馬喜平,胡瑩瑩,許航天,石 偉,朱忠祥
(西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,四川 成都 610500)
酸液稠化劑的合成與性能評(píng)價(jià)
馬喜平,胡瑩瑩,許航天,石 偉,朱忠祥
(西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,四川 成都 610500)
以丙烯酰胺(AM)、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)、二甲基二 烯丙基氯化銨(DMDAAC) 和N-乙烯基吡咯烷酮(NV P)為單體,通過(guò)水溶液聚合得到一種酸液稠化劑(PAADN)。采用FTIR和1H NMR方法對(duì)PAADN的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,采用單因素等方法優(yōu)選聚合條件,并考察了稠化劑PAADN的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,適宜的反應(yīng)條件為: 單體配比m( AM)∶m(AMPS)∶m( DMDAAC)∶m( NVP)=6∶2∶1∶1、反應(yīng)溫度4 5 ℃、單體總用量2 5%(w)(基于反應(yīng)體系質(zhì)量)、過(guò)硫酸銨-亞硫酸氫鈉引發(fā)劑用量為單體總質(zhì)量的0.9%、體系 pH= 6 ~8、反應(yīng)時(shí)間6 h。適宜的PADDN稠化酸配方為:鹽酸含量20%(w)、PAADN用量0.5%(w)(基于稠化酸體系質(zhì)量)、酸溶時(shí)間80 min、丙炔醇用量2.0%(w)。該稠化酸的黏度在170 s-1時(shí)達(dá)到34 mPa·s,且PAADN在稠化酸中具有較好的熱穩(wěn)定性、剪切穩(wěn)定性、緩速性能和抗鹽性 能。
酸液稠化劑;多元共聚;表觀黏度
20世紀(jì),儲(chǔ)層改造(酸化、壓裂)主要作用是為了降低近井地帶地層的傷害,增大油氣層的滲流能力,從而提高單井產(chǎn)量。進(jìn)入21世紀(jì)后,儲(chǔ)層改造技術(shù)逐漸受到重視。酸化是較早應(yīng) 用的一項(xiàng)油氣井增產(chǎn)技術(shù),其主要原理是利用酸液溶蝕地層中的酸溶性污染物和礦物, 酸蝕反應(yīng)產(chǎn)物隨殘酸或油氣排出地層[1-3]。在儲(chǔ)層的酸壓改造中,酸液稠化劑作為酸液緩蝕劑的主要作用是延緩酸巖的反應(yīng)速度,達(dá)到深穿透的目的,既要保障酸化壓裂安全、高效的施工,又需滿足與儲(chǔ)層配伍、損害低的基本要求。良好的酸液稠化劑應(yīng)有增黏性能強(qiáng)和抗溫性良好等特點(diǎn)。但目前國(guó)內(nèi)使用的稠化劑普遍存在抗溫抗鹽性能較差的問(wèn)題,限制了稠化劑的進(jìn)一步發(fā)展[4-7]。因此研制具有較好增黏、抗溫、抗剪切等性能的稠化劑十分迫切。
本工作以丙烯酰胺(AM)、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)水溶性單體為原料,通過(guò)水溶液聚合得到酸液稠化劑(PAADN)。以PAADN為稠化劑,與鹽酸和緩蝕劑丙炔醇配制成稠化酸。采用FTIR和1H NMR方法對(duì)PAADN的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,采用單因素等方法優(yōu)選聚合條件,并考察了稠化劑PAADN的增黏性能、酸溶時(shí)間、耐酸性、熱穩(wěn)定性、熱稀釋性和剪切穩(wěn)定性。
1.1 試劑與儀器
AM、聚丙烯酰胺(PAM)、過(guò)硫酸銨、亞硫酸氫鈉、無(wú)水乙醇、NaOH、鹽酸、丙炔醇:AR,成都科龍化學(xué)試劑廠;AMPS:純度99%,薩恩化學(xué)技術(shù)有限公司;NVP(AR)、DMDAAC(65%(w)的水溶液):成都艾科達(dá)試劑廠。
