超分子自组装压裂液稠化剂的研制与性能评价
本文关键词:超分子自组装压裂液稠化剂的研制与性能评价 出处:《西南石油大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:作为广泛使用的压裂液稠化剂,瓜胶的水不溶物含量高、破胶不彻底,对储层伤害较大。为此,本文合成了一种超分子聚合物,基于自组装原理,实现在不添加交联剂的条件下通过物理交联达到压裂液稠化剂所需的携砂、滤失要求,同时破胶彻底、破胶后无残渣,对地层伤害小。具体研究内容如下:(1)合成主体单元乙烯基改性β-环糊精和客体单元N-苯乙基-甲基丙烯酰胺;采用水相自由基聚合技术,主、客体单元与丙烯酰胺和丙烯酸共聚,合成超分子聚合物HMPAM。单因素法确定聚合反应最佳条件:单体浓度25%(质量百分比)、乙烯基改性β-环糊精0.20%,N-苯乙基-甲基丙烯酰胺0.40%,丙烯酸25%、引发剂加量0.20%(占单体质量),反应温度40℃,反应时间5h。通过红外、核磁等手段验证了产物为目标产物。(2)合成多聚两性离子表面活性剂N,N',N"-十二烷基二乙烯三胺五乙酸钠,其与油酸钠复配形成表面活性助剂SS。在此基础上,确定出超分子自组装压裂液稠化体系配方:0.04%~0.12%SS+0.30%~0.50%HMPAM。(3)稠化体系在温度为90℃和118℃,剪切速率为170s-1的条件下剪切120min后,黏度稳定在124.90mPa·s和60.54mPa·s;在频率振荡范围为0.1~10Hz,超分子稠化体系 G'10Pa,G"4Pa;温度为 60℃和 90℃ 时,n 和 k分别为 0.20028,0.18627 和11.191Pa·sn,12.053Pa·sn,稠化体系触变环面积分别为171.5Pa/s和68.8Pa/s,支撑剂的沉降速度分别为0.00662cm/min和0.01076cm/min,静滤失速率和滤失系数在(4.24~9.351)×10-4m/(?)和(4.24-9.351)×10-5m/min;破胶后破胶液黏度在 2.7mPa·s~4.8mPa·s,破胶液与煤油之间的界面张力在0.52~0.59mN/m,破胶液的表面张力在26.1~26.9mN/m,且不含有残渣;超分子自组装压裂液稠化剂滤液对岩心渗透率的损害率在13.96%~17.21%,伤害低;破胶液与模拟地层水混合后无絮状物和沉淀产生。本文的研究成果能丰富水基压裂液稠化体系,为推动并形成无交联的压裂液稠化体系提供一定的技术支持。
[Abstract]:As a widely used fracturing fluid thickening agent, guar gum water insoluble matter content, gel breaking is not complete, damage to the reservoir is large. Therefore, a kind of supramolecular polymers synthesized in this paper, based on the principle of self assembling, achieved without adding a crosslinking agent under the condition of the physical crosslinking to fracturing fluid thickening sand carrying agent required, filtration requirements at the same time, completely broken plastic, no residue after gel breaking, little damage to formation. The specific contents are as follows: (1) the main unit synthesis of vinyl modified beta cyclodextrin and the guest unit N- benzene ethyl methyl acrylamide; by aqueous free radical polymerization technology, the main the object, unit with acrylamide and acrylic copolymer, determine the optimum conditions of polymerization reaction for the synthesis of supramolecular polymer HMPAM. single factor method: monomer concentration of 25% (WT), vinyl modified cyclodextrin 0.20%, N- benzene ethyl methyl acrylamide acrylic acid 0.40%, 25%, initiator and The amount of 0.20% (total monomer mass), reaction temperature 40 C, reaction time 5h. by IR and NMR to verify the product is the target product. (2) the synthesis of polymeric amphoteric surfactants N, N', N "- twelve two three five amine alkyl vinyl acetate, sodium oleate and its compound form surface active agent SS. on this basis, determine the super molecular self assembling fracturing fluid thickening system formula: 0.04% ~ 0.12%SS+0.30% ~ 0.50%HMPAM. (3) thickening system at the temperature of 90 DEG and 118 DEG C, the shear rate of 120min 170s-1 under the condition of shear viscosity, stability in the 124.90mPa - s and 60.54mPa - s in frequency; the oscillation range is 0.1 ~ 10Hz, supramolecular thickening system G'10Pa, G 4Pa; the temperature of 60 DEG and 90 DEG C, N and K were 0.20028,0.18627 and 11.191Pa, Sn, 12.053Pa, Sn, thickening system thixotropic loop area were 171.5Pa/s and 68.8Pa/s, the settling velocity of proppant was 0 0662cm/min and 0.01076cm/min, the static filtration rate and filtration coefficient in (4.24 ~ 9.351) * 10-4m/ (?) and (4.24-9.351) * 10-5m/min; gel breaking after gel breaking liquid viscosity in 2.7mPa - S - 4.8mPa - s, between the gel breaking liquid kerosene and interfacial tension in 0.52 ~ 0.59mN/m, gel breaking liquid the surface tension in 26.1 ~ 26.9mN/m, and contains no residue; supramolecular self-assembly of fracturing fluid thickener filtrate damage to core permeability at the rate of 13.96% to 17.21%, low damage; gel breaking liquid mixed with formation water after floc and precipitation. The results of this study can enrich the water-based fracturing fluid thickening system. The formation of fracturing fluid thickening system without crosslinking to provide some technical support for promotion.
【学位授予单位】:西南石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE357.12
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本文编号:1411657
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