亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于刺激響應(yīng)策略的可控滑溜水研究

        2020-05-07 03:29:26李遠(yuǎn)照李婷王犁戴姍姍
        鉆井液與完井液 2020年6期
        關(guān)鍵詞:減阻劑質(zhì)子化球狀

        李遠(yuǎn)照,李婷,王犁,戴姍姍

        (1.中石化重慶涪陵頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)有限公司,重慶 408014;2.西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,成都 610500)

        頁(yè)巖氣資源的開(kāi)采主要依靠滑溜水壓裂液體系,而減阻劑是該體系中最關(guān)鍵的組分。通常減阻劑的使用量很低,因此具有低地層損害、容易返排等優(yōu)勢(shì)。此外,低廉的滑溜水壓裂液體系,已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外很多地區(qū)的低滲透油氣藏開(kāi)采中得到了廣泛地使用。但在一些地質(zhì)條件復(fù)雜、低孔低滲、地層壓力系數(shù)低的區(qū)域,存在一些較為嚴(yán)峻的問(wèn)題,如氣藏儲(chǔ)層發(fā)育的微納米級(jí)孔隙、喉道窄小、排驅(qū)壓力高、連通性差等,將導(dǎo)致?lián)p害和壓裂返排液返排更難[1-7]。造成孔喉堵塞的一個(gè)重要原因是,儲(chǔ)層內(nèi)的黏土遇到流體容易發(fā)生膨脹,在實(shí)施運(yùn)移操作時(shí),黏土含量較高時(shí)就會(huì)堵塞孔喉,從而降低了地層的有效滲透率。針對(duì)這些特征,筆者利用疏水締合聚合物和刺激響應(yīng)型表面活性劑相互作用的特性,開(kāi)發(fā)了可調(diào)控黏度的滑溜水體系。刺激響應(yīng)型表面活性劑的加入,一方面可以控制與疏水締合聚合物的物理交聯(lián),從而大大提高體系黏度,降低疏水締合聚合物用量;另一方面刺激響應(yīng)型表面活性劑也是一種高效的表面活性劑,其能有效地降低表面及界面張力。在調(diào)控下,液體返排難度大大降低,地層傷害也進(jìn)一步降低。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 主要原料與儀器

        氫氧化鈉(AR),鹽酸(37%),丙烯酰胺(AR);N,N-二甲基烯丙基十八烷基氯化銨,實(shí)驗(yàn)室自制;油酸酰胺丙基叔胺(90%)。

        HAAKE RS600流變儀;BI-200SM激光散射儀;摩阻儀。

        1.2 減阻劑的合成

        新研制的聚合物減阻劑由實(shí)驗(yàn)室制備的疏水單體N,N-二甲基烯丙基十六烷基氯化銨(DOAC)和丙烯酰胺(AM)在氮?dú)獗Wo(hù)下通過(guò)引發(fā)劑(V50)引發(fā)的自由基共聚反應(yīng)得到,減阻劑的合成反應(yīng)如圖1 所示。將一定比例的AM、DOAC 和純水加入含有磁子的250 mL 干燥的三口燒瓶中,混合液在N2氛圍下攪拌均勻,燒瓶浸泡在水浴中,在預(yù)定溫度、N2氛圍下,加入適量的V50 作為自由基引發(fā)劑,混合均勻后停止攪拌,密封反應(yīng)器。在反應(yīng)一段時(shí)間后,打開(kāi)反應(yīng)器使其暴露在空氣中終止聚合,加入無(wú)水乙醇使聚合產(chǎn)物析出,得到白色固體,在40 ℃下真空干燥,破碎成粉末,密封存儲(chǔ)。

        圖1 減阻劑的合成路線

        參照中國(guó)石化企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SH 0619—2014《頁(yè)巖氣壓裂用降阻水技術(shù)條件》,測(cè)定減阻劑溶解時(shí)間、滑溜水耐溫、減阻、防膨、表面張力和傷害等性能。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 表面活性劑溶液囊泡-球狀膠束轉(zhuǎn)變研究

        油酸酰胺丙基叔胺,以下簡(jiǎn)稱(chēng)DOAPA,是一種pH 響應(yīng)型的表面活性劑。如圖2,若滴加稀鹽酸水溶液,則DOAPA 逐漸被質(zhì)子化成DOAPAH+,溶液將逐漸變得澄清透明;若加入NaOH,形成的DOAPAH+又逐漸還原成DOAPA,溶液也變渾濁[8]。

