酸液稠化劑的性能評(píng)價(jià)【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　酸液稠化劑的性能評(píng)價(jià)</p><p><b>　　專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)</b></p><p>　　摘 要：酸化處理是油氣井增產(chǎn)增注的重要措施之一，而其中稠化

2、劑是酸液中一種重要的酸性添加劑。本文主要采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（SY/T6214-1996）對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，測定了稠化酸的配伍性、熱穩(wěn)定性、剪切穩(wěn)定性等；并且采用紅外光譜表征了稠化酸的分子結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明：由該稠化劑配制的稠化酸在90℃時(shí)的熱穩(wěn)定性為80.23%;在室溫、剪切速率170/s條件下剪切2h，剪切穩(wěn)定性為86.4%;這說明了該稠化劑具有良好的熱穩(wěn)定性和剪切穩(wěn)定性，通過配伍性試驗(yàn)表明，該稠化劑與酸液中常用的添加劑具有很好的相容性。由

3、此可得該產(chǎn)品性能優(yōu)良，可用作酸液稠化劑。</p><p>　　關(guān)鍵詞：稠化劑；性能評(píng)價(jià)；紅外光譜；相容性</p><p>　　Acid Thickening Agent Performance Evaluation</p><p>　　Abstract：Acidification treatment is one of the most important meas

4、ures in gas and oil reservoirs, and the viscosifier is an important acid additive. In this article we evaluated the PDA performance by using industry standard (SY/T6214-1996). The compatibility, thermal stability, shear

5、stability of thickening acid and the molecular structure of NG were characterized by the infrared spectrum. The results showed that the thermal stability of this viscosifier prepared from PDA was 80.23% at 90℃. At </p

6、><p>　　Key words: viscosifier; evaluation; IR; Compatibility</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1文獻(xiàn)綜述1</b></p><p>　　1.1酸化的概況1</p><p>　

7、　1.2稠化酸的發(fā)展史1</p><p>　　1.3PDA的性質(zhì)2</p><p>　　1.4PDA的應(yīng)用2</p><p>　　1.5酸液添加劑3</p><p>　　1.5.1緩蝕劑3</p><p>　　1.5.2鐵穩(wěn)定劑3</p><p>　　1.5.3防乳化劑3</

8、p><p>　　1.5.4粘土穩(wěn)定劑3</p><p>　　1.5.5助排劑4</p><p>　　1.6本論文主要研究目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4</p><p><b>　　2實(shí)驗(yàn)4</b></p><p>　　2.1稠化劑性能的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)4</p><p>　　2.1.1實(shí)驗(yàn)

9、試劑4</p><p>　　2.1.2實(shí)驗(yàn)儀器4</p><p>　　2.2稠化酸性能的評(píng)價(jià)5</p><p>　　2.2.1稠化酸試樣的制備5</p><p>　　2.2.2稠化酸酸溶時(shí)間的測定5</p><p>　　2.2.3稠化酸的熱穩(wěn)定性5</p><p>　　2.2.4稠化

10、酸的流變性5</p><p>　　2.2.5稠化酸的熱稀釋性6</p><p>　　2.2.6稠化酸的剪切穩(wěn)定性6</p><p>　　2.2.7稠化劑PDA與各種酸液添加劑的配伍性6</p><p>　　2.3聚合物的表征6</p><p><b>　　3結(jié)果與討論6</b><

11、/p><p>　　3.1紅外光譜分析6</p><p>　　3.2酸液稠化劑PDA的性能評(píng)價(jià)結(jié)果7</p><p>　　3.2.1稠化酸試樣的制備結(jié)果7</p><p>　　3.2.2稠化酸酸溶時(shí)間的測定評(píng)價(jià)結(jié)果8</p><p>　　3.2.3稠化酸的熱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果8</p><p>

12、　　3.2.4稠化酸的熱稀釋性的評(píng)價(jià)結(jié)果9</p><p>　　3.2.5稠化酸的剪切穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)結(jié)果10</p><p>　　3.2.6稠化劑PDA與各種酸液添加劑的配伍性的評(píng)價(jià)結(jié)果11</p><p><b>　　4結(jié)論11</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：11</b>&

13、lt;/p><p>　　致謝錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　1文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　1.1酸化的概況</b></p><p>　　酸化處理技術(shù)是油氣井增產(chǎn)、水井增注的主要措施之一。它利用酸液對(duì)巖石膠結(jié)物或地層孔隙、裂縫內(nèi)堵塞物(粘土、鉆井泥漿、完井液等)溶解和溶

