改性丙烯酰胺类耐温耐盐调剖剂的研究

摘要

随着调剖技术的发展，凝胶调剖技术在降低油井含水率、提高石油采收率取得了很大的成果。目前最常用的调剖体系仍为聚丙烯酰胺类调剖体系，聚丙烯酰胺与苯酚、甲醛或重金属类交联剂如柠檬酸铝形成交联聚合物虽然能在一定程度上提高其耐温耐盐性，但是已经难以满足一些高温高盐油田的调剖要求了，且其常用的交联剂会对环境造成污染。针对环保性和耐温耐盐的问题，可以采用单体丙烯酰胺与交联剂反应，在合成时引入其他一些具有特殊官能团的单体或聚合物来改善其在耐高温耐高盐方面的性能。这样可选择的聚合物或单体更多，且能避免对环境造成污染。
　　本文采用丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)，在交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)，引发剂过硫酸铵(APS)的作用下分别与聚乙烯醇(PVA)和结冷胶(GG)进行共聚制备 AM/AMPS/PVA和AM/AMPS/GG两种耐温耐盐型凝胶调剖体系。其中AMPS中含有抗盐性的磺酸基团，PVA为长链线性聚合物、GG分子链上具有刚性环状结构均能提高凝胶分子链的刚性以达到提高其耐温性的目的。对两种调剖剂的性能进行室内模拟研究。讨论了各试剂用量和反应温度对凝胶体系成胶效果的影响，通过红外光谱、热失重测试其结构，并对两种调剖剂耐温、耐盐、突破压力梯度和封堵率的测试，得到了下列研究成果：
　　(1)通过对调剖剂成胶条件的探索，AM/AMPS/PVA调剖剂的最佳配方及实验条件为：AM质量分数为5%、AMPS质量分数为0.5%、PVA质量分数为2%、BIS质量分数为0.003%、APS质量分数为0.05%，反应温度为90℃。AM/AMPS/GG调剖剂的最佳配方及实验条件为：AM质量分数为6%、AMPS质量分数为1.0%、GG质量分数为0.75%、BIS质量分数为0.02%、APS质量分数为0.04%，反应温度为85℃。
　　(2)通过红外光谱、热失重分别对PVA、AM/AMPS/PVA调剖剂和GG、AM/AMPS/GG调剖剂进行测试，分析其红外谱图和热失重曲线，研究了调剖剂的组成，证明实验成功制得AM/AMPS/PVA和AM/AMPS/GG调剖剂。
　　(3)经过耐温测试得出 AM/AMPS/PVA体系最高耐温可达130℃， AM/AMPS/GG体系最高耐温可达140℃，均具有良好的耐温性能，满足高温油田的使用要求。
　　(4)经过耐盐测试得出AM/AMPS/PVA和AM/AMPS/GG体系耐受无机盐浓度最高均可达到250g/L，可以满足高盐油田的需求。
　　(5)突破压力梯度和封堵率测试表明，AM/AMPS/PVA的突破压力梯度为9MPa/m、AM/AMPS/GG为7.5MPa/m，相对而言，前者更适合封堵高渗透层，而后者更适用于渗透率稍低的地层。AM/AMPS/PVA与AM/AMPS/GG封堵率分别为93.7%和87.2%，均具有良好的封堵性能。

目录

声明

第1章 文献综述

1.1调剖剂的简介

1.2丙烯酰胺类凝胶调剖剂改性的研究进展

1.3聚乙烯醇、结冷胶改性丙烯酰胺调剖剂的研究

1.4本课题的研究背景

1.5本课题的研究内容

第2章 实验部分

2.1实验原料及仪器

2.2聚合物凝胶调剖剂的制备

2.3性能测试与表征

第3章 调剖体系最佳配方及合成条件的研究

3.1红外分析

3.2热失重分析

3.3凝胶调剖体系的配方优化

3.4本章小结

第4章 调剖体系应用性能的研究

4.1凝胶调剖体系的耐温性能研究

4.2凝胶调剖体系的耐盐性能研究

4.3凝胶调剖体系封堵性能的研究

4.4本章小结

第5章 结论

参考文献

硕士期间已发表的论文

致谢