WQF-520型傅里葉變換紅外光譜儀:北京北分瑞利分析儀器公司;Bruker Avance Ⅲ HD 400型核磁共振波譜儀:瑞士Bruker BioSpin公司;ZNN-D6型六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì):青島森欣機(jī)電設(shè)備有限公司。
1.2 PAADN的合 成
稱取5 g AMPS溶于一定量的去離子水中,用20%(w)的NaOH溶液滴定至pH=7。然后分別加入15 g AM、2.5 g DMDAAC和2.5 g NVP,補(bǔ)加一定量的去離子水。加入0.225 g過(guò)硫酸銨-亞硫酸氫鈉(質(zhì)量比1∶1)引發(fā)劑,配制成100 mL溶液。通氮?dú)?5 min去除溶解氧,密封反應(yīng)容器,放入設(shè)定溫度的水浴中反應(yīng)一段時(shí)間后,得到半透明的膠狀物。產(chǎn)物用無(wú)水乙醇洗滌提純、剪切造粒、研磨成粉末狀,移入恒溫箱中40 ℃下烘干至恒重,得到共聚物PAADN。聚合反應(yīng)見(jiàn)式(1)。
1.3 性能評(píng)價(jià)
用傅里葉變換紅外光譜儀測(cè)定PAADN的FTIR光譜圖,KBr壓片。PAADN提純后溶于氘代水中,用核磁共振波譜儀測(cè)定1H NMR譜圖。按SY/T 6214—1996[8]規(guī)定的方法對(duì)稠化劑PAADN的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。
稠化酸緩速性能的評(píng)價(jià)。配制20%(w)的空白酸和20%(w)鹽酸+0.5%(w)PAADN+2.0%(w)丙炔醇的稠化酸。將稠化酸置于90 ℃水浴中,將3批次的大理石輪流放入酸液中,每間隔10 min將大理石取出,洗凈烘干后稱重,按照式(2)計(jì)算大理石的失重率(η)。
式中,m0為大理石的初始質(zhì)量,g;mi為酸巖反應(yīng)過(guò)程中大理石質(zhì)量,g;m為大理石在20%(w)的空白鹽酸中10 min后的溶蝕質(zhì)量。
2.1 聚合反應(yīng)條件的優(yōu)選
聚合物溶液的表觀黏度是表征稠化劑的主要指標(biāo),而影響表觀黏度的主要因素包括單體配比、單體總用量、引發(fā)劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和體系pH等。由于DMDAAC的聚合活性較低,加量過(guò)多不利于共聚,經(jīng)前期文獻(xiàn)調(diào)研和探索[9-10],確定適宜的DMDAAC用量為10%(w)(基于單體總質(zhì)量)。
2.1.1 單體配比的影響
單體配比對(duì)PAADN溶液表觀黏度的影響見(jiàn)表1。由表1可知,當(dāng)m(AM)∶m(AMPS)∶m(DMDAAC)∶m(NVP)=6∶2∶1∶1時(shí),表觀黏度最大(69 mPa·s)。AMPS 的用量會(huì)影響PAADN溶液的溶解性,當(dāng)AMPS 用量少時(shí),PAADN的分子間排斥力小,分子卷曲不易伸展,PAADN的溶解性變差。加入DMDAAC可在PAADN的分子鏈上引入較大的側(cè)基,提高PAADN的熱穩(wěn)定性??刂艫MPS的用量很關(guān)鍵,適宜的單體配比為m(AM)∶m(AMPS)∶m(DMDAAC)∶m(NVP)=6∶2∶1∶1。
表1 單體配比對(duì)PAADN溶液表觀黏度的影響Table 1 Effects of monomer ratio on the apparent viscosity to PAADN solutions
2.1.2 引發(fā)劑用量的影響
引發(fā)劑用量對(duì)PAADN溶液表觀黏度的影響見(jiàn)圖1。
圖1 引發(fā)劑用量對(duì)PAADN溶液表觀黏度的影響Fig.1 Effect of initiator concentration on the apparent viscosity of PAADN solutions.Conditions:45 ℃,6 h,system pH=6,m(AM)∶m(AMPS)∶m(DMDAAC)∶m(NVP)= 6∶2∶1∶1,total amount of the monomers 25%(w).