        圖2 DOAPA 質(zhì)子化和去質(zhì)子化反應(yīng)方程式

        隨著pH 值的降低,DOAPA 分子得到質(zhì)子成為DOAPAH+,DOAPA 在溶液中的質(zhì)子化程度將影響表面活性劑分子的分子間作用力,因而自組裝結(jié)構(gòu)也會(huì)隨之變化。如圖3 所示,從DOAPA/DOAPAH+比例隨pH 值的變化曲線中可知:當(dāng)pH>7.5 時(shí),DOAPA 幾乎沒(méi)有質(zhì)子化;當(dāng)pH<6.8時(shí),DOAPA 開(kāi)始得到質(zhì)子,當(dāng)pH<5.8 時(shí),表面活性劑主要以DOAPAH+形式存在。最終分析確定了DOAPA 的pH 值約為6.8。

        理論上,兩親分子的堆積結(jié)構(gòu)可以用堆積參數(shù)預(yù)測(cè):

        其中,v為疏水鏈體積;a0為頭基的優(yōu)化面;lc為疏水鏈的長(zhǎng)度。

        圖3 DOAPA 隨pH 值成分的變化

        如圖4 所示,當(dāng)pH 值為6.8 時(shí),DOAPA 分子大部分被質(zhì)子化成DOAPAH+,DOAPA 分子和DOAPAH+分子將協(xié)同地完成自組裝過(guò)程,親水頭基之間的距離因?yàn)镈OAPA 分子和DOAPAH+分子的分子間氫鍵作用而縮小了,即上式中的a0值減小,而疏水鏈長(zhǎng)和疏水鏈的體積沒(méi)有發(fā)生重要改變,這使得堆積參數(shù)數(shù)值增大,若臨界堆積參數(shù)值處于1/2 到1 范圍內(nèi),則趨于形成囊泡;當(dāng)pH<5.8,DOAPA 分子幾乎完全質(zhì)子化為DOAPAH+,自組裝過(guò)程所受到的氫鍵作用消失,由于親水頭基帶正電,分子間形成較強(qiáng)的靜電斥力,導(dǎo)致分子排列緊密程度降低,增大,這使得堆積參數(shù)數(shù)值減小,若堆積參數(shù)小于1/3,則趨向于形成球狀膠束。

        圖4 pH 值分別為5.6 和6.8 時(shí)DOAPA 自組裝示意圖

        DLS 測(cè)試選取了pH 值為5.63 和6.82 的2 個(gè)樣品,表征了2 種情況的微觀結(jié)構(gòu),如圖5 所示。

        圖5 DOAPA 在pH 值為5.63 和6.82 時(shí)的粒徑分布圖

        由圖5 可知,pH 分別為5.63 和6.82 時(shí)的樣品聚集體微觀尺寸區(qū)別明顯:當(dāng)pH=6.82 時(shí)為囊泡結(jié)構(gòu),其Rh約為60 nm;pH=5.63 時(shí)為球狀膠束,其Rh約為5 nm??梢?jiàn),DOAPA 在水溶液中的聚集形態(tài)可以在球狀膠束和囊泡結(jié)構(gòu)之間發(fā)生可逆轉(zhuǎn)變,簡(jiǎn)單地通過(guò)加入酸堿即可實(shí)現(xiàn)的。

        2.2 與表面活性劑刺激響應(yīng)機(jī)理分析

        上述研究表明,通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的pH 值,成功實(shí)現(xiàn)了DOAPA 聚集體在球狀膠束與囊泡結(jié)構(gòu)之間的可逆轉(zhuǎn)變。采用DOAPA 的這一自組裝形態(tài)在刺激下的可控轉(zhuǎn)變,將其與減阻劑復(fù)合,DOAPA 分子的自組裝結(jié)構(gòu)隨體系溶液pH 值的改變而發(fā)生改變,從而影響溶液中減阻劑分子的締合方式,最終達(dá)到調(diào)控體系黏彈性的目的,體系pH 響應(yīng)機(jī)理見(jiàn)圖6,體系在pH 值為6.8 和6.0 時(shí)水動(dòng)力直徑分布見(jiàn)圖7。

