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AMPS/FA/DMAM/NVP耐高温降失水剂的研究

2020-12-14阅读(669)

AMPS/FA/DMAM/NVP耐高温降失水剂的研究

论文摘要

本文针对目前高温高压油层开采面临的问题,以聚合物化学为理论指导,采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、富马酸（FA）、N,N-甲基丙烯酰胺（DMAM）、乙烯基吡咯烷酮（NVP）四种单体为原料,以过硫酸钠为引发剂,合成出水溶性的AMPS/FA/DMAM/NVP四元共聚物。从提高转化率、获得较高分子量共聚物两个评价指标出发研究了合成条件对转化率和特性粘度的影响。研究发现：四元共聚物的最佳合成条件为：单体质量配比为AMPS/FA/DMAM/NVP=4/2/2/2;引发剂加量为0.36%；反应体系pH值为7；反应温度为50℃；单体总浓度为15%。通过元素分析、红外光谱、核磁共振氢谱的表征,证实合成的产物为四元共聚物。通过对共聚物的热重分析,表明共聚物的分解温度在320℃左右,具有良好的热稳定性。以水泥浆失水量为依据,研究了合成条件对水泥浆失水的影响。结果表明合成条件对共聚物降失水性能的影响与合成条件对特性粘度的影响完全一致,并对这种规律性进行了探讨。研究了降失水剂加量对水泥浆失水的影响。水泥浆失水量随着降失水剂加量的增加迅速减少,当降失水剂加量为1.2%时,水泥浆的失水量达到最小。对AMPS/FA/DMAM/NVP降失水剂进行了性能评价。结果表明在180℃,6.9MPa的评价条件下,AMPS/DMAM/FA/NVP降失水剂加量为1.2%时可将失水量控制在60ml以内；当AMPS/DMAM/FA/NVP降失水剂加量为1.2%、温度180℃、NaCl的加量为32%的条件下,可将水泥浆失水量控制在100mL以内。对加有AMPS/FA/DMAM/NVP四元共聚物的水泥浆进行了性能评价。掺有AMPS/FA/DMAM/NVP共聚物的水泥浆具有良好的流变性能,与分散剂配合使用,可明显改善水泥净浆的流性指数和稠度系数。在加入AMPS/FA/DMAM/NVP降失水剂后,水泥石的抗压强度有所降低,但随温度升高,降低的幅度不大,通过加入增强剂等可满足现场施工的要求。通过扫描电镜对水泥浆滤饼的形貌观察以及对水泥浆Zeta电位测试,揭示出产生降失水的作用机理是降低水泥滤饼的孔隙率以及避免絮团结构的形成。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题研究背景
  • 1.2 国内外降失水剂的研究应用现状
  • 1.3 国内外常用降失水剂的类型及存在问题
  • 1.3.1 颗粒材料
  • 1.3.2 水溶性天然及改性高分子
  • 1.3.3 水溶性合成高分子
  • 1.4 降失水剂的作用机理
  • 1.5 降失水剂的未来发展趋势
  • 1.6 本文的研究内容和技术路线
  • 1.6.1 研究内容
  • 1.6.2 技术路线
  • 1.6.3 创新点
  • 1.7 本章小结
  • 第2章 AMPS/FA/DMAM/NVP四元共聚物的合成及条件优化
  • 2.1 四元共聚物降失水剂的分子结构设计与单体选择
  • 2.1.1 共聚物的分子结构设计
  • 2.2 AMPS/FA/DMAM/NVP四元共聚物的合成实验
  • 2.2.1 实验药品及仪器
  • 2.2.2 AMPS/FA/DMAM/NVP共聚物反应条件设计
  • 2.2.3 AMPS/FA/DMAM/NVP共聚物合成及反应方程式
  • 2.3 AMPS/FA/DMAM/NVP共聚物的提纯及转化率的计算
  • 2.4 AMPS/FA/DMAM/NVP共聚物特性粘度的测定
  • 2.4.1 主要实验仪器
  • 2.5 结果与讨论
  • 2.5.1 单体加量、引发剂浓度、反应体系pH值与转化率之间的关系
  • 2.5.2 DMAM加量、反应体系pH值、引发剂浓度及对特性粘度[η]的影响
  • 2.6 本章小结
  • 第3章 AMPS/FA/DMAM/NVP的结构表征
  • 3.1 前言
  • 3.2 实验仪器
  • 3.3 共聚物的元素分析
  • 3.4 聚合物的红外光谱分析
  • 3.5 共聚物的核磁共振氢谱表征
  • 3.6 聚合物的热分析
  • 3.7 本章小结
  • 第4章 AMPS/FA/DMAM/NVP四元共聚物的性能研究
  • 4.1 实验仪器
  • 4.2 合成条件对共聚物降失水性能的影响
  • 4.2.1 DMAM加量的影响
  • 4.2.2 引发剂加量的影响
  • 4.2.3 体系pH值的影响
  • 4.2.4 小结
  • 4.3 降失水剂加量对水泥浆失水量的影响
  • 4.4 降失水剂的热稳定性研究
  • 4.5 AMPS/FA/DMAM/NVP降失水剂的抗盐性能研究
  • 4.6 降失水剂对水泥石抗压强度的影响
  • 4.7 AMPS/FA/DMAM/NVP降失水剂对水泥浆流变性能的影响
  • 4.8 本章小结
  • 第5章 AMPS/FA/DMAM/NVP降失水剂的作用机理
  • 5.1 实验仪器
  • 5.2 油井水泥浆的失水分析
  • 5.3 AMPS/FA/DMAM/NVP降失水剂的作用机理
  • 5.3.1 AMPS/FA/DMAM/NVP降失水剂对滤饼孔隙率的影响
  • 5.3.2 AMPS/FA/DMAM/NVP降失水剂的增粘机理
  • 5.4 影响水溶性高分子聚合物降失水剂性能的因素
  • 5.4.1 共聚物分子结构对共聚物降失水性能的影响
  • 5.4.2 共聚物分子量对共聚物降失水性能的影响
  • 5.5 本章小结
  • 第6章 结论与建议
  • 6.1 结论
  • 6.2 建议
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

    • 相关论文文献

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