從圖1可知,當(dāng)引發(fā)劑用量低于0.9%(w)(基于單體總質(zhì)量)時(shí),表觀黏度隨引發(fā)劑用量的增加而增大;當(dāng)引發(fā)劑用量超過(guò)0.9%(w)后,表觀黏度開始下降,即PAADN的增黏性能開始減弱。引發(fā)劑用 量過(guò)低時(shí),反應(yīng)體系缺少自由基,單體轉(zhuǎn)化率很低;而引發(fā)劑用量過(guò)多時(shí),鏈終止速率加快,難以得到高相對(duì)分子質(zhì)量的PAADN。故確定最優(yōu)的引發(fā)劑用量為0.9%(w)。
2.1.3 單體總用量的影響
單體總用量對(duì)PAADN溶液表觀黏度的影響見(jiàn)圖 2。從圖2可知,單體總用量低于25%(w)(基于體系質(zhì)量)時(shí),PAADN的增黏能力隨單體總用量的增大而增大;單體總用量超過(guò)25%(w)后,PAADN的增黏能力開始下降。原因在于單體總用量的增大使單位體積反應(yīng)液中包含更多的單體,單體與自 由基之間碰撞的幾率增大,加快聚合反應(yīng)速率,有利于提高PAADN的相對(duì)分子質(zhì)量;但單體總用量過(guò)多 時(shí),在加速階段反應(yīng)體系黏度太大,使鏈自由基與單體的運(yùn)動(dòng)受阻,自由基與單體碰撞幾率降低,同時(shí)局部溫度過(guò)高導(dǎo)致鏈轉(zhuǎn)移增加、歧化終止增多和雙基終止減少,使PAADN相對(duì)分子質(zhì)量降低。因此,適宜的單體總用量為25%(w)。
圖2 單體總用量對(duì)PAADN溶液表觀黏度的影響Fig.2 Effect of total monomer dosage on the apparent viscosity of PAADN solutions.Conditions:45 ℃,6 h,system pH=6,m(AM)∶m(AMPS)∶m(DMDAAC)∶m(NVP)= 6∶2∶1∶1,initiator dosage 0.9%(w).
2.1.4 體系pH的影響
體系pH對(duì)PAADN溶液表觀黏度的影響見(jiàn)圖3。從圖3可知,體系pH呈中性或弱酸弱堿性時(shí),PAADN增黏能力強(qiáng)。在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿條件下,PAADN增黏性能較差甚至變成橡膠態(tài)。原因是:1)強(qiáng)酸強(qiáng)堿下PAADN的酰胺基發(fā)生分子內(nèi)或分子間的亞胺化反應(yīng),使PAADN水溶性變差甚至出現(xiàn)大規(guī)模交聯(lián)。2)強(qiáng)酸強(qiáng)堿下鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)增多,使PAADN中的支鏈數(shù)量增加,相對(duì)分子質(zhì)量下降,因此增黏能力下降,甚至在聚合物分子間產(chǎn)生了一定的C—C鍵交聯(lián)效果,使聚合物水溶性變差。故適宜的反應(yīng)體系pH為6~8。
圖3 體系pH對(duì)PAADN溶液表觀黏度的影響Fig.3 Effect of system pH on the apparent viscosity ofPAADN solutions. Conditions:45 ℃,6 h,m(AM)∶m(AMPS)∶m(DMDAAC)∶m(NVP)= 6∶2∶1∶1,total amount of the monomers 25%(w),initiator dosage 0.9%(w).
2.1.5 反應(yīng)溫度的影響
反應(yīng)溫度對(duì)PAADN溶液表觀黏度的影響見(jiàn)圖4。
圖4 反應(yīng)溫度對(duì)PAADN溶液表觀黏度的影響Fig.4 Influence of temperature on the apparent viscosity of PAADN solutions.Conditions:6 h,system pH=6,m(AM)∶m(AMPS)∶m(DMDAAC)∶m(NVP)= 6∶2∶1∶1,total amount of the monomers 25%(w),initiator dosage 0.9%(w).