14、蝕作用，恢復(fù)或提高地層空隙和裂縫的滲透性[1]。</p><p>　　用酸來解除鉆井、完井、修井以及增注等過程對(duì)井眼附近地層造成的傷害，疏通流體滲流通道，從而提高油氣井的產(chǎn)能，達(dá)到增產(chǎn)的效果。</p><p>　　在常規(guī)酸化施工中，存在如下缺點(diǎn)：(1)酸巖反應(yīng)速度快，酸的穿透距離短，只能消除近井地帶的傷害；(2)增大酸的濃度可增加酸的穿透距離，但又產(chǎn)生嚴(yán)重的泥砂及乳狀液堵塞給防腐蝕帶來困難

15、；(3)增產(chǎn)有效期通常短，砂巖經(jīng)土酸處理之后，由于粘土其他微粒運(yùn)移堵塞油流通道，造成酸化初期增產(chǎn)而后期產(chǎn)量迅速遞減。可見，酸化處理中的一個(gè)重要問題是因酸液與井眼附近地層的碳酸鹽作用太快，形成溶洞，砂粒間大部分膠結(jié)物被溶去，嚴(yán)重時(shí)引起地層出砂，而離井眼較遠(yuǎn)的地層得不到適當(dāng)?shù)乃峄?。因此控制酸與地層巖石的反應(yīng)速度成為酸化研究中一個(gè)特別突出的問題。</p><p>　　1.2稠化酸的發(fā)展史</p><

16、p>　　稠化酸及其施工工藝是國外七十年代發(fā)展起來的一種新的油、氣增產(chǎn)技術(shù)，其實(shí)質(zhì)就是在酸液中加入一種性能良好的稠化劑[2]。加入稠化劑能提高酸液的粘度，降低活性酸向裂縫面的擴(kuò)散速度，同時(shí)形成的膠體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能有效地阻止氫離子的活動(dòng)，從而使酸液消耗速率降低，增大酸液的作用距離，延緩酸巖的反應(yīng)時(shí)間，增加裂縫的寬度，提高地層滲透率[3]。并且稠化酸具有濾失量小，摩阻低，細(xì)砂懸浮能力強(qiáng)等特性，能減輕對(duì)地層的二次傷害，不受施工規(guī)模大小的影響。

17、這種酸液既能單獨(dú)使用，也能與前置液以及后沖洗液以各種方式混合使用。</p><p>　　與常規(guī)酸相比，稠化酸具有良好的緩速能力、降濾失能力、造縫、攜砂與減阻的能力，同時(shí)能減輕對(duì)地層的二次傷害[4]，不受施工規(guī)模大小的影響，是一種目前公認(rèn)的有效酸化工作液。稠化酸的關(guān)鍵在于稠化劑，由于地層條件所致，稠化酸除了要具備一般壓裂施工所需具備的性能外，還應(yīng)克服常規(guī)酸液的不足，具有耐溫、耐鹽、耐剪切、破膠時(shí)不產(chǎn)生殘?jiān)刃阅?，這

18、些都對(duì)酸液稠化劑提出了要求，使人們努力尋求改進(jìn)方法，推動(dòng)酸液稠化劑的發(fā)展。</p><p>　　酸液增稠劑在國外研究試驗(yàn)的歷史已有40年。近幾十年來國外酸液增稠劑產(chǎn)品主要有丙烯酞胺類、乙烯類、纖維素類以及生物類等聚合物。其中最重要的是丙烯酞胺類增稠劑，例如1998年美國聯(lián)合碳化公司研究出了一種克服酸液120℃溫度下降解的四元共聚物(丙烯酞胺或N—甲基丙烯酞胺或N，N一二烷基丙烯酞胺與其他單體的共聚物)，用其配置的

19、稠化酸在實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)中展示出良好的粘度穩(wěn)定性和較寬的溫度適應(yīng)范圍。又如美國鉆井專業(yè)產(chǎn)品公司菲力浦化學(xué)公司(Phillips Petroleum Co.)的DSGA酸液稠劑為二丙烯酞胺二甲基丙磺酸鈉與丙烯酸胺的共聚物；美國哈里伯(Halliburton Services)的一種高溫酸液增稠劑乃是丙烯酞胺與氯代季按欲的聚合物。目前國內(nèi)常用的酸液增稠劑有許多類同于水基壓裂液用膠凝劑，例如孤膠及其衍生物、纖維素及其衍生物、丙烯酞胺類聚合物。雖

