页岩气压裂用抗盐速溶滑溜水降阻剂的制备及性能评价
发布时间：2021-06-17 21:24
以丙烯酰胺（AM）和二甲基二烯丙基氯化铵（DADMAC）为聚合单体,自制聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（P-DMC）为分散剂,水溶性偶氮二异丁脒盐酸盐（V-50）为引发剂,以乙醇-水体系为分散介质,采用分散聚合法合成了阳离子型聚丙烯酰胺乳液降阻剂。通过单因素实验确定了共聚物合成的较佳条件:单体配比n（AM）∶n（DADMAC）=6∶1,单体加量占聚合体系总质量的40%（w）,分散剂加量对单体总质量占比为8%（w）,分散介质m（乙醇）∶m（水）=50%,引发剂加量对单体总质量占比为0.2%（w）,聚合温度60℃,反应时长8 h。结果表明,合成产物稳定性良好,分子量达1.26×106,在矿化度为30 000 mg/L的模拟水中黏度保持率达78.6%,质量分数0.2%的聚合物溶液降阻率最高可达66.4%,可在10 min内完全溶解,在页岩气井压裂开采过程中具有广阔的应用前景。
【文章来源】：应用化工. 2020,49(05)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
单体配比对聚合物抗盐性能(a)与相对分子质量(b)的影响
固定单体配比n(AM)∶n(DADMAC)=6∶1,分散剂加量为单体总质量的6%,分散介质m(乙醇)∶m(水)=45%,引发剂加量为单体总质量的0.2%,反应温度60 ℃,考察不同单体加量对产物抗盐性能与分子量的影响,结果见图2。由图2可知,单体加量从25%提高到40%时,聚合物抗盐性能保持平稳,在矿化度为30 g/L的盐水中黏度保留率均>75%,分子量也持续增长。这是因为随着单体加量的提高,体系内单体自由基浓度不断增加,自由基间碰撞几率增大,反应速率随之加快,聚合度增大,动力学链长增加,导致分子量增大,这符合自由基聚合反应动力学规律[14]。当单体加量提高至45%时,由于随之提高的分散剂加量使体系黏度大幅增大,加剧了聚合反应凝胶效应,同时大量的单体自由基导致反应速率过快,发生爆聚生成凝胶,聚合物抗盐性能和分子量均降低[15]。因此,确定单体加量较佳条件为40%,此时聚合物抗盐性能为75.28%,分子量为1.25×106。
聚合物的FTIR谱图分析见图3。由图3可知,3 450 cm-1处吸收峰对应 —CONH2中N—H键的伸缩振动,3 200 cm-1处弱吸收峰对应烯丙基团中的C—H键的伸缩振动;2 960,2 870 cm-1 处吸收峰归属于季铵基团中 —CH3的伸缩振动;1 700 cm-1处出现的尖峰对应 —CONH2中 C = Ο 键的伸缩振动;1 440～1 480 cm-1处的吸收峰对应烯丙基团中 —CH2的剪式振动;1 190 cm-1处吸收峰对应N—H的伸缩振动。以上特征吸收峰说明分子结构中含有AM、DADMAC的特征基团,证明了合成产物为预期的AM/DADMAC共聚物。
【参考文献】：
期刊论文
[1]疏水缔合聚丙烯酰胺作为滑溜水压裂液减阻剂的应用性能研究[J]. 孟磊,王力力,刘晓瑞,赖小娟,王磊,文新. 应用化工. 2019(04)
[2]页岩气压裂用环保型降阻剂的制备[J]. 祝纶宇,伊卓,方昭. 南京工业大学学报(自然科学版). 2018(06)
[3]耐温抗盐耐剪切型滑溜水降阻剂的制备探讨[J]. 张汝生,张鹏,田尧,吴贵春,周华,贾振福,周成裕,熊伟. 应用化工. 2018(04)
[4]耐盐减阻剂的制备及性能评价[J]. 陈馥,何雪梅,卜涛,吴红军,杨洋. 精细石油化工. 2018(01)
[5]抗盐型滑溜水减阻剂的性能评价[J]. 刘宽,罗平亚,丁小惠,郭拥军,王翔,林代红. 油田化学. 2017(03)
[6]一种抗盐型丙烯酰胺共聚物的合成与评价[J]. 李旭晖,郭丽梅,管保山,梁利,刘萍. 石油化工. 2017(10)
[7]滑溜水用减阻剂室内性能测试与现场摩阻预测[J]. 孟磊,周福建,刘晓瑞,杨钊,石华强. 钻井液与完井液. 2017(03)
[8]Present Situation and Technical Developing Tendency of Shale Gas Development in China[J]. TAN Fengqi,JU Yiwen,XU Houwei. Acta Geologica Sinica（English Edition）. 2015(S1)
