耐温抗盐丙烯酰胺类复合堵水剂的研究

发布时间：2018-01-28 02:52

  本文关键词： 堵水剂 蒙脱土 改性SiO_2 吸水倍率 动力学　出处：《西南石油大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：聚合物类堵水剂具有适用性广、强度高等优点,在油田开发中已得到广泛应用,但该类堵水剂受高温、高矿化度的影响易造成热降解或脱水等现象,从而导致堵水效果降低。无机类堵水剂具有原料广、耐温、抗盐性强等优点。故制备一种有机/无机复合型堵水剂,让其兼具两类堵水剂的优点,对提高堵水剂的性能具有重要的意义。以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为单体,利用水溶液法合成AM/AMPS/AA共聚物。考察了合成温度、合成时间、引发剂量等条件对其表观粘度的影响。结果表明:AM:AMPS:AA单体摩尔比为11:3:1;反应时间为1.5h;引发剂量为1.2wt%(占单体总质量);反应温度为45℃,其耐盐性能最佳。2wt%的聚合物溶液,在矿化度达到6000mg/L后其表观粘度趋于一常数。红外显示分子链上含有羧基、磺酸基和酰胺基等特征吸收峰,GPC结果显示数均相对分子质量(Mn)为2.32×105左右,重均分子量(Mw)为4.59 ×105左右,分子量分布较宽。将蒙脱土引入到上述共聚物中制备复合堵水剂。利用红外光谱、SEM及TG分析表明聚合物/蒙脱土复合物中含有Si-O-Si、磺酸基及酰胺基等特征吸收峰,蒙脱土颗粒以微米级分散在聚合物中,且热稳定性强于普通聚合物(不加蒙脱土)。探究了聚合物量、成胶温度、单体比等因素对其吸水倍率的影响,其最优配方为:聚合物量10wt%;成胶温度70℃;交联剂量0.4%(占聚合物质量的百分比);单体比12:2:4;蒙脱土 12.4wt%(占单体质量)。复合凝胶的成胶及应用性能表明:同矿化度下,凝胶成胶时间大小为:NaClMgCl2CaCl2。70℃时,在105mg/L的NaCl中15d仍能保持强度Ⅰ,复合凝胶稳定性强于普通凝胶。在矿化度为4×104mg/L的模拟地层水,90℃时吸水性能最好,可达18.29 g/g。堵水剂具有良好的油水选择性。岩心封堵率可达99%,突破压力梯度达109.69 MPa.m-1。将纳米SiO_2经硅烷偶联剂KH-550改性后,利用红外及XRD等分析表明有亚甲基的伸缩振动峰,且其整体物质组成和晶体结构未改变。改性后的纳米SiO_2在甲苯中的分散稳定性也得到了提高。将其引入AM/AMPS/AA共聚物中制得聚合物/SiO_2复合堵水剂。通过正交试验得到最优吸水性能的合成条件为:50mL溶液中,单体比12:2:8;交联剂量O.1g;二氧化硅量5wt%(占单体总质量)。对其进行脱水性探究,结果表明:在水环境中,阳离子对脱水率影响大小为:Al3+Ca2+Na+;矿化度在0.1～5×104mg/L,凝胶在Al3+、Ca2+、Na+中的脱水率分别保持在90%、50%、20%左右。在煤油中,复合凝胶具有良好油水选择性,且SiO_2的引入可减缓脱水速率。在空气条件中,100℃下,普通凝胶和复合凝胶的脱水反应级数分别为0.49、0.52。复合凝胶的脱水反应级数大于普通凝胶的脱水反应级数,说明SiO_2的加入可使凝胶的热稳定性加强。
[Abstract]:Polymer water shutoff agents have been widely used in oilfield development because of their wide applicability and high strength. However, the effects of high temperature and high salinity on water shutoff agents can easily lead to thermal degradation or dehydration. The inorganic water shutoff agent has the advantages of wide raw material, high temperature resistance and strong salt resistance. Therefore, an organic / inorganic compound water shutoff agent is prepared, which has the advantages of both kinds of water shutoff agents. It is of great significance to improve the performance of water shutoff agent. The monomer of AMPS, AM and AAA are 2-acrylamide group and 2-methylpropanesulfonic acid group. AM/AMPS/AA copolymers were synthesized by aqueous solution method. The results show that the molar ratio of monomer to AA is 11: 3: 1. The reaction time was 1.5 h; The initiator dose was 1.2 wtt (account for the total mass of monomers); When the reaction temperature is 45 鈩，

本文编号：1469561