20、然我國酸液增稠劑試驗(yàn)研究工作起步較晚，但是已有大量的酸液增稠劑品種被開發(fā)出來。例如四川石油局天研所研制的CTI一6系高溫酸液增稠劑，現(xiàn)場應(yīng)用表明其性能接近或達(dá)到引進(jìn)的增稠劑。還有北京油化所研制的酸液增稠劑RTA是含NaAMPS單體的共聚物。</p><p>　　在酸液稠化劑的發(fā)展過程中，國內(nèi)外的研究者對(duì)稠化劑進(jìn)行了大量的評(píng)選和新產(chǎn)品研制工作，特別是對(duì)各種高分子增粘劑進(jìn)行了廣泛的研究和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。如聚丙烯酰胺類化合物

21、（PAM）、羧甲基纖維素（CMC）和羧乙基纖維素（HEC）、聚乙烯醇、羥丙基胍膠（HPG）、聚乙烯吡咯烷酮和聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDMDAAC）等。</p><p>　　由AM和DMDAAC聚合得到的產(chǎn)物為PDA，目前，國內(nèi)外對(duì)PDA的研究已經(jīng)比較多。</p><p><b>　　1.3PDA的性質(zhì)</b></p><p>　　二甲基二烯丙

22、基氯化銨(dimethyl diallyl ammonium chloride，簡稱DMDAAC)與丙烯酰胺(acrylamide，簡稱AM)的共聚物(Poly DMDAAC-AM，簡稱PDA)是陽離子型聚電解質(zhì)，由于其大分子鏈上所帶正電荷密度可調(diào)，水溶性好，陽離子單元結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，相對(duì)分子質(zhì)量和陽離子度易通過不同制備工藝條件加以控制，PH使用范圍廣，高效無毒，造價(jià)低廉等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油開采、造紙、采礦、紡織印染、日用化工及水處理等領(lǐng)域

23、，日益受到人們的重視[12]。</p><p>　　PDA商品一般為水溶液，呈中性，干燥后微黃至白色粉末，具有強(qiáng)烈的吸濕性，熱分解溫度為280—300℃。室溫下PDA水溶液在堿性介質(zhì)中能發(fā)生部分水解。PDA溶于水、甲醇、冰醋酸等溶劑，不溶于乙醇、丙醇、苯、甲苯、丙酮、DMF等有機(jī)溶劑，其分子帶有正電荷，水溶液和吸濕性固體粉末具有導(dǎo)電性，導(dǎo)電機(jī)理為離子遷移導(dǎo)電，其導(dǎo)電性能同時(shí)也受到溫度、濃度以及陽離子度的影響。在純

24、水中，隨聚合物濃度的減小，溶液的比濃粘度不是減小而是迅速增大，呈現(xiàn)出典型的聚電解質(zhì)粘性特征。由于聚電解質(zhì)溶于水后離解產(chǎn)生聚離子和反離子，隨著溶液的稀釋，聚離子和反離子之間的距離增大，聚電解質(zhì)離子化程度增大，聚離子電荷密度增大，聚離子鏈上同種電性基團(tuán)靜電斥力增大，導(dǎo)致高分子鏈的擴(kuò)張，比濃粘度因而增大。另外，聚合物黏度也受到外加鹽的種類、鹽的濃度以及溶劑的影響。</p><p>　　通常用特性粘數(shù)來表征PDA相對(duì)分子

25、質(zhì)量，其大小受溶劑種類和濃度及溫度等條件的影響，為了便于比較，國內(nèi)外普遍采用在1mol/L的NaCl水溶液中30℃測定PDA溶液的特性粘數(shù)。</p><p>　　國內(nèi)外關(guān)PDA的毒性研究較少，其中陸興章等人[11]研究了命名為HC型陽離子高分子絮凝劑的PDA對(duì)TA98、TA100標(biāo)準(zhǔn)株菌AMES實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物急性毒性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明HC型陽離子高分子絮凝劑無毒性。</p><p><b&g

26、t;　　1.4PDA的應(yīng)用</b></p><p>　　PDA在石油工業(yè)中應(yīng)用時(shí)間很長，主要作為粘土穩(wěn)定劑、污水凈化劑、防水垢劑、泥漿和水泥漿改性劑、酸化液添加劑和封堵液等，以及泡沫和乳濁液的穩(wěn)定劑。</p><p>　　在水處理過程中，PDA憑其良好的絮凝效果、脫色效果和操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)揮了巨大的作用。它可用來處理含懸浮物、含油類的廢水，也可回收廢水中金屬，以及處理含無機(jī)硅

27、的水，另外，在生活污水的凈化、生化污泥和消化污泥的脫水方面，陽離子絮凝劑PDA又有獨(dú)特的功效。</p><p>　　在造紙工業(yè)中，主要用作助濾劑、干強(qiáng)劑及廢水處理的絮凝劑等，利用這些功能，可在有效改善紙張的質(zhì)量，提高細(xì)小纖維及填料的留著率、提高車速、降低原材料的消耗、降低環(huán)境污染。在制造靜電復(fù)印紙和噴墨印刷用紙的涂層上以提高紙的防靜電性能、耐水性。</p><p>　　在采礦業(yè)中，PDA可

