長鏈?zhǔn)灏符}-高分子量聚氧化乙烯水凝膠形成及其性能研究.pdf

1、在石油行業(yè)三采作業(yè)過程中大量應(yīng)用水凝膠作為稠化劑。主要采用可交聯(lián)聚丙烯酰胺作為稠化劑，其現(xiàn)場應(yīng)用時溶解需要較長時間，使用不便。本文通過芥酸酰胺丙基-N，N-二甲基叔胺鹽膠束與高分子量聚氧化乙烯(PEO)共混，制得一種長鏈?zhǔn)灏符}/PEO壓裂液，具有溶解快速、配制簡單、破膠便利、殘渣量少等優(yōu)勢，具有巨大的市場潛力。
　　芥酸酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺鹽(簡稱:PKOH)制備分兩步完成，先以芥酸和N,N-二甲基-1，3-丙二胺為原料制

2、備了中間體芥酸酰胺丙基-N，N-二甲基叔胺(簡稱:PKO)，并用FI-IR和1H NMR表征產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。再經(jīng)醋酸酸化得到長鏈?zhǔn)邃@鹽PKOH，它是一種可溶性表面活性劑，用表面張力法、熒光光譜法和紫外吸收法測其cmc值為7.5×10-5mol L-1。
　　PKOH經(jīng)丙二醇甲醚液化得到PKOH稠化劑體系。測試了pH值、質(zhì)量濃度、剪切速率和溫度對其水凝膠黏度行為的影響，并測試儲能模量G'和耗能模量G"。發(fā)現(xiàn)該水凝膠是一種剪切變稀非牛頓流體

3、，宜在弱酸性條件下使用，水凝膠體系以彈性為主，且具有良好的剪切恢復(fù)性能。
　　分別研究了可溶性聚合物PEO的相對分子質(zhì)量、濃度、溫度和剪切速率對PEO溶液黏度行為的影響，測試了PEO溶液的儲能模量G'和耗能模量G"。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:PEO溶液是一種假塑性流體，在高速剪切速率和較大濃度條件下，有明顯的剪切變稀現(xiàn)象，黏彈性較弱。PEO溶液在壓裂液流動中起骨架作用，在粘性指進(jìn)模型中，研究PEO水溶液濃度、溫度和含鹽濃度等因素對粘性指進(jìn)現(xiàn)象

4、的影響。
　　進(jìn)一步測試了PEO和PKOH稠化劑含量以及氯化鉀含量對黏度的影響，確定了適合于超低滲透油田用壓裂液的基本組成。經(jīng)擬合試驗(yàn)，篩選出較好的壓裂液配方:3％PKOH稠化劑+0.2％PEO+2％KCl，其黏度在260mPa.s左右;測試了剪切速率、剪切時間和溫度對PKOH/PEO壓裂液黏度的影響，以及PKOH/PEO壓裂液的黏彈性，表征壓裂液的流變性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該壓裂液屬于剪切稀釋流體。剪切時間越長以及溫度升高都會使壓

5、裂液黏度降低。壓裂液具有黏彈性，其儲能模量G'為7Pa,耗能模量G"為1Pa。通過測試耐溫耐剪切性、懸砂性、破膠性和巖芯傷害表征PKOH/PEO壓裂液的應(yīng)用性能。測試結(jié)果顯示:在80℃、170s-1剪切90min，壓裂液黏度維持在90mPa.s左右;壓裂液攜砂性好;當(dāng)EDTA-Fe/H2O2破膠劑含量為0.05％，破膠液黏度均低于5mPa.s，殘渣含量約為50mg L-1，破膠液表面張力為23.88mN m-1，界面張力為0.0246m