耐溫抗鹽壓裂液稠化劑的研制

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1、隸劫大·璺工程碩士學(xué)位論文耐溫抗鹽壓裂液稠化劑的研制SYNTHESISoFHEATRESISTANTANDSAIJToLERANTFRACTURINGTHICKENERADissertationSubmittedtoSoutheastUniVers時舢舢㈣川㈣㈣圳洲』Y2627460FortheAcademicDegreeofMaSterofEngineeringBYZHANGQianSupervisedbyProf．ZHOUJian—chengSchoolofChemis仃y&ChemicalEngineeringSoutlleastUniVersi夠November201

2、3東南大學(xué)學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究T作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得東南人學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。研究生簽名：寫冬西日期：j墊墮衛(wèi)曼東南大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明東南大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)信息研究所、國家圖書館有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保

3、密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布(包括以電子信息形式刊登)論文的全部內(nèi)容或中、英文摘要等部分內(nèi)容。論文的公布(包括以電子信息形式刊登)授權(quán)東南大學(xué)研究生院辦理?！簤櫺潞灻锲冢簶I(yè)摘要壓裂施工是油氣田增產(chǎn)的重要措施。目前，壓裂施工中最常用的為水基壓裂液，而稠化劑作為水基壓裂液中最主要的成分，在壓裂液配制中起著關(guān)鍵作用。隨著施工井地層溫度升高、礦化度增大，制備經(jīng)濟適用且耐溫抗鹽性能好的壓裂液稠化劑具有重要意義。本文根據(jù)稠化劑分子設(shè)計原理，并考慮到原料成本、來源等因素，合成了兩種稠化劑。稠化劑1采用聚甘油與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)的產(chǎn)物(F)與丙烯酰胺(AM)聚合得到，稠

4、化劑2為丙烯酰胺(AM)，F(xiàn)和2．丙烯酰胺基一2．甲基丙磺酸(AMPS)反應(yīng)的產(chǎn)物。實驗中首先合成聚甘油，將其與環(huán)氧氯丙烷按照摩爾比1：1，l：2，1：3反應(yīng)得到不同的產(chǎn)物，分別標(biāo)記為Fl，F(xiàn)2，F(xiàn)3。在稠化劑的合成中，采用正交試驗進(jìn)行工藝條件優(yōu)化，并考察相關(guān)因素對產(chǎn)物耐溫抗鹽性能的影響。通過比較兩種稠化劑的性能，選出性能較好的稠化劑，并對該稠化劑進(jìn)行綜合性能評價。實驗結(jié)果表明：(1)以甘油為原料，采用堿催化法合成聚合甘油，性質(zhì)分析表明，其羥值為940～950mgKoH儋，羥基數(shù)為9，聚合度為7，開口閃點為193．9℃。(2)以AM與F為原料合成稠化劑1，正交試驗表明，反應(yīng)條

5、件對反應(yīng)的重要性依次為反應(yīng)溫度>引發(fā)劑濃度>不同F(xiàn)液。當(dāng)反應(yīng)溫度45℃；引發(fā)劑的濃度為225mg／L；AM的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％；尿素濃度為2．5％；AM與F2質(zhì)量比為12：l時，稠化劑1的耐溫抗鹽性能最佳且分子量可達(dá)362萬。(3)以AM，F(xiàn)和AⅧs為原料合成稠化劑2，正交試驗表明，反應(yīng)條件對反應(yīng)的重要性依次為引發(fā)劑濃度>反應(yīng)溫度>AM與F質(zhì)量比>AM質(zhì)量濃度。當(dāng)反應(yīng)溫度45℃；AM的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％：尿素濃度為2．5％；引發(fā)劑的濃度為225mg／L；AM與舢—Ⅲs質(zhì)量比20：l；AM與F2質(zhì)量比12：1時，稠化劑2的耐溫抗鹽性能最佳且分子量可達(dá)486萬。(4)比較兩種稠化劑發(fā)

6、現(xiàn)，稠化劑2的耐溫抗鹽性能較好，且分子量比稠化劑1高出120萬。對稠化劑2的性能評價表明，該稠化劑的粘度隨著聚合物濃度以及礦化度的增加呈現(xiàn)遞增的趨勢；90℃時，有效濃度l％的淡水基與鹽水基稠化劑體系的粘度均在1100n1Pa·s之上：且礦化度100000mg／L的聚合物溶液粘度為1460mPa．so此外，該聚合物稠化劑溶液隨著剪切速率的增加和老化時問的延長，粘度有所下降，但是總體降幅較小，表現(xiàn)出良好的抗剪切性能與抗老化性能。關(guān)鍵詞：壓裂液；稠化劑；聚丙烯酰胺；耐溫抗鹽AbstractFractureisanimportantmeasuret0increaseproductio

7、ninoilandgasnelds．Currently，thewate卜base臺acturingnuidisInostwidelyusedaJldtheInost疏portaIltagentm丘actur洫gnuidisthickerler．Thethickeneralsoplaysakeyrole灑thepreparationofwater_base丘acturillgnuid．眥hthemreaSeoftemperatureandsaliIl“yiIlconstruct堍oilwells，itis