28、用于處理含水礦漿以及分離煤礦廢水中的懸浮物。用高陽離子度的PDA來處理煤礦泥漿，用量少且沉降快[14]。</p><p>　　PDA是一種陽離子表面活性劑，在日用化工行業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣泛，應(yīng)用于香波、染發(fā)劑、液體肌膚清潔劑等。應(yīng)用于工業(yè)中抗菌素的提取、發(fā)酵液的助濾、制糖業(yè)中糖漿的澄清、油質(zhì)廢水的脫乳化等，也應(yīng)用于食品添加劑和電池緩蝕劑。</p><p><b>　　1.5酸液

29、添加劑</b></p><p>　　由于早期的酸化技術(shù)不成熟，對(duì)金屬管線腐蝕嚴(yán)重，并且對(duì)地層也造成傷害。人們面對(duì)此問題，結(jié)合多年的酸化處理經(jīng)驗(yàn)，考慮是否可以向酸液中加入抑制劑，以解決上述問題。從此，酸液添加劑就成為酸化研究的主題之一。酸化是油氣井增產(chǎn)的重要措施，而酸化效果，尤其是在高溫、低滲透性深井的酸化效果，在很大程度上取決于酸液添加劑[6]。酸液添加劑主要用于抑制酸液對(duì)施工設(shè)備和管線的腐蝕，減輕酸

30、化過程中對(duì)地層產(chǎn)生新的傷害，提高酸化效率使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求。近年來，國內(nèi)外相繼研制開發(fā)出酸液緩蝕劑、緩速劑、粘土穩(wěn)定劑、鐵離子穩(wěn)定劑等產(chǎn)品系列，并在此基礎(chǔ)上配套開發(fā)出低傷害多功能的緩速、降濾失酸液體系，目前，國內(nèi)外各油氣田面臨深井施工和低滲透油氣藏改造，所以對(duì)酸化工作液的性能提出一個(gè)更高的要求。因此，需加快發(fā)展完善酸化添加劑的品種，配套發(fā)展酸液體系以滿足酸化技術(shù)發(fā)展的要求。目前，酸液添加劑有下列兒種：</p><p&g

31、t;<b>　　1.5.1緩蝕劑</b></p><p>　　酸液中使用的緩蝕劑[7]決定于酸濃度和地層溫度。①低溫（80℃）、低濃度（酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.15）的條件下，可用含氧化合物（如甲醛）；②低溫、高濃度（酸的濃度高于0.15），可用含氧化合物（如肉桂醛）或含氮化合物（如胺鹽、吡啶鹽）；③中溫（80℃一120℃）、高濃度，可用炔醇或炔醇與含氮化合物復(fù)配作緩蝕劑；④高溫（120℃一21

32、0℃）、高濃度，可用Mannich堿（胺甲基化反應(yīng)產(chǎn)物，如甲烷基酮）或Mannich堿與炔醇復(fù)配作緩蝕劑。并且還要在緩蝕劑中加緩蝕增效劑以提高它的緩蝕效果[8]。</p><p><b>　　1.5.2鐵穩(wěn)定劑</b></p><p>　　由于鋼鐵腐蝕產(chǎn)物氧化鐵、硫化亞鐵和含鐵礦物（如菱鎂礦、赤鐵礦）在酸中的溶解，都會(huì)在殘酸中產(chǎn)生Fe3+和Fe2+。為將Fe3+穩(wěn)定在

33、殘酸中，可用鐵穩(wěn)定劑：</p><p>　?。?）絡(luò)合劑或鰲合劑：乙酸（HAC）、檸檬酸（CA）、次氮基三乙酸（NTA）和乙二胺四乙酸（EDTA)。乙酸只能用至66℃，而后三者可用至200℃。</p><p>　　（2）還原劑：甲醛、硫脈、聯(lián)氨、異抗壞血酸(EA)。其中，EA是最有效的。</p><p><b>　　1.5.3防乳化劑</b>&

34、lt;/p><p>　　由表面活性劑或巖石微粒穩(wěn)定的任何類型的乳狀液都會(huì)影響酸化后的排液。可用防乳化劑防止原油與酸形成乳狀液。防乳化劑可分為兩類：有分支結(jié)構(gòu)的表面活性劑和互溶劑。</p><p>　　1.5.4粘土穩(wěn)定劑</p><p>　　粘土穩(wěn)定劑是用來抑制酸化施工中引起的粘土礦物的膨脹和運(yùn)移，提高酸化效率。目前常用的粘土穩(wěn)定劑主要有無機(jī)類和有機(jī)類[9]。如氯化鉀、