從圖4可知,隨溫度的升高,表觀黏度呈先增大后減小的趨勢(shì)。溫度低于45 ℃時(shí),引發(fā)劑分解速率慢、自由基活性低、鏈增長(zhǎng)速率緩慢、單體轉(zhuǎn)化率較低難以形成高相對(duì)分子質(zhì)量的聚合物;而溫度高于45 ℃時(shí),引發(fā)劑過(guò)早的全部分解,使反應(yīng)后期缺乏自由基,同樣導(dǎo)致單體轉(zhuǎn)化率很低,高溫下鏈終止速率加快、鏈轉(zhuǎn)移增多,也難以形成高相對(duì)分子質(zhì)量的產(chǎn)物。溫度過(guò)高還可能導(dǎo)致PAADN的酰胺基之間發(fā)生分子內(nèi)或分子間的亞胺化反應(yīng),使溶解性變差。故確定45 ℃為最優(yōu)反應(yīng)溫度。
2.1.6 反應(yīng)時(shí)間的影響
反應(yīng)時(shí)間對(duì)PAADN溶液表觀黏度的影響見(jiàn)圖5。由圖5可知,反應(yīng)時(shí)間少于6 h時(shí),表觀黏度隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而升高;反應(yīng)時(shí)間超過(guò)6 h后,表觀黏度幾乎沒(méi)有變化。這是因?yàn)?,反?yīng)時(shí)間較短時(shí),反應(yīng)不能充分進(jìn)行,體系中的自由基多處于鏈 增長(zhǎng)階段,得到的PAADN的相對(duì)分子質(zhì)量較小,增黏性能較差。反應(yīng)時(shí)間超過(guò)6 h后,PAADN增黏性能變差,這是由于在一定溫度下長(zhǎng)時(shí)間保溫,會(huì)導(dǎo)致聚合體系內(nèi)小部分酰胺基發(fā)生亞胺化反應(yīng),影響PAADN的溶解性能。故確定適宜的反應(yīng)時(shí)間為6 h。
圖5 反應(yīng)時(shí)間對(duì)PAADN溶液表觀黏度的影響Fig.5 Influence of reaction time on the apparent viscosity of PAADN solutions.Conditions:45 ℃,system pH=6,m(AM)∶m(AMPS)∶m(DMDAAC)∶m(NVP)= 6∶2∶1∶1,total amount of the monomers 25%(w),initiator dosage 0.9%(w).
綜上所述,合成PAADN適宜的反應(yīng)條件為:?jiǎn)误w配比m(AM)∶m(AMPS)∶m(DMDAAC))∶m(NVP)=6∶2∶1∶1、反應(yīng)溫度45 ℃、單體總用量25%(w)、引發(fā)劑用量為單體總質(zhì)量的0.9%、體系pH 6~8、反應(yīng)時(shí)間6 h。
2.2 結(jié)構(gòu)表征
2.2.1 FTIR表征結(jié)果
PAADN的FTIR譜圖見(jiàn)圖6。從圖6可看出,3 417 cm-1處為伯酰胺N—H鍵的伸縮振動(dòng)峰;2 930 cm-1處為甲基C—H鍵的伸縮振動(dòng)峰;1 659 cm-1處為酰胺基C==O鍵的伸縮振動(dòng)峰;2 885 cm-1處為—CH2—的C—H鍵的伸縮振動(dòng)峰;1 181 cm-1處為反對(duì)稱磺酸基O==S==O吸收峰;1 042 cm-1處為對(duì)稱磺酸基O==S==O的吸收峰;1 316 cm-1處為叔酰胺C—N鍵的伸縮振動(dòng)峰;1 459,1 418 cm-1處為季胺陽(yáng)離子連接的亞甲基C—H鍵的彎曲振動(dòng)。由于PAADN稠化劑采 用無(wú)水乙醇提純,可能有乙醇?xì)埩?,因? 400~3 200 cm-1處可能包含有醇羥基O—H鍵的伸縮吸收峰;在1 000~900 cm-1處未出現(xiàn)歸屬于烯烴類單體(==C—H鍵)的面外彎曲振動(dòng)吸收峰,表明產(chǎn)物純度較高,不含未聚合單體。表征結(jié)果顯示,合成的PAADN為目標(biāo)產(chǎn)物。
圖6 PAADN的FTIR譜圖Fig.6 FTIR spectrum of PAADN.Synthesis conditions of PAADN:45 ℃,system pH=6,m(AM)∶m(AMPS)∶m(DMDAAC)∶m(NVP)= 6∶2∶1∶1,total amount of the monomers 25%(w),initiator dosage 0.9%(w),6 h.
