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高分子聚合物稠化剂的制备及其压裂液应用性能研究

闫杰 张涵 郭志杰 马广东 霍锦华

闫杰,张涵,郭志杰,等. 高分子聚合物稠化剂的制备及其压裂液应用性能研究[J]. 钻井液与完井液,2022,39(1):107-113 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.01.018
引用本文: 闫杰,张涵,郭志杰,等. 高分子聚合物稠化剂的制备及其压裂液应用性能研究[J]. 钻井液与完井液,2022,39(1):107-113 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.01.018
YAN Jie, ZHANG Han, GUO Zhijie, et al.Preparation of a high molecular weight polymer thickening agent and its use in fracturing fluids[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2022, 39(1):107-113 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.01.018
Citation: YAN Jie, ZHANG Han, GUO Zhijie, et al.Preparation of a high molecular weight polymer thickening agent and its use in fracturing fluids[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2022, 39(1):107-113 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.01.018

高分子聚合物稠化剂的制备及其压裂液应用性能研究

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.01.018
详细信息
    作者简介:

    闫杰,工程师,1983 年生,毕业于西南石油大学应用化学专业,现在从事压裂酸化研究工作。电话18699142264 ;E-mail :yanjie001@cnpc.com.cn

    通讯作者:

    霍锦华,电话18328078183;E-mail:1483141754@qq.com

  • 中图分类号: TE357.12

Preparation of a High Molecular Weight Polymer Thickening Agent and Its Use in Fracturing Fluids

  • 摘要: 以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为聚合单体,通过水溶液聚合法制备了高分子聚合物压裂液稠化剂FTW-1,与有机锆交联剂交联,考察了聚合反应温度、体系酸碱度、反应时间、单体浓度、引发剂加量等对高分子聚合物稠化剂FTW-1性能的影响,利用FTIR、TG等方法对高分子聚合物稠化剂FTW-1进行了表征。结果显示,高分子聚合物稠化剂最佳合成工艺为单体质量浓度为35%,pH值为7.8~8.0,引发剂加量为0.12%,反应温度为50 ℃,反应时间为4 h。红外及热重分析显示,该高分子聚合物稠化剂FTW-1分子结构符合预期设计,黏均分子量约为1.8×106,具有良好的热稳定性,可满足180 ℃施工需求。同时,也开展了压裂液性能,诸如溶解性能、增稠和交联性能、耐温耐剪切性能、抗微生物降解性能、破胶性能等的研究,结果表明压裂液各项性能均满足相关行业标准要求。

     

  • 图  1  基液黏度随反应单体浓度的变化情况

    图  2  基液黏度随聚合体系pH值的变化情况

    图  3  基液黏度随引发剂加量的变化情况

    图  4  基液黏度随聚合反应温度的变化情况

    图  5  基液黏度随聚合反应时间的变化情况

    图  6  高分子聚合物稠化剂FTW-1红外光谱曲线

    图  7  高分子聚合物稠化剂FTW-1热失重曲线

    图  8  高分子聚合物稠化剂FTW-1基液黏度随溶解时间的变化

    图  9  压裂液耐温耐剪切曲线

    图  10  质量浓度为0.6%的压裂液基液黏度随放置时间变化曲线(Yn:第n天黏度值;Y1:第1天黏度值)

    表  1  反应单体浓度对FTW-1状态的影响

    反应单体质量浓度/%性能特征
    20软、极易流动
    25较软、极易流动
    30较软、易流动
    35软硬适中、不沾壁、弹性良好
    40较硬、难以取料
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    表  2  聚合体系pH值对FTW-1状态的影响

    pH性能特征
    5软、极易流动
    6较软、极易流动
    7软硬适中、略微沾壁、弹性良好
    8软硬适中、不沾壁、弹性良好
    9不引发
    10不引发
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    表  3  高分子聚合物稠化剂FTW-1压裂液破胶性能

    基液质量
    浓度/%
    破胶剂/
    g·L−1
    破胶时间/h
    (95 ℃)
    破胶液黏度/
    mPa·s
    残渣含/
    mg·L−1
    0.30.43.55.03.45
    0.64.05.53.82
    0.30.53.04.02.89
    0.63.54.53.07
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-25
  • 修回日期:  2021-11-01
  • 录用日期:  2021-12-01
  • 刊出日期:  2022-05-06

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