学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

体膨颗粒调剖剂制备及其性能表征方法探讨

作　者: 彭文
导　师: 周风山
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 应用化学
关键词: 预交联体膨调剖剂吸水倍率强度稳定性
分类号: TE357.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 333次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

油田注水开发进入中后期后,由于地层非均质性的影响,造成注入水沿高渗透层突进,导致油井含水上升快、水淹早、注入水波及中低渗透层的程度低,水驱开发效果差。若对注水井的吸水剖面进行调整(即调剖),可达到改善开发效果的目的。矿场调剖实践中所用的一类主要调剖剂是预交联体膨型颗粒调剖剂,由于其具有操作简便、工艺简单等优点,在国内各大油田的使加量急剧上升。但由于对体膨型颗粒调剖剂调剖理论、施工工艺和性能测试研究的缺乏,在使用过程中出现水井调剖失败和增油效果持续时间不长等问题。在性能测试方面现行的评价指标主要是吸水倍率和模拟封堵率,而其中比较重要的指标强度和热稳定性还没有系统的研究。本文提出一种简便、重现性好的评价强度和化学热稳定性的方法,并研究调剖剂制备中填料、交联剂、碳酸钠和引发剂等因素对其吸水倍率、强度及化学热稳定性的影响。针对大庆油田的砂岩地层特点及生产成本问题,对预交联体膨型颗粒调剖剂配比进行调整,并对各因素对吸水倍率的影响做了研究。随着填料的增加、交联剂的增加、碳酸钠的减少及引发剂的减少,其吸水倍率逐渐降低,其中填料加量的影响最大,为主要影响因素。而填料中碳酸钙和膨润土的比例对吸水倍率几乎无影响。根据油田上解聚合物垢原理设计了一种表征体膨颗粒调剖剂化学热稳定性的方法。在二氧化氯浓度c=0.8%、活化剂为柠檬酸且活化比h=0.03和温度T=90℃时效果最佳,用分解率a的大小表征体膨颗粒调剖剂的化学热稳定性。该方法耗时短、安全及重现性好。其中填料的加入量对调剖剂的化学热稳定性影响不大;而随着交联剂量的增加、碳酸钠加入量的减少及引发剂量的增加,调剖剂的化学热稳定性增强,其中交联剂量的影响最大;填料中碳酸钙与膨润土的比例在一定的范围内对调剖剂化学热稳定性影响不大,而当其比例超过3:2时,调剖剂化学热稳定性急剧下降。自制了模拟地层裂隙的装置和用其表征体膨颗粒调剖剂强度的方法。将体膨颗粒调剖剂分为易碎型和变形型,对易碎型调剖剂的力学数据进行直线拟合分析得出b值可以表征此类调剖剂强度大小;对变形型调剖剂的力学数据进行指数增长函数拟合分析得出y0表征此类调剖剂刚性大小,指数项Ae xt表征变形型调剖剂韧性的大小,从而综合判断变形型调剖剂强度的大小。通过实验室研究确定高吸水体膨剂最优配比:交联剂N,N,-亚甲基双丙烯酰胺0.005g,引发剂过硫酸钾0.05g,引发剂亚硫酸氢钠0.05g,单体丙烯酰胺量为10g,膨润土为10g,碳酸钠为0.6g,水40mL,吸水倍率可达101.45倍。高热稳定性体膨剂最优配比:单体50.0g、水200mL、交联剂0.1g、碳酸钠5.0g、钙基膨润土100g、过硫酸钾1.6g、亚硫酸氢钠1.92g。高强体膨剂最优配比:单体50.0g,交联剂0.04g,膨润土和重质碳酸钙各25g,碳酸钠1.0g,引发剂过硫酸钾和亚硫酸氢钠各0.65g,水150mL。针对目前落后的生产工艺,对混配、聚合、造粒、干燥和研磨工艺提出改进措施,并将部分设备引入实际工业生产中。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-13
1 绪论  13-19
  1.1 油田调剖技术概述  13-14
  1.2 调剖剂研究现状及其发展趋势  14-15
  1.3 体膨颗粒调剖剂调剖机理  15-17
  1.4 体膨颗粒调剖剂研究现状  17-18
  1.5 本文主要研究任务  18-19
2 体膨剂合成原理及其配比优化  19-34
  2.1 自由基聚合原理  19-21
    2.1.1 链引发反应  19
    2.1.2 链增长反应  19-20
    2.1.3 链终止反应  20-21
    2.1.4 链转移反应  21
  2.2 交联反应  21-23
  2.3 填料填充原理及其作用原理  23
  2.4 合成条件优化  23-33
    2.4.1 实验设备及药品  23-24
    2.4.2 实验室制备步骤  24
    2.4.3 实验原材料的选取  24-27
      2.4.3.1 填料的选取  24-27
      2.4.3.2 改性用碱的选取  27
    2.4.4 高吸水倍率体膨剂配比优化  27-29
    2.4.5 高热稳定性体膨剂配比优化  29-31
      2.4.5.1 样品制备  29
      2.4.5.2 热稳定性评价方法  29-31
      2.4.5.3 热稳定性优化配比  31