2.2.21H NMR表征結(jié)果
PAADN的1H NMR譜圖見(jiàn)圖7。
圖7 PAADN的1H NMR譜圖Fig.71H NMR spectrum of PAADN.The synthesis conditions of PAADN referred to Fig.6.
從圖7可看出,化學(xué)位移δ=1.10~1.14處的三重吸收峰歸屬于分子主鏈中丙烯酰胺上連接的—CH2—;δ=1.43處的吸收峰歸屬于DMDAAC中與N+相連的—CH3;δ=1.60處的吸收峰歸屬于AMPS中與季C相連接的—CH2—;δ=2.17處的吸收峰歸屬于NVP中與羰基相連的亞甲基;δ=2.96處的吸收峰歸屬于PAADN與功能基團(tuán)相連接的亞甲基;δ=3.57~3.62處的四重峰是與N+相連接的—CH2—。1H NMR表征結(jié)果同樣顯示,所得目標(biāo)產(chǎn)物與預(yù)期結(jié)構(gòu)一致。
2.3 性能評(píng)價(jià)
2.3.1 稠化劑用量對(duì)增黏性能的影響
稠化劑用量對(duì)其增黏性能的影響見(jiàn)圖8。由圖8可知,隨PAADN用量的增加,稠化酸的表觀黏度不斷升高,表明稠化劑PAADN具有較好的增黏性能,當(dāng)溫度為20 ℃,PAADN用量為0.5%(w)(基于體系質(zhì)量)時(shí),稠化酸的表觀黏度達(dá)到34 mPa·s。而對(duì)于砂巖酸化,如黏度過(guò)大會(huì)使酸液流動(dòng)阻力增大,造成施工壓力過(guò)大和成本過(guò)高等問(wèn)題[11],因此PAADN適宜的用量為0.5%(w)。
圖8 PAADN用量對(duì)增黏性能的影響Fig.8 Influence of PAADN dosage on its thickening property. Gelled acid composition:propiolic alcohol content 2.0%(w),HCl content 20%(w).Test condition:170 s-1.Temperature/℃:■ 20;● 45
2.3.2 酸溶時(shí)間
PAADN的酸溶時(shí)間見(jiàn)圖9。
圖9 PAADN的酸溶時(shí)間Fig.9 Thickening dissolution time of PAADN.Gelled acid composition:PAADN dosage 0.5%(w),propiolic alcohol content 2.0%(w),HCl content 20%(w). Test conditions:20 ℃,170 s-1.
由圖9可知,前80 min內(nèi),稠化酸中稠化劑PAADN還未完全溶解,體系黏度隨PAADN的不斷溶解而上升。酸溶時(shí)間超過(guò)80 min后,體系黏度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),此時(shí)PAADN溶解完全。因此,稠化劑適宜的酸溶時(shí)間為80 min。
2.3.3 鹽酸含量對(duì)PAADN增黏性能的影響
鹽酸含量對(duì)PAADN增黏性能的影響見(jiàn)圖10。由圖10可知,PAADN的增黏性能隨鹽酸含量的增加而降低,但在鹽酸含量為20%(w)時(shí),稠化酸黏度仍可達(dá)到34 mPa·s,說(shuō)明合成的PAADN具有良好的耐酸性。
圖10 酸液含量對(duì)PAADN增黏性能的影響Fig.10 Thickening ability of PAADN in different HCl concentration.Gelled acid composition:PAADN dosage 0.5%(w),propiolic alcohol content 2.0%(w).Test conditions:20 ℃,170 s-1.