        圖6 DOAPA 和減阻劑復(fù)合體系pH 響應(yīng)機(jī)理圖

        圖7 DOAPA 和減阻劑復(fù)合體系在pH為6.8 和6.0 時(shí)水動(dòng)力直徑分布圖

        DOAPA 分子自組裝的聚集體結(jié)構(gòu)能顯著影響減阻劑的疏水締合行為。當(dāng)pH 達(dá)到6.8 時(shí),DOAPA 分子為囊泡結(jié)構(gòu),囊泡結(jié)構(gòu)比球狀膠束的尺寸更大且穩(wěn)定耐久,其在臨界膠束濃度以上與疏水締合聚合物復(fù)合時(shí),一定量的囊泡的出現(xiàn)使得多條疏水締合聚合物分子鏈發(fā)生糾纏交聯(lián),形成了不可自由流動(dòng)的、具有一定黏彈性的囊泡凝膠,此時(shí)囊泡起著“交聯(lián)劑”的作用。這種物理交聯(lián)相比化學(xué)交聯(lián),破膠更為徹底。若加入HCl 酸化使得DOAPA 完全被質(zhì)子化(即pH<6.0 左右),DOAPA分子聚集體的形態(tài)從囊泡結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙钅z束,球狀膠束的尺寸極小、數(shù)量多,疏水長(zhǎng)鏈因增溶作用被包裹在膠束疏水核的內(nèi)部,導(dǎo)致疏水締合聚合物分子間的締合作用被破壞,因此DOAPA 球狀膠束則表現(xiàn)為“破膠劑”的作用。整個(gè)復(fù)合體系的微觀結(jié)構(gòu)的水動(dòng)力學(xué)半徑隨著囊泡結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙钅z束,從280 nm 減小到80 nm(圖7),體系因黏度快速降低呈溶膠態(tài)。

        2.3 滑溜水性能測(cè)試

        以合成的減阻劑為基礎(chǔ),配制不同表觀黏度的滑溜水體系。其配方如下:w(減阻劑)=0.1%~0.3%、w(DOAPA)=0.01%~0.04%,w(防膨劑MLIH-FP07)=0.2%,w(消泡劑MLIH-XP01)=0.02%。針對(duì)該系列配方的性能進(jìn)行了詳細(xì)評(píng)價(jià)。

        2.3.1 DOAPA含量對(duì)滑溜水體系黏度的影響

        減阻劑和DOAPA 的含量都會(huì)對(duì)體系黏度造成影響。由圖8 可以看出,當(dāng)pH 為6.8 時(shí),在不同含量的減阻劑溶液中,加入0.01%的DOAPA,溶液黏度明顯上升;繼續(xù)提高加量,在DOAPA 含量為0.02%,對(duì)于減阻劑濃度為0.1%和0.2%的溶液黏度變化不明顯,而對(duì)于減阻劑濃度為0.3%體系,黏度進(jìn)一步上升,溶液開(kāi)始呈現(xiàn)類(lèi)似凍膠狀。當(dāng)pH 為6.0 時(shí),黏度均大幅度降低,其中,聚合物含量分別為0.1%和0.2%的體系,黏度均降低到5 mPa·s 以下。此外,后續(xù)實(shí)驗(yàn)中,滑溜水體系中的DOAPA 含量均為0.02%。

        圖8 不同pH 值下聚合物和表面活性劑含量對(duì)黏度的影響

        2.3.2 pH值對(duì)于滑溜水黏度的影響

        不同的pH 值下,減阻劑分子和DOAPA 分子有著不一樣的作用方式,因此他們組成的滑溜水體系黏度便可以通過(guò)pH 值來(lái)控制。選擇了0.1%減阻劑和0.02%表面活性劑的體系為代表。對(duì)其進(jìn)行了開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn),如圖9 所示。當(dāng)pH 值降低到6.2 時(shí),體系黏度迅速降低到5 mPa·s 左右,當(dāng)pH 值恢復(fù)到6.8 時(shí),體系黏度也恢復(fù)到15 mPa·s 左右。這種開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)可以多次重復(fù)。

        圖9 不同滑溜水體系的開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)

        2.3.3 滑溜水減阻性能評(píng)價(jià)

        滑溜水的摩阻小于清水的摩阻,隨著剪切速率的提升,清水的摩阻大幅度上升;而滑溜水的摩阻隨著剪切速率的提升而緩慢上升,清水和滑溜水的摩阻差值隨剪切速率增大而增大。在剪切速率較低時(shí),隨著剪切速率的提升,滑溜水的減阻率均下降;當(dāng)剪切速率高于2500 s-1時(shí),減阻率開(kāi)始上升,且剪切速率越高,減阻率越高,減阻劑體現(xiàn)出的減阻效果越明顯。由圖10 得知,減阻劑加量為0.1%時(shí)的最高減阻率為78.1%。隨著減阻劑加量的增加,滑溜水黏度上升,流動(dòng)阻力增加,故而減阻率是隨著減阻劑加量而逐漸遞減,減阻劑加量并非越高越好。即表明該種減阻劑適宜在高流速下使用,適合頁(yè)巖氣大排量壓裂施工。

        圖10 滑溜水體系的摩擦阻力及減阻率曲線

        2.3.4 滑溜水防膨性能評(píng)價(jià)