35、氯化鋁、羥基鋁、氧氯化鋯；陽離子聚合物聚銨、聚季銨PTA、PAE—1、PTF—2、PA—F、QC—1、BCS851和美國的J55等。據(jù)現(xiàn)場和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明：無機(jī)鹽類穩(wěn)定劑有效期短，高價(jià)金屬離子在地層中易產(chǎn)生沉淀；陽離子表面活性劑能引起水濕性砂巖表面潤濕反轉(zhuǎn)。陽離子聚合物是目前應(yīng)用最廣泛的酸化液粘土穩(wěn)定劑。如華北油田采用的TDC15復(fù)配NH4Cl作為酸液穩(wěn)定劑達(dá)到有效期長、抗剪切、耐酸、耐高溫與地層水配伍性好的效果。</p>

36、<p><b>　　1.5.5助排劑</b></p><p>　　助排劑是酸化處理后使殘酸及時(shí)容易的返排的一種添加劑。主要是一些醇和非離子表面活性劑以及含氟的陽離子表面活性劑等。如Halliburton公司的ENWSR—288和FZ—43以及STS—4等就是助排劑[10]。</p><p>　　1.6本論文主要研究目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容</p><

37、;p>　　基于上述分析，我國稠化劑的發(fā)展較晚，且種類較少，比較單一。結(jié)合油田實(shí)際應(yīng)用情況以及國內(nèi)外稠化劑的研究現(xiàn)狀，初步討論了反應(yīng)條件對(duì)聚合物合成的影響，對(duì)所合成的聚合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，利用紅外光譜圖，分析并確定產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)，按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其性能進(jìn)行研究和評(píng)價(jià)，測定產(chǎn)品的酸溶時(shí)間，流變性，熱穩(wěn)定性，剪切穩(wěn)定性以及與各種酸的配伍性等，判斷是否達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可以作為稠化劑來使用。</p><p><b>

38、;　　2實(shí)驗(yàn)</b></p><p>　　2.1稠化劑性能的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)</p><p><b>　　2.1.1實(shí)驗(yàn)試劑</b></p><p><b>　　表2-1 實(shí)驗(yàn)試劑</b></p><p><b>　　2.1.2實(shí)驗(yàn)儀器</b></p><

39、;p>　　表2-2 實(shí)驗(yàn)儀器一覽表</p><p>　　2.2稠化酸性能的評(píng)價(jià)</p><p>　　稠化酸的主要性能指標(biāo)有稠化能力、熱稀釋性、剪切穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和配伍性。按照SY/T6214—1996[16]對(duì)比稠化劑的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。</p><p>　　2.2.1稠化酸試樣的制備</p><p>　　按照SY/T6214—1996“

40、酸液稠化劑評(píng)價(jià)方法”中稠化酸試樣的制備方法，我們配制了一系列濃度(l.0%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%)的稠化劑試樣。向燒杯中加入實(shí)驗(yàn)室配制的20％鹽酸，在精密電動(dòng)攪拌器高速攪拌下，迅速均勻倒入一定量的聚合物，繼續(xù)高速攪拌。等聚合物充分溶解后，加入2％的緩蝕劑，充分?jǐn)嚢韬?，用六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)在要求溫度下測定酸液粘度。</p><p>　　2.2.2稠化酸酸溶時(shí)間的測定</p><p&

41、gt;　　按照S/T6214—1996“酸液稠化劑的評(píng)價(jià)方法”中稠化劑酸溶時(shí)間的測定，我們?cè)谑覝叵?，?.5%的比例取稠化劑加入到濃度為20%的鹽酸溶液(此濃度為現(xiàn)場最常使用的鹽酸濃度)中。在60r/min轉(zhuǎn)速下攪拌，用六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)每間隔20min測定酸液粘度，記錄數(shù)據(jù)，當(dāng)粘度趨于穩(wěn)定后，再以30min為間隔測定兩個(gè)數(shù)據(jù)。然后以酸液粘度讀數(shù)為縱坐標(biāo)，測試時(shí)間為橫坐標(biāo)，做酸液粘度一時(shí)間的曲線，再取最后兩點(diǎn)做直線，曲線與直線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的

42、時(shí)間即為稠化劑的酸溶時(shí)間。</p><p>　　2.2.3稠化酸的熱穩(wěn)定性</p><p>　　首先，取所配成的稠化劑濃度為2.5%稠化酸液，用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)在170s-1剪切速率下，測得室溫30℃酸液的表觀粘度，然后再將稠化酸置于帶有冷凝裝置的500ml磨口瓶內(nèi)并置于恒溫水浴中加熱到60℃，恒溫4h后取出，自然冷卻至30℃后，測定酸液在170/s下的表觀粘度。</p><

