耐温抗盐型粘土稳定剂的研制与性能研究

论文摘要

粘土稳定,是低渗透油田开发所面临的一个重要课题,大多数的低渗透油气层中都含有粘土矿物,且具有强水敏性,粘土矿物的水化膨胀和分散运移是造成油气层损害的主要原因之一。研制优良的粘土稳定剂,对水敏低渗透油层的保护具有重要意义。近年来,两性离子聚合物类粘土稳定剂越来越受到各大油气田开发者的广泛关注,该类稳定剂受pH值影响小,耐温抗盐性能好,抑制粘土水化膨胀能力强,具有优良的起泡能力,分散、润湿和乳化效果好,广泛应用于石油天然气开采行业中。为了降低和抑制粘土矿物对油气层的损害,本文从提高粘土稳定剂的防膨性与耐温抗盐性等方面出发,合成了阳离子季铵盐型粘土稳定剂PAT和两性离子粘土稳定剂PATS,并在室内通过一系列实验对两种粘土稳定剂进行了性能评价。在粘土稳定剂合成及评价实验的基础上,取得了以下五点认识：1、针对低渗透强水敏性油田储层特征,在过硫酸钾-亚硫酸氢钠引发剂的引发下,以丙烯酰胺和三甲基烯丙基氯化钱为原料合成阳离子聚合物粘土稳定剂PAT,最佳反应条件是：反应时间5h,引发剂用量为0.8%,单体摩尔配比为n（AM）:n（TMAAC）=1:1,反应温度60℃。经过提纯后的产品,进行了红外光谱、核磁共振和元素分析的表征,说明其结构与预想的一样。2、以丙烯酰胺、三甲基烯丙基氯化铵、2—丙烯酰胺基—2—甲基丙磺酸（AMPS）为聚合单体,过硫酸钾-亚硫酸氢钠组成的氧化还原体系为引发剂,合成了两性离子粘土稳定剂PATS,最佳合成条件是：n（AM）:n（TMAAC）:（AMPS）=1:1:0.2,反应时间4h,反应温度40℃,引发剂用量为0.1%。通过红外光谱、核磁共振和元素分析等手段对其结构进行了表征。3、通过室内实验对合成的两种粘土稳定剂的防膨性能进行分析评价,测试了两种粘土稳定剂对岩心的伤害率,并确定了粘土稳定剂的注入浓度。PAT和PATS的最佳使用浓度分别为0.5%和0.3%。4、对粘土稳定剂进行耐温、抗盐性评价,实验结果表明RATS的耐温抗盐性要好于PAT,可以在较高温度和高盐度环境中使用。5、将合成的粘上稳定剂分别与无机盐进行了复配,并与目前油田应用的一些粘土稳定剂进行了室内优选实验,进一步表明两性离子粘土稳定剂具有良好的耐温抗盐性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 文献综述
• 1.2 储层损害原因分析
• 1.2.1 粘土矿物的认识
• 1.2.2 粘土电性分析
• 1.2.3 储层敏感性的原因
• 1.2.4 储层矿物与水敏性的关系
• 1.3 粘土稳定剂的发展
• 1.3.1 无机盐类粘土稳定剂
• 1.3.2 无机聚合物
• 1.3.3 阳离子型表面活性剂
• 1.3.4 有机阳离子聚合物
• 1.3.5 Gemini表面活性剂
• 1.3.6 两性离子表面活性剂
• 1.3.7 其他类
• 1.4 本课题的研究背景和选题意义
• 1.4.1 研究背景
• 1.4.2 选题意义
• 1.5 本文主要研究内容
• 1.6 论文创新点
• 第二章 阳离子聚合物类粘士稳定剂的合成与表征
• 2.1 主要试剂与实验装置
• 2.2 聚合方法
• 2.3 阳离子共聚物的制备
• 2.4 阳离子共聚物合成条件的优化
• 2.4.1 阳离子度（CD）的测定
• 2.4.2 特性粘数[η]的测定
• 2.4.3 结果与讨论
• 2.5 阳离子共聚物的表征
• 2.5.1 红外光谱（IR）分析
• 2.5.2 核磁共振（NMR）分析
• 2.5.3 元素分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 两性离子粘土稳定剂的合成与表征
• 3.1 主要试剂与实验装置
• 3.2 合成步骤
• 3.3 两性离子聚合物合成条件的探讨
• 3.3.1 单体摩尔比对产品的性能影响
• 3.3.2 聚合反应时间对产品的性能影响
• 3.3.3 聚合反应温度对产品的性能影响
• 3.3.4 引发剂用量对产品的性能影响
• 3.4 两性离子粘土稳定剂的表征
• 3.4.1 红外光谱（IR）表征
• 3.4.2 核磁共振（NMR）分析
• 3.4.3 元素分析
• 3.4.4 两性离子粘上稳定剂的相对分子质量
• 3.5 本章小结
• 第四章 阳离子聚合物与两性离子粘土稳定剂的性能评价实验
• 4.1 实验试剂及实验装置
• 4.2 稳定剂与地层水配伍性实验
• 4.3 防膨效果实验
• 4.4 岩心渗透率实验
• 4.4.1 实验方法
• 4.4.2 计算公式
• 4.4.3 实验结果
• 4.5 耐温抗盐性能测试
• 4.5.1 耐温性能评价
• 4.5.2 抗盐性能评价
• 4.6 两性离子聚合物的耐温抗盐机理探讨
• 4.7 本章小结
• 第五章 粘土稳定剂的复配及优选实验
• 5.1 与无机盐复配实验
• 5.2 粘土稳定剂的耐冲刷实验
• 5.3 岩心渗透率实验
• 5.4 耐温性能测试
• 5.5 抗盐性能评价
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文