        遇到外來(lái)流體時(shí),儲(chǔ)層巖心中的可膨脹黏土礦物會(huì)發(fā)生水化膨脹。對(duì)不同減阻劑含量的滑溜水破膠液進(jìn)行了防膨性能測(cè)試。如表1 所示,該體系的防膨率均高于80%,有著良好的防膨效果,表明滑溜水對(duì)膨潤(rùn)土的膨脹具有較強(qiáng)抑制作用。

        表1 不同減阻劑含量的滑溜水破膠液的防膨數(shù)據(jù)

        2.3.5 滑溜水破膠液的性能評(píng)價(jià)

        利用破膠劑在60 ℃條件下,對(duì)滑溜水進(jìn)行徹底破膠,對(duì)破膠液的相關(guān)性能進(jìn)行評(píng)價(jià),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。由表2 可知,滑溜水破膠液的黏度為2.05 mPa·s,小于現(xiàn)場(chǎng)要求的5 mPa·s;表面張力為26.4 mN/m,小于現(xiàn)場(chǎng)施工要求的28 mN/m;與煤油的界面張力為1.91 mN/m,小于現(xiàn)場(chǎng)施工要求的2.00 mN/m;接觸角為66.8°,高于現(xiàn)場(chǎng)要求的60°;殘?jiān)繛?3.6 mg/L,小于現(xiàn)場(chǎng)施工要求的100 mg/L;對(duì)地層巖心的傷害率為12.42%,小于現(xiàn)場(chǎng)施工要求的20%傷害率;表明,滑溜水破膠液在地層破膠后,在地層中殘留少,對(duì)地層傷害小,易于返排。

        表2 滑溜水破膠液的基本性能

        3 結(jié)論

        通過(guò)分子設(shè)計(jì),引入可以和表面活性劑相互作用的疏水基團(tuán),開(kāi)發(fā)了可調(diào)控黏度的滑溜水體系。該滑溜水體系有良好的減阻性能和良好的防膨性能,能夠滿足頁(yè)巖氣壓裂施工要求。

        猜你喜歡
        減阻劑質(zhì)子化球狀
        減阻劑在輸油管道中的應(yīng)用
        化工管理(2021年10期)2021-04-25 13:54:54
        聚α烯烴型原油減阻劑在油田的應(yīng)用
        《球狀閃電》:科幻大神劉慈欣又一力作
        宇宙中的拓荒者——球狀星團(tuán)
        5-羥甲基胞嘧啶pKa值的理論研究
        New Situation in the Economic and Trade Cooperation and Competition between China and the US
        水熱法合成球狀錫酸鑭及其阻燃聚氯乙烯的研究
        EP系列減阻劑在原油管道中的應(yīng)用
        化工管理(2015年17期)2015-08-15 00:51:32
        質(zhì)子化胞嘧啶碰撞誘導(dǎo)解離的實(shí)驗(yàn)和理論研究
        球狀殼聚糖樹(shù)脂對(duì)NO2-吸附特性的研究
        免费在线观看一区二区| 人人妻人人爽人人澡人人| 小说区激情另类春色| 先锋五月婷婷丁香草草| 欧美xxxx色视频在线观看| 最新国产乱视频伦在线| 精品午夜一区二区三区久久| 亚洲AV无码久久久久调教| 一级内射免费观看视频| 亚洲最好看的中文字幕| 性做久久久久久免费观看| 欧美午夜精品一区二区三区电影| 久久久久久久妓女精品免费影院| 亚洲成AV人久久| av天堂亚洲另类色图在线播放| 中文字幕一区二区中文| 亚洲无线一二三四区手机| 免费人妻无码不卡中文字幕18禁| 久久人妻少妇嫩草av蜜桃| 久久青草亚洲AV无码麻豆| 亚洲中文字幕一区二区三区多人| 婷婷综合另类小说色区| 亚洲成a人v欧美综合天堂麻豆| 国产免费一级高清淫日本片| 美腿丝袜中文字幕在线观看| 美腿丝袜诱惑一区二区| 伊人久久大香线蕉av一区| 欧美日韩在线观看免费| 青青草手机成人自拍视频| 中出人妻希奇杰卡西av| 国产成人喷潮在线观看| 国内a∨免费播放| 精品国产高清a毛片| 国产一区二区三区亚洲| 亚洲成a∨人片在线观看不卡| 国产精美视频| www久久久888| 日本一区二区三区视频免费在线 | 日本高清色一区二区三区| 日韩 无码 偷拍 中文字幕| 人妻妺妺窝人体色www聚色窝|