43、p>　　重復(fù)上述步驟，測定90℃、170s-1下的表觀粘度。</p><p>　　稠化酸的熱穩(wěn)定性按下式計(jì)算:</p><p>　　ω=(μa,/μa)·100%</p><p>　　ω—稠化酸熱穩(wěn)定性，%</p><p>　　μa，—稠化酸恒溫前表觀粘度，mPa·s；</p><p>　　μ

44、a—稠化酸在60℃(或90℃)恒溫后自然冷卻至30℃時(shí)的表觀粘度， mPa·s；</p><p>　　2.2.4稠化酸的流變性</p><p>　　按照SY/T6214—1996標(biāo)準(zhǔn)，測量稠化酸的流變性，只需將一定濃度的稠化劑配制在規(guī)定濃度的酸液，測定出稠化酸的熱稀釋性和剪切速率對(duì)稠化酸粘度的影響即可。</p><p>　　2.2.5稠化酸的熱稀釋性<

45、;/p><p>　　具體步驟如下:配制稠化劑的濃度為2.5%，鹽酸濃度為20%的稠化酸，測定該酸在30、45、60、75、90℃等不同溫度下，在170/s下的稠化酸的表觀粘度。同時(shí)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)做出稠化酸的表觀粘度—溫度曲線。但是為了對(duì)合成稠化劑有一個(gè)比較詳細(xì)的評(píng)價(jià)，我們測出了由不同濃度的稠化劑配成的酸液在不同溫度下的表觀粘度，同時(shí)做出了稠化劑濃度為2.0%、2.5%、3.0%的稠化酸表觀粘度—溫度曲線。</p

46、><p>　　2.2.6稠化酸的剪切穩(wěn)定性</p><p>　　在現(xiàn)場施工中，一般將80—100m3的鹽酸泵入井下大約需要2小時(shí)，在此過程中，稠化酸酸液受到剪切作用，進(jìn)入井底時(shí)粘度可能降到較低的數(shù)值。為了考察稠化劑在酸液中的剪切穩(wěn)定性，我們將稠化劑濃度為2.5%、鹽酸濃度20%的稠化酸在室溫下恒溫，用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)連續(xù)剪切，剪切速率170s-1、連續(xù)剪切時(shí)間為120min，在剪切過程中每隔20mi

47、n記錄一次酸液的表觀粘度。稠化酸的剪切穩(wěn)定性按下式計(jì)算：</p><p>　　ω，=(μaη/μaθ)·100%</p><p>　　ω，—稠化酸的剪切穩(wěn)定性，%；</p><p>　　μaη—恒溫后剪切前稠化酸的表觀粘度，mPa·s；</p><p>　　μaθ—剪切120min后稠化酸的表觀粘度，mPa·s。

48、</p><p>　　2.2.7稠化劑PDA與各種酸液添加劑的配伍性</p><p>　　用稠化劑和10%~25%的鹽酸配成的稠化酸與下述常用的酸液添加劑進(jìn)行配伍實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　稠化酸體系配方：20%鹽酸 + 2.5%稠化劑 + 2.0%緩蝕劑 + 0.15%鐵離子穩(wěn)定劑 + 0.15%破乳劑+ 0.5%助排劑 + 0.3%粘土穩(wěn)定劑。</p>

49、;<p>　　配制好的酸液在常溫下放置15天，若無沉淀和不溶物產(chǎn)生，并且對(duì)此稠化酸分別進(jìn)行了熱稀釋性、熱穩(wěn)定性、剪切穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，性能優(yōu)良，則說明加入的各添加劑并未改變稠化酸的性能，合成的稠化劑與酸液添加劑有良好的配伍性。</p><p><b>　　2.3聚合物的表征</b></p><p>　　紅外光譜（IR）分析主要是對(duì)樣品中官能團(tuán)的檢測和分析，多種

50、類型的聚丙烯酰胺中的典型官能團(tuán)對(duì)紅外分析比較敏感，因此，IR是分析聚合物PDA中分子結(jié)構(gòu)的有效手段[15]。</p><p>　　制備得到的聚合物樣品在做紅外光譜前，應(yīng)將其用無水乙醇進(jìn)行多次提純，然后置于干燥烘箱中進(jìn)行低溫（40℃）干燥，除去產(chǎn)品中的水，以防止水的存在影響分析結(jié)果。將烘干的聚合物磨成粉末，用溴化鉀（KBr）壓片制樣。最后用島津IR-440型紅外光譜儀對(duì)聚合產(chǎn)品做紅外分析。</p>&

