AGE砌块季铵盐两性疏水缔合聚合物驱油剂的研究

作     者：周利华 

作者单位：西南石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：苟绍华

授予年度：2015年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：丙烯酰胺共聚物 烯丙基缩水甘油醚 提高采收率 耐盐 耐温 

摘      要：聚合物驱是三次采油中重要的技术手段之一,在均质、低温、低矿化度油田取得较好的经济效益。然而,随着油藏非均质性加强、储层温度和矿化度越来越高,现有驱油剂产品的溶解、耐温、抗盐等性能无法满足工程要求已成为限制聚合物驱推广的主要原因。因此,为提高驱油剂在高温、高盐、非均质油藏的采收率,进一步研发相关驱油产品具有非常重要的意义。本论文以烯丙基缩水甘油醚(AGE)为砌块,设计一种磺酸盐单体3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠(AHPS)和一种季铵盐疏水单体N-2-(2,4-二氯苯氧基)乙基-N,N-二乙基-2-羟基-3-烯丙氧基丙基溴化铵(ACDH),并与丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)共聚,分别合成了一种含AGE砌块的三元共聚物AM/AA/AHPS和一种含AGE砌块的四元共聚物AM/AA/AHPS/ACDH。通过IR、NMR技术证明了两种共聚物的结构;通过SEM研究了两种共聚物在溶液中的聚集状态;通过TG-DTG研究了两种共聚物的热稳定性能。本论文确定了较优的AM/AA/AHPS制备条件为:m(AM):(AA):m(AHPS)=8.0:1.5:0.5、引发剂加量为0.2 wt%、温度为50℃、单体浓度为20 wt%、pH为7,该条件下制备的AM/AA/AHPS粘均分子量为6.5×106。确定了较优的AM/AA/AHPS/ACDH 制备条件为:m(AM):m(AA):m(AHPS):m(ACDH)=7.9:1.5:0.5:0.1、引发剂加量为0.2 wt%、温度为50℃、单体浓度为20 wt%、pH为7,该条件下制备的AM/AA/AHPS/ACDH粘均分子量为6.3×106。AM/AA/AHPS/ACDH溶液的增粘、耐温、抗盐、抗剪切等性能整体优于AM/AA/AHPS 和 HPAM。2000 mg/L 的 AM/AA/AHPS/ACDH 溶液表观黏度可达到 410.5 mPa s,在95℃下溶液表观黏度保留率为63.1%,在1000 s-1下表观黏度保留率为9.9%,吴茵搅拌器11000 rpm剪切20 s后保留率为75.3%,0.1～10 Hz的剪切频率下均表现出储能模量大于耗能模量,NaCl、MgCl2、CaCl2浓度为20000 mg/L、2000 mg/L和2000 mg/L时溶液表观黏度保留率分别为19.0%、17.8%和15.2%。两种含AGE砌块共聚物溶液在石英砂表面的等温吸附曲线满足Langmuir吸附模型;其中由于季铵盐的引入,1000 mg/L的AM/AA/AHPS/ACDH溶液在石英砂表面的吸附量比AM/AA/AHPS和HPAM有所提高,AM/AA/AHPS/ACDH溶液的吸附量可达到0.333 mg/g,这将有利于控制水相流度。AM/AA/AHPS/ACDH溶液可建立良好的阻力系数(22.1)和残余阻力系数(3.3),这表明AM/AA/AHPS/ACDH溶液可有效调节流度比,提高驱替液波及系数。AM/AA/AHPS/ACDH与表面活性剂SDBS有较好的复配性能,复配曲线与疏水缔合聚合物的复配曲线相似,体系表观黏度与SDBS加量关系满足4阶段模型;AM/AA/AHPS/ACDH-SDBS 复配体系(2000 mg/L-2000 mg/L)的表观黏度可达到 75.3 mPa.s,该复配体系可在AM/AA/AHPS/ACDH溶液提高采收率12.97%的基础上再提高提高采收率4.65%。