2.3.4 稠化劑的熱穩(wěn)定性
配制PAADN用量0.5%(w)、鹽酸含量20%(w)、丙炔醇用量2.0%(w)的稠化酸。首先在170 s-1下測(cè)定酸液在20 ℃時(shí)的表觀黏度;然后將稠化酸置于帶有冷凝回流裝置的燒瓶中,水浴升溫至60 ℃和90 ℃,恒溫240 min后取出,自然冷卻至20 ℃后測(cè)定170 s-1下的表觀黏度,并與相對(duì)分子質(zhì)量5×106的PAM配制的稠化酸對(duì)比熱穩(wěn)定性[12],結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 稠化酸的熱穩(wěn)定性Table 2 Thermal stability of gelced accid
由表2可看出,PAADN在90 ℃恒溫4 h后黏度保留率仍為80.88%,可滿足施工使用要求[13]。與PAM相比,PAADN表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性。這是因?yàn)镻AADN含有五元環(huán)結(jié)構(gòu),溫度升高時(shí),黏度降幅較低。
2.3.5 稠化劑的剪切穩(wěn)定性
配制PAADN和PAM的稠化酸,剪切120 min,期間每隔20 min記錄一次酸液的表觀黏度,結(jié)果見(jiàn)圖11。由圖11可知,與PAM酸液相比,PAADN稠化酸在50 ℃下剪切120 min后, 黏度保留率仍為95.3%。表明PAADN在剪切作用下分子鏈斷裂情況較少,且分子鏈間的纏結(jié)與解纏結(jié)能快速達(dá)到平衡使黏度保持穩(wěn)定,即PAADN的耐剪切能力較好。
圖11 稠化酸的剪切穩(wěn)定性Fig.11 Infl uence of shearing time on the thickening ability of the polymers.Gelled acid composition referred to Fig.9.Test conditions:50 ℃,170 s-1.■ PAADN;● PAM
2.3.6 PAADN的緩速性能
PAADN的緩速性能見(jiàn)圖12。
圖12 PAADN的緩速性能Fig.1 2 Retarding performance of PAADN.Test condition:90 ℃.■ HCl(20%(w));● PADDN(0.5%(w))+HCl(20%(w))
由圖12可看出,20%(w)的空白鹽酸與大理石的反應(yīng)速率很快,約10 min后大理石的質(zhì)量損失量就達(dá)到設(shè)定值;而PAADN稠化酸與大理石反應(yīng)60 min后,大理石質(zhì)量損失僅為設(shè)定值的58%,說(shuō)明PAADN有較好的緩速性能。這是因?yàn)?,PADDN稠化酸的黏度比空白鹽酸高,整個(gè)體系呈凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使氫離子向巖石表面的傳質(zhì)系數(shù)更低,從而具有良好的緩速效果。
2.3.7 抗鹽性能
配制PAADN稠化酸,加入模擬鹽水(m(Na2SO4)∶m(CaCl2)∶m(NaCl)∶m(MgCl2)=928∶125∶3 660∶165)[14]。考察了鹽含量對(duì)PAADN增黏性能的影響,結(jié)果見(jiàn)圖13。由圖13可看出,PAADN在稠化酸中的增黏性能隨鹽含量的增加而降低,但降幅較緩慢。當(dāng)鹽含量為20 000 mg/L時(shí),黏度保留率仍有30%,表明PAADN的耐鹽性能較好。這是因?yàn)镻AADN引入了剛性主鏈和磺酸基等提高了抗鹽性能。
圖13 鹽含量對(duì)PAADN增黏性能的影響Fig.13 Influence of salinity on the thickening ability of PAADN. Gelled acid composition referred to Fig.9.Test conditions:20 ℃,170 s-1.
1)以AM,AMPS,DMDAAC,NVP為單體在水溶液中四元共聚合成了酸液稠化劑PAADN。適宜的反應(yīng)條件為:?jiǎn)误w配比m(AM)∶m(AMPS)∶m(DMDAAC)∶m(NVP)=6∶2∶1∶1、反應(yīng)溫度45 ℃、單體總用量25%(w)、引發(fā)劑用量為單體總質(zhì)量的0.9%、體系pH 6~8、反應(yīng)時(shí)間6 h。
2)適宜的PADDN稠化酸配方為:鹽酸含量20%(w)、PAADN用量0.5%(w)、酸溶時(shí)間80 min、丙炔醇用量2.0%(w)。該稠化酸的黏度在170 s-1達(dá)到34 mPa·s,且PAADN在稠化酸中具有較好的熱穩(wěn)定性、剪切穩(wěn)定性、緩速性能和抗鹽性能。
[1] 陳大鈞,陳馥. 油氣田應(yīng)用化學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006:148-150,162-165,198-212.
