJN-2 的耐盐性能
  • 4.12 与同类产品的性能比较
  • 第5章 YJN-2 高温酸化胶凝剂作用机理探讨
  • 5.1 增粘机理
  • 5.2 抗温机理
  • 5.3 抗剪切及剪切稀释机理
  • 5.4 耐盐机理
  • 5.5 缓速机理
  • 5.6 速溶机理
  • 5.7 低界面张力和表面张力机理
  • 第6章 胶凝剂结构与性能的关系探讨
  • 6.1 胶凝剂结构与性能的关系分析
  • 6.2 YJN-2 结构与性能的实验考察
  • 6.2.1 不同DMDAAC与AMPS比例胶凝剂与性能的关系
  • 6.2.2 不同 AM与DMDAAC比例胶凝与性能的关系
  • 第7章 结论及认识
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历、在学期间的研究成果
  • 相关论文文献

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