    2.4.6 高强度体膨剂配比优化  31-33
      2.4.6.1 强度评价方法  31-32
      2.4.6.2 样品制备  32
      2.4.6.3 高强优化配比结果  32-33
  2.5 小结  33-34
3 体膨剂的吸水特性及其影响因素  34-46
  3.1 体膨剂的吸水机理  34-36
  3.2 吸水倍率及其影响因素  36-42
    3.2.1 吸水倍率的测试方法  36
    3.2.2 各因素对吸水倍率的影响  36-42
      3.2.2.1 单体与填料比对体膨剂吸水倍率的影响  36-38
      3.2.2.2 膨润土与碳酸钙之比对体膨剂吸水倍率的影响  38-39
      3.2.2.3 交联剂的加量对体膨剂吸水倍率的影响  39-40
      3.2.2.4 碳酸钠的加量对体膨剂吸水倍率的影响  40-41
      3.2.2.5 引发剂的加量对体膨剂吸水倍率的影响  41-42
  3.3 吸水速率及其影响因素  42-45
    3.3.1 吸水速率测试方法  42-43
    3.3.2 单体与填料比例对吸水速率的影响  43
    3.3.3 干燥及分散剂对体膨剂吸水率的影响  43-44
    3.3.4 粒径对吸水速率的影响  44-45
  3.4 小结  45-46
4 体膨剂热稳定性评价方法及其影响因素  46-66
  4.1 热稳定性测试原理  46-49
    4.1.1 二氧化氯  46-48
      4.1.1.1 二氧化氯性质  46
      4.1.1.2 二氧化氯的应用  46-48
    4.1.2 二氧化氯解堵原理  48
    4.1.3 体膨剂热稳定性评价机理  48-49
  4.2 仪器及药品  49
  4.3 活化剂的选择  49-51
    4.3.1 二氧化氯活化机理  49-50
    4.3.2 活化剂的选择  50-51
  4.4 体膨剂热稳定性评价方法  51
    4.4.1 实验前准备  51
    4.4.2 测试步骤  51
  4.5 体膨剂热稳定性评价条件优化  51-55
    4.5.1 体膨剂热稳定性评价时间优化  51-52
    4.5.2 体膨剂分解溶液配比优化  52-55
  4.6 体膨剂热稳定性评价方法的重现性  55-56
  4.7 各因素对体膨剂热稳定性的影响  56-63
    4.7.1 单体与填料比对体膨剂热稳定性的影响  56-57
    4.7.2 膨润土与碳酸钙之比对体膨剂热稳定性的影响  57-59
    4.7.3 交联剂的加量对体膨剂热稳定性的影响  59-60
    4.7.4 碳酸钠的加量对体膨剂热稳定性的影响  60-61
    4.7.5 引发剂的加量对体膨剂热稳定性的影响  61-63
  4.8 热稳定性评价方法应用实例  63
  4.9 体膨剂热稳定性评价方法表观分析  63-64
  4.10 与其他热稳定性评价方法比较  64-65
  4.11 小结  65-66
5 体膨剂强度评价方法探讨  66-78
  5.1 目前强度评价方法概述  66-67
  5.2 强度测试原理  67
  5.3 强度测试设备  67-68
  5.4 强度测试方法  68-69
  5.5 强度测试结果分析  69-75
    5.5.1 模拟板的选择  69-70
    5.5.2 直观分析  70-71
    5.5.3 拟合分析  71-73
    5.5.4 重现性分析  73-75
  5.6 强度测试应用实例  75-76
  5.7 小结  76-78
6 体膨剂微观结构表征  78-85
  6.1 XRD 表征  78-79
  6.2 扫描电镜 SEM 表征  79-82
  6.3 红外 IR 表征  82-84
  6.4 小结  84-85
7 体膨剂工业化生产工艺  85-95
  7.1 工业化生产流程  85-86
  7.2 反应槽工艺  86-88
    7.2.1 隔板式反应槽  86-87
    7.2.2 倾倒式反应槽  87
    7.2.3 袋式反应槽  87-88
  7.3 造粒工艺  88-89
  7.4 干燥工艺  89-90
  7.5 研磨筛分工艺  90
  7.6 分散剂  90-92
    7.6.1 分散剂的作用原理  90-91
    7.6.2 KP 分散剂的研制  91-92
  7.7 操作规范  92-93
    7.7.1 生产安全  92
    7.7.2 工艺过程中注意的问题  92-93
  7.8 成本预算  93-95
    7.8.1 生产原材料预算  93-94
    7.8.2 生产设备预算  94
    7.8.3 综合生产成本预算  94-95
8 总结  95-97
致谢  97-98
参考文献  98-101

体膨颗粒调剖剂制备及其性能表征方法探讨

内容摘要

全文目录

相似论文