51、lt;p><b>　　3結(jié)果與討論</b></p><p><b>　　3.1紅外光譜分析</b></p><p>　　將樣品烘干后磨成粉末，用溴化鉀(KBr)壓片制樣。用日本島津公司生產(chǎn)的IR-440紅外光譜儀對(duì)P(DMDAAC-AM)聚合產(chǎn)品進(jìn)行紅外分析。分析結(jié)果如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 P

52、DA紅外譜圖</p><p>　　從圖3-1中可以看出，3400cm-1附近均出現(xiàn)胺基-NH3的伸縮振動(dòng)吸收峰，在3300cm-1附近出現(xiàn)-OH的特征吸收峰，說明兩種聚合物都具有強(qiáng)烈的吸水性。2930cm-1附近為與-N+相連的-CH3的伸縮振動(dòng)吸收峰，1656cm-1附近出現(xiàn)酰胺基中羰基—C=O的特征吸收峰。從圖3.1可看出，1406cm-1處還出現(xiàn)了與-N+鍵合的雙甲基特征峰，在610cm-1附近出現(xiàn)了N-C

53、鍵的彎曲振動(dòng)吸收峰。說明該聚合物為PDA。</p><p>　　3.2酸液稠化劑PDA的性能評(píng)價(jià)結(jié)果</p><p>　　3.2.1稠化酸試樣的制備結(jié)果</p><p>　　根據(jù)2.2.1的步驟中，我們用20％的鹽酸配制了一系列濃度(l.0%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%)的稠化劑試樣。等聚合物充分溶解后，加入2％的緩蝕劑，充分?jǐn)嚢韬螅昧傩D(zhuǎn)粘度計(jì)在要

54、求溫度下測定酸液粘度。稠化酸試樣的粘度記錄如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 稠化酸試樣的粘度</p><p>　　3.2.2稠化酸酸溶時(shí)間的測定評(píng)價(jià)結(jié)果</p><p>　　根據(jù)2.2.2的方法，我們?cè)谑覝叵拢?.5%的比例稱取稠化劑加入到濃度為20%的鹽酸溶液(此濃度為現(xiàn)場最常使用的鹽酸濃度)中。在60r/min轉(zhuǎn)速下攪拌，用六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)每間隔2

55、0min測定酸液粘度，記錄數(shù)據(jù)，當(dāng)粘度趨于穩(wěn)定后，再以30min為間隔測定兩個(gè)數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)見表3-2)。然后以酸液粘度讀數(shù)為縱坐標(biāo)，測試時(shí)間為橫坐標(biāo)，做酸液粘度一時(shí)間的曲線，再取最后兩點(diǎn)做直線，曲線與直線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間即為稠化劑的酸溶時(shí)間（如圖3-2）。</p><p>　　表3-2 酸溶時(shí)間的測定</p><p>　　圖3-2 酸溶時(shí)間的測定</p><p>　

56、　由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該稠化劑的酸溶時(shí)間約為80min左右。</p><p>　　3.2.3稠化酸的熱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果</p><p>　　根據(jù)2.2.3的方法，我們先取所配成的稠化劑濃度為2.5%稠化酸液，用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)在170s-1剪切速率下，測得室溫30℃酸液的表觀粘度，然后再將稠化酸置于帶有冷凝裝置的500ml磨口瓶內(nèi)并置于恒溫水浴中加熱到60℃，恒溫4h后取出，自然冷卻至30℃

57、后，測定酸液在170/s下的表觀粘度。</p><p>　　重復(fù)上述步驟，測定90℃、170s-1下的表觀粘度測量結(jié)果如表3-3所示。</p><p>　　表3-3 稠化劑在酸液中的熱穩(wěn)定性(鹽酸濃度20%)</p><p>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:合成的稠化劑在酸中加熱到90℃未產(chǎn)生沉淀或懸浮物，且稠化酸在60℃、90℃時(shí)的穩(wěn)定性均在80%以上。這說明稠化劑在鹽酸中具有

58、良好的熱穩(wěn)定性。</p><p>　　3.2.4稠化酸的熱稀釋性的評(píng)價(jià)結(jié)果</p><p>　　根據(jù)2.2.5的方法，我們配制稠化劑的濃度為2.5%，鹽酸濃度為20%的稠化酸，測定該酸在30、45、60、75、90℃等不同溫度下，在170/s下的稠化酸的表觀粘度。同時(shí)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)做出稠化酸的表觀粘度—溫度曲線如圖3-3。但是為了對(duì)合成稠化劑有一個(gè)比較詳細(xì)的評(píng)價(jià)，我們測出了由不同濃度的稠化