[9]国内外水力压裂减阻剂研究进展及展望[J]. 马玄,岳前升,吴洪特,白超峰. 中外能源. 2014(12)
[10]页岩气滑溜水压裂用降阻剂研究与应用进展[J]. 杜凯,黄凤兴,伊卓,张文龙. 中国科学:化学. 2014(11)
博士论文
[1]耐温抗盐型丙烯酰胺共聚物的合成及性质研究[D]. 车玉菊.山东大学 2010
硕士论文
[1]阳离子聚丙烯酰胺水包水乳液的制备、扩试与应用[D]. 周阜成.华南理工大学 2018
本文编号：3235945
【文章来源】：应用化工. 2020,49(05)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
单体配比对聚合物抗盐性能(a)与相对分子质量(b)的影响
固定单体配比n(AM)∶n(DADMAC)=6∶1,分散剂加量为单体总质量的6%,分散介质m(乙醇)∶m(水)=45%,引发剂加量为单体总质量的0.2%,反应温度60 ℃,考察不同单体加量对产物抗盐性能与分子量的影响,结果见图2。由图2可知,单体加量从25%提高到40%时,聚合物抗盐性能保持平稳,在矿化度为30 g/L的盐水中黏度保留率均>75%,分子量也持续增长。这是因为随着单体加量的提高,体系内单体自由基浓度不断增加,自由基间碰撞几率增大,反应速率随之加快,聚合度增大,动力学链长增加,导致分子量增大,这符合自由基聚合反应动力学规律[14]。当单体加量提高至45%时,由于随之提高的分散剂加量使体系黏度大幅增大,加剧了聚合反应凝胶效应,同时大量的单体自由基导致反应速率过快,发生爆聚生成凝胶,聚合物抗盐性能和分子量均降低[15]。因此,确定单体加量较佳条件为40%,此时聚合物抗盐性能为75.28%,分子量为1.25×106。
聚合物的FTIR谱图分析见图3。由图3可知,3 450 cm-1处吸收峰对应 —CONH2中N—H键的伸缩振动,3 200 cm-1处弱吸收峰对应烯丙基团中的C—H键的伸缩振动;2 960,2 870 cm-1 处吸收峰归属于季铵基团中 —CH3的伸缩振动;1 700 cm-1处出现的尖峰对应 —CONH2中 C = Ο 键的伸缩振动;1 440～1 480 cm-1处的吸收峰对应烯丙基团中 —CH2的剪式振动;1 190 cm-1处吸收峰对应N—H的伸缩振动。以上特征吸收峰说明分子结构中含有AM、DADMAC的特征基团,证明了合成产物为预期的AM/DADMAC共聚物。
【参考文献】：
期刊论文
[1]疏水缔合聚丙烯酰胺作为滑溜水压裂液减阻剂的应用性能研究[J]. 孟磊,王力力,刘晓瑞,赖小娟,王磊,文新. 应用化工. 2019(04)
[2]页岩气压裂用环保型降阻剂的制备[J]. 祝纶宇,伊卓,方昭. 南京工业大学学报(自然科学版). 2018(06)
[3]耐温抗盐耐剪切型滑溜水降阻剂的制备探讨[J]. 张汝生,张鹏,田尧,吴贵春,周华,贾振福,周成裕,熊伟. 应用化工. 2018(04)
[4]耐盐减阻剂的制备及性能评价[J]. 陈馥,何雪梅,卜涛,吴红军,杨洋. 精细石油化工. 2018(01)
[5]抗盐型滑溜水减阻剂的性能评价[J]. 刘宽,罗平亚,丁小惠,郭拥军,王翔,林代红. 油田化学. 2017(03)
[6]一种抗盐型丙烯酰胺共聚物的合成与评价[J]. 李旭晖,郭丽梅,管保山,梁利,刘萍. 石油化工. 2017(10)
[7]滑溜水用减阻剂室内性能测试与现场摩阻预测[J]. 孟磊,周福建,刘晓瑞,杨钊,石华强. 钻井液与完井液. 2017(03)
[8]Present Situation and Technical Developing Tendency of Shale Gas Development in China[J]. TAN Fengqi,JU Yiwen,XU Houwei. Acta Geologica Sinica（English Edition）. 2015(S1)
[9]国内外水力压裂减阻剂研究进展及展望[J]. 马玄,岳前升,吴洪特,白超峰. 中外能源. 2014(12)
[10]页岩气滑溜水压裂用降阻剂研究与应用进展[J]. 杜凯,黄凤兴,伊卓,张文龙. 中国科学:化学. 2014(11)
博士论文
[1]耐温抗盐型丙烯酰胺共聚物的合成及性质研究[D]. 车玉菊.山东大学 2010
硕士论文
[1]阳离子聚丙烯酰胺水包水乳液的制备、扩试与应用[D]. 周阜成.华南理工大学 2018
本文编号：3235945
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