可降解石油开采暂堵剂开发研究

摘要

随着石油产品价格的逐步上扬，世界各国对注水油田的再次开发成为热点，目前，各国大部分油田均采用注水开发，即使是经过注水开发也仅能获得25％～35％的地下原油，油层中仍有大量未动用的储层或动用程度较低的油层存在。随着注水油田长期不断开发，进入开发中后期阶段以后，出现油田综合含水上升，油田开采效益逐年变差。各国大多数采取通过对作业井某些层面进行短时期的暂堵，从而对目的层原油进行开采，以提高原油的采收率。各国对石油开采暂堵剂的研究一直没有中断过，而将石油作业与环保结合起来，研制出一种既满足工程上暂时封堵的需要，又不污染地质，而且在不同条件下，可以对材料降解时间进行调节的环保型可降解石油开采暂堵剂对于油田的再次开发及提高原油采收率有着重要意义。
　　 本文通过对吸水膨胀型聚合物的大量实验，研究了以淀粉为骨架支撑材料，丙烯酸(钠)、丙烯酰胺为接枝共聚材料，探讨了其反应机理，通过实验得到的接枝共聚物的性能与理论表达式较好的吻合。在实验中主要研究了淀粉浓度，引发剂浓度，交联剂浓度，反应时间，反应温度，溶液pH值，干燥温度丙烯酸、丙烯酰胺浓度及其反应温度等与反应速率之间的关系；通过向聚合物中添加不同的材料降解助剂研究其对聚合物降解时间的影响；通过向聚合物中添加不同的无机矿物研究其对聚合物凝胶强度及降解时间的影响；还通过对比实验对淀粉接枝丙烯酸(钠)、丙烯酰胺共聚反应的某些条件进行了优化，并尝试了运用二次接枝的技术进行淀粉与丙烯酸(钠)的二次接枝共聚反应。最终得到一种新型的吸水膨胀型聚合物暂堵剂，达到了如下技术指标：成胶时间1小时～10小时内可调；有一定的抗温性，凝胶承压强度大于4MPa，稳定时间大于2天；自降解时间在3天～15天之间可调节；破胶后表观粘度AV<30mPas。
　　 新型暂堵剂具有较好的水溶性，暂堵率较高，暂堵强度较大，有较好的保护效果，性价比高，具有较广的适用范围。无论是从地球环境保护的实际角度，还是从使用取之不尽的可再生资源淀粉的学术角度，都具有重要的意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1.1 课题来源

1.2 暂堵剂研究的国内外现状

1.2.1 吸水膨胀型聚合物研究现状

1.2.2 吸水膨胀型聚合物的聚合反应研究现状

1.2.3 多元单体合成吸水膨胀型聚合物的研究现状

1.2.4 聚合物降解研究现状

1.3 暂堵剂的封堵与解堵机理

1.3.1 暂堵剂的暂堵机理

1.3.2 暂堵剂的合成机理

1.3.3 暂堵剂的吸水膨胀机理

1.3.4 暂堵剂的降解机理

1.4 暂堵剂材料的宏观物理性能及制备工艺要求

1.5 针对暂堵剂材料性能的微观分子设计

1.6 暂堵剂的实验设计

1.6.1 研究的因素-水平的正交设计方案

1.6.2 合成方法设计

1.6.3 自由基共聚合的实施方法设计

1.6.4 可二次接枝的功能性单体选择及聚合设计

1.6.5 性能的表征及相应标准的引入

1.7 本文主要研究内容

1.7.1 研究的主要难点

1.7.2 研究的创新点

第二章 实验

2.1 原料与实验方法

2.1.1 实验试剂

2.1.2 实验仪器

2.1.3 实验方法

2.2 性能测试

2.2.1 平衡吸水倍率与吸水速率的测试

2.2.2 失水性能的测试

2.2.3 吸水膨胀型聚合物对生理盐水溶液的吸收率测试

2.2.4 吸水膨胀型聚合物对不同pH溶液的吸收能力测试

2.2.5 吸水膨胀型聚合物粒径对吸水倍率的影响实验

2.2.6 凝胶强度的测试

2.2.7 降解实验

2.2.8 有关的测试与表征方法

第三章 实验结果与讨论

3.1 骨架支撑材料的选择

3.2 吸水膨胀性能的实验结果

3.2.1 暂堵剂材料的吸水倍率与体积膨胀系数的关系

3.2.2 四种不同淀粉接枝共聚物接枝率和糊化温度的比较

3.2.3 四种不同淀粉接枝共聚物的吸水和失水性能的比较

3.2.4 亲水材料选择

3.2.5 降解材料助剂对材料降解性能以及材料强度的影响

3.2.6 小结

3.3 合成条件对吸水性能的优化

3.3.1 反应时间的影响

3.3.2 交联剂用量的影响

3.3.3 引发剂用量的影响

3.3.4 单体中和度(pH值)的影响

3.3.5 反应温度的影响

3.3.6 淀粉用量的影响

3.3.7 干燥温度的影响

3.3.8 小结

3.4 添加无机矿物的复合吸水材料

3.4.1 膨润土对聚合物吸水性能和降解性能影响

3.4.2 乌审土对聚合物吸水性能和降解性能的影响

3.4.3 纳米粘土对聚合物吸水性能和降解性能的影响

3.4.4 硅藻土对聚合物吸水性能和降解性能的影响

3.4.5 小结

3.5 用功能性单体代替淀粉与烯类单体共聚

3.5.1 功能性单体对吸水膨胀型聚合物的影响

3.5.2 用二次接枝原位聚合物的方法提高聚合物降解性能

3.5.3 粒度对降解时间的影响

3.5.4 吸水膨胀型聚合物降解的红外光谱分析

第四章 结论

第五章 展望

参考文献

致谢