[2] Podhajecka K,Prochazka K,Hourdet D. Synthesis and viscoelastic behavior of water-soluble polymers modified with strong hodrophobic side chains[J].Polymer,2007,48(6):1586-1595.
[3] Akiyoshi K,Kang E C,Kurumada S,et al. Controlled association of amphiphilic polymers in water:Thermosensitive nanoparticles formed by self-assembly of hydrophobically modified pullulans and poly(N-isopropylacrylamides)[J]. Macromolecules,2000,33(9):3244-3249.
[4] 王興文,郭建春,趙金州,等. 碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化(酸壓)技術(shù)與理論研究[J].特種油氣藏,2004,11(4):67-67.
[5] 陳朝剛,郭建春,周小平,等. 基質(zhì)酸化施工存在的問(wèn)題及處理[J].斷塊油氣田,2004,11(5):69-71.
[6] 全紅平,吳洋,李歡,等. 具有吸附作用的酸液緩速外加劑FL-1的研制[J].現(xiàn)代化工,2015,35(1):118-121.
[7] 潘祖仁. 高分子化學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007:121-133,35-139.
[8] 中國(guó)石油天然氣總公司. SY/T 6214—1996 酸液稠化劑評(píng)價(jià)方法[S].北京:石油工業(yè)出版社,1996.
[9] Han Lijuan,Ye Zhongbin,Chen Hong,et al. The interfacial tension between cationic Gemini surfactant solution and crude oil[J].J Surfact Deterg,2009,12(3):185-190.
[10] 傅智健,許娟,彭曉宏. 新型溫控變黏酸的合成與性能研究[J].現(xiàn)代化工,2010,30(12):44-46.
[11] Abd El-Salam F H. Synthesis,Antimicrobial activity and micellization of Gemini anionic surfactants in a pure state as well as mixed with a conventional nonionic surfactant[J].J Surfact Deterg,2009,12(4):363-370.
[12] 張紅靜. 一種新型酸液稠化劑的合成及性能評(píng)價(jià)[D].成都:西南石油大學(xué),2003.
[13] 修書志,杜成良,鄭云,等. SCJ-1稠化酸的研究與應(yīng)用[J].鉆井液與完井液,1999,16(5):42-44.
[14] 王中華. AM/AMPS/DMDAAC共聚物的合成[J].精細(xì)石油化工,2000(4):5-8.
(編輯 鄧曉音)
Synthesis and performance evaluation of acid liquor thickening agent
Ma Xiping,Hu Yingying,Xu Hangtian,Shi W ei,Zhu Zhongxiang
(School of Chemistry and Chemical Engineering,Southwest Petroleum University,Chengdu Sichuan 610500,China)
A acid liquor thickening agent(PAADN) was synthesized by aqueous solution polymerization with acrylamide(AM),2-acrylamide-2-methylpropane sulfonic acid(AMPS),diallyldimethyl ammonium chloride(DMDAAC) and N-vinylpyrrolidone(NVP) as monomers. The structure of PAADN was characterized by means of FTIR and1H NMR. The polymerization conditions were op timized an d the properties of PAADN were investigated. The experimental results indicated that the optimum reaction cond itions were m(AM)∶m(AMPS)∶m(DMDAAC)∶m(NVP) 6∶2∶1∶1,temperature 45℃,total amount of the monome rs 25%(w)(based on the reaction system),initiator dosage 0.9% of total mass of the monomers,pH 6-8 and reaction time 6 h. Under the suitable thickening conditions of HCl concentration 20%(w),PAADN dosage 0.5%(w)(based on the acid liquor system),acid soluble time 80 min and propiolic alcohol dosage 2.0%(w),the viscosity of the thickened acid liquor at 170 s-1was 34 mPa·s. PAADN has good thermal stability,shear stability,retarding performance and salt resistance.
acid liquor thickening agent;multicomponent polymerization;apparent vi scosity
1000-8144(2016)12-1526-07
TE 357.2
A
10.3969/j.issn.1000-8144.2016.12.018
2016-06-13;[修改稿日期]2016-09-30。
馬喜平(1963—),男,四川省成都市人,碩士,教授。聯(lián)系人:胡瑩瑩,電話 18244212854,電郵 zhyy037@163.com。