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压裂用有机锆交联剂的制备及性能评价

发布时间:2017-04-12 18:19

  本文关键词:压裂用有机锆交联剂的制备及性能评价,由笔耕文化传播整理发布。


【摘要】:与传统的水基压裂液稠化剂胍胶相比,合成聚合物的价格相对较低,并且与有机金属交联剂交联具有延缓交联的作用,形成压裂液的耐温耐剪切性能和粘弹性能较优且成本低。因此,HPAM与有机金属交联剂交联形成的压裂液将成为水基压裂液研究的热点之一。本文采用氧氯化锆、柠檬酸、乙酸及三乙醇胺为原料,制备了柠檬酸有机锆交联剂和乙酸有机锆交联剂。将制得的有机锆交联剂与聚合物KY-5S溶液交联形成聚合物冻胶,并对不同冻胶的粘度和延迟交联时间进行考察,最终选择性能较优的乙酸有机锆交联剂调制压裂液。将乙酸有机锆交联剂和压裂液添加剂加入到聚合物KY-5S溶液中形成压裂液,并对压裂液的耐温耐剪切性能、粘弹性能、剪切变稀性能、静态滤失性能、破胶性能、携砂性能及岩心伤害性能进行评价。通过对聚合物冻胶的交联时间、冻胶粘度及交联现象等探讨,进而对制备有机锆交联剂的影响因素进行研究,最终确定以柠檬酸和三乙醇胺为配体制备有机锆交联剂的较优条件为:氧氯化锆的量为5wt%,柠檬酸和三乙醇胺质量浓度分别为2wt%和5wt%,反应温度为80℃,pH值为7,反应时间为5h。以乙酸和三乙醇胺为配体制备有机锆交联剂的较优条件为:氧氯化锆的量为5wt%,乙酸和三乙醇胺质量浓度分别为2wt%和3wt%,反应温度为75℃,pH值为7,反应时间为5h。以聚合物KY-5S为稠化剂,以柠檬酸有机锆和乙酸有机锆作为交联剂,探究制得聚合物冻胶性能,比较发现乙酸有机锆交联剂交联时间较优,约为10min,形成交联冻胶粘度也越大。最终选择聚合物KY-5S浓度为0.3wt%溶液,聚交比为60的乙酸有机锆交联剂及压裂液助剂配制压裂液,并对其性能进行评价。压裂液的性能评价结果表明:在剪切速率为170s-1下,在140℃下剪切2h后,压裂液粘度保持在100mPa.s以上;在温度为20℃下,在剪切应力为O.1Pa,频率f的变化范围为10-0.1Hz,测得较优条件下压裂液的弹性模量最小为11.6Pa,粘性模量最小为8.54Pa;在温度为90℃下,当破胶剂加量为0.01wt%时,破胶时间最长为3h,破胶液粘度最大为4.05mPa.s,破胶液对岩心的渗透率伤害率约为13%;在温度为25℃时,在剪切速率为0-170s-1变化范围内,压裂液的粘度保持在200 mPa-s以上,以上性能与“石油与天然气行业标准SY/T 6367-2008压裂液通用技术条件”要求相符。
【关键词】:有机锆交联剂 柠檬酸 乙酸 制备 延迟交联 水基压裂液 性能评价
【学位授予单位】:西南石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TE357.1
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-8
  • 第1章 绪论8-19
  • 1.1 水基压裂液的发展现状8-9
  • 1.2 水基压裂液稠化剂发展现状9-11
  • 1.2.1 天然植物胶及其衍生物9-10
  • 1.2.2 纤维素衍生物10
  • 1.2.3 合成聚合物10-11
  • 1.3 水基压裂液交联剂发展现状11-17
  • 1.3.1 硼交联剂11-12
  • 1.3.2 有机锆交联剂12-17
  • 1.3.3 有机钛交联剂17
  • 1.3.4 有机铝交联剂17
  • 1.4 研究内容17-19
  • 第2章 压裂用有机锆交联剂的制备19-33
  • 2.1 实验材料及仪器19-20
  • 2.2 研究方法20-21
  • 2.2.1 实验原理20-21
  • 2.2.2 有机锆交联剂的制备21
  • 2.2.3 配体选择和量的确定21
  • 2.2.4 交联剂制备条件的确定21
  • 2.3 结果与讨论21-32
  • 2.3.1 以柠檬酸和三乙醇胺作为配体22-27
  • 2.3.2 以乙酸和三乙醇胺作为配体27-32
  • 2.4 小结32-33
  • 第3章 有机锆压裂液体系研究33-58
  • 3.1 实验材料及实验仪器33-34
  • 3.2 研究方法34-38
  • 3.2.1 耐高温延迟交联压裂液的性能指标和研究思路34
  • 3.2.2 耐高温延迟交联压裂液的交联原理34-35
  • 3.2.3 评价方法35-38
  • 3.3 结果与讨论38-57
  • 3.3.1 胍胶作为稠化剂对冻胶性能的影响38
  • 3.3.2 合成聚合物KY-5S作为稠化剂对聚合物冻胶性能影响38-42
  • 3.3.3 压裂液的配制42-43
  • 3.3.4 压裂液耐温耐剪切性能评价43-44
  • 3.3.5 压裂液粘弹性评价44-51
  • 3.3.6 压裂液的静态滤失性能评价51-52
  • 3.3.7 压裂液的破胶性能评价52
  • 3.3.8 压裂液的携砂性能评价52-53
  • 3.3.9 压裂液的岩心伤害评价53-54
  • 3.3.10 压裂液剪切变稀性能评价54-56
  • 3.3.11 压裂液形貌研究56-57
  • 3.4 小结57-58
  • 第4章 结论58-59
  • 致谢59-60
  • 参考文献60-65
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果65

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本文编号:301880

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