摘要

压裂增产技术是目前油气藏增产的一种重要措施。但是,随着油气资源的大量开采,压裂作业实施的地层条件越来越严苛。所以研究人员要研究出性能更好的人工合成压裂液来满足高温低渗等地层条件下的增产需求。就目前对人工合成压裂液增稠剂的研究情况来看,难以同时满足抗高温又清洁的要求,所以需要合成一种新的聚合物作为压裂液增稠剂,达到耐温和清洁方面的性能需求。根据疏水缔合增稠的特点,本文利用将丙烯酰胺(AM)、N,N-二甲基十八烷基烯丙基氯化铵(DMAAC-18)和对苯乙烯磺酸钠(SSS)为原料得到共聚物AHAPAM。利用单因素法得到最优的反应条件为:N,N-二甲基十八烷基烯丙基氯化铵(DMAAC-18)的加量为1.5mol.%,对苯乙烯磺酸钠(SSS)的加量为0.6mol.%引发剂的加量为单体质量的0.2%,反应温度为45℃C,单体浓度为25wt.%,反应时间为6h,反应pH为9。通过傅里叶红外光谱和核磁共振仪对得到的聚合物结构进行表征,发现聚合物AHAPAM的分子结构与设计结构一致,并用乌氏粘度计测得其特性粘数为858.5mL/g。通过宏观的粘度测定和荧光探针从机理分析来对该聚合物浓度对溶液粘度的影响进行了研究,确定了聚合物AHAPAM的临界缔合浓度(CAC)为0.17wt.%。通过环境扫描电镜(ESEM)对不同浓度聚合物AHAPAM在溶液中的聚集形貌进行了观测,得到缔合前后聚合物AHAPAM在溶液中呈现不同的微观结构,证明了 AHAPAM的缔合增稠机理。通过流变实验得到AHAPAM水溶液是弹性流体,并且质量浓度为0.5%的AHAPAM溶液在140℃C,170s-1剪切速率条件下的粘度维持在92mPa · s,说明聚合物AHAPAM拥有良好的抗温性能。通过国家行业标准确定了 AHAPAM压裂液的基础配方为:0.5wt.%增稠剂AHAPAM、2.0%防膨剂氯化钾KCl、0.045wt.%助排剂FC-117和0.1wt.%破胶剂过硫酸铵(NH4)2S208。并根据标准对AHAPAM压裂液各项性能进行评价,实验结果说明AHAPAM压裂液是一种耐高温且清洁的压裂液。