59、劑配成的酸液在不同溫度下的表觀粘度，同時(shí)做出了稠化劑濃度為1.0%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%的稠化酸表觀粘度—溫度曲線，其測試結(jié)果如下表3-4。</p><p>　　表3-4 不同濃稠化劑的稠化酸的熱稀釋性(表觀單位mPa·s)</p><p>　　對(duì)于酸化中酸液，一般要求于170/s條件下，60℃一90℃時(shí)初始表觀粘度達(dá)到25mPa·S以上；在90℃以上

60、時(shí)初始表觀粘度達(dá)到20mPa·S以上。由上表3-4可知，隨著溫度上升，稠化酸粘度要下降；對(duì)于井底溫度低于75℃的井(即井深大致在2000m以下)稠化劑用量為2.0%即可達(dá)到要求;對(duì)于，目前深井(井底溫度在90℃以上)，我們可以采用2.5%稠化劑用量。現(xiàn)場施工時(shí)，可根據(jù)不同的底層溫度和粘度要求配制適當(dāng)濃度的稠化酸。</p><p>　　圖3-3 稠化酸熱稀釋性的測定</p><p>

61、;　　3.2.5稠化酸的剪切穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)結(jié)果</p><p>　　根據(jù)2.2.6方法，我們將稠化劑濃度為2.5%、鹽酸濃度20%的稠化酸在室溫下恒溫，用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)連續(xù)剪切，剪切速率170s-1、連續(xù)剪切時(shí)間為120min，在剪切過程中每隔20min記錄一次酸液的表觀粘度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3-5，圖如3-4。</p><p>　　表3-5 稠化酸的粘度與剪切時(shí)間</p><p

62、>　　圖3-4 稠化酸剪切穩(wěn)定性的測定</p><p>　　測試結(jié)果表明:由合成稠化劑所配成的稠化酸(稠化劑濃度為2.5%、鹽酸濃度20%)在室溫、剪切速率170/s條件下剪切2h，其粘度下降的幅度較小，剪切穩(wěn)定性達(dá)85%?？梢姡铣沙砘瘎┚哂辛己玫募羟蟹€(wěn)定性。</p><p>　　3.2.6稠化劑PDA與各種酸液添加劑的配伍性的評(píng)價(jià)結(jié)果</p><p>　　

63、（1）在稠化劑PDA與各種酸液添加劑的配伍性實(shí)驗(yàn)中，按要求配制好的酸液在常溫下放置15天無沉淀和不溶物產(chǎn)生，并且對(duì)此稠化酸分別進(jìn)行了熱稀釋性、熱穩(wěn)定性、剪切穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，加入各添加劑并未改變稠化酸的性能，說明合成的稠化劑與酸液添加劑有良好的配伍性。</p><p>　?。?）在酸液稠化劑PDA與酸的配伍性實(shí)驗(yàn)中，在20%的硫酸、氫氟酸、磷酸中均能形成透明的黏性液體，結(jié)果表明，該聚合物PDA在這幾類酸中都具

64、有良好的配伍性。</p><p>　?。?）在酸液稠化劑PDA與鹽的配伍性實(shí)驗(yàn)中，在聚合物在總礦化度高達(dá)40000mg/L的標(biāo)準(zhǔn)鹽水中配制的20%稠化酸，靜置6h，未出現(xiàn)沉淀或分層，結(jié)果表明，該聚合物在高含Ca2+、Mg2+、Na+的酸液中不會(huì)變質(zhì)沉淀，具有較強(qiáng)的抗鹽性。</p><p><b>　　4結(jié)論</b></p><p>　　根據(jù)石油

65、天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T6214—1996“酸液稠化劑的評(píng)價(jià)方法”對(duì)合成聚合物進(jìn)行性能評(píng)價(jià)得出如下結(jié)論：</p><p>　　（1）稠化酸具有較高的粘度，與常規(guī)酸相比，能明顯延緩酸液反應(yīng)速度，增大酸液有效的作用距離。</p><p>　　（2）稠化酸在酸液中與大多數(shù)酸液添加劑有很好的配伍性。</p><p>　?。?）稠化劑耐酸、耐溫性能良好，在鹽酸中受熱不產(chǎn)生沉淀，

66、始終保持均一性。</p><p>　?。?）稠化酸在剪切速率170/s條件下連續(xù)剪切2h，其粘度下降的幅度較小，剪切穩(wěn)定性達(dá)85%，表現(xiàn)出了良好得剪切穩(wěn)定性，可以作為稠化劑使用。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　何生厚, 張琪著編. 油氣開采工程[M]. 北京: 中國石化出版社, 2003: 392-405.

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