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用于降低钻井液渗透的聚合物体系制备与表征

作　者: 王猛
导　师: 邹长军
学　校: 西南石油大学
专　业: 化学工艺
关键词: 钻井液无侵害超低渗透均相共聚砂床封堵
分类号: TE254.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

钻井液简称泥浆,钻井液工艺技术是油气钻井工程的重要组成部分。随着钻井难度不断加大,该项技术在确保安全、优质、快速钻井中起着越来越重的作用。当钻井遇到压力衰竭地层、破碎性地层、裂缝发育地层等复杂地层时经常会遇到压差卡钻、储层伤害、泥浆漏失和井壁垮塌等一系列问题,这时传统的钻井液体系往往顾此失彼,不能同时解决上述问题,这就提出了无侵害钻井液(又称超低渗透钻井液)体系来解决上述问题。本文以钻井液封堵理论为基础,查阅大量文献来研究国内外已有的超低渗透处理剂。通过仔细的分析得出了满足超低渗透处理剂分子的结构要求以及合成方案。提出以过硫酸铵-亚硫酸氢钠作为引发剂,采用均相共聚的办法,分别合成马来酸酐／丙烯酰胺／丙烯酸,α-烯基磺酸钠／丙烯酰胺／丙烯酸,α-烯基磺酸钠／丙烯酰胺/顺丁烯二酸三种三元共聚物。本文还进一步通过实验确定出体系的最佳反应温度、引发剂用量、pH值、单体配比、单体浓度和反应时间等参数。采用红外光谱对所得聚合物进行表征同时根据GB12005.1-89所讲的方法测定聚合物的特性粘数。最后通过砂床封堵实验证明这三种聚合物确实都有一定的封堵效果,选出效果最好的三元共聚物。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-16
  1.1 引言  8-12
    1.1.1 钻井液的功能  8-9
    1.1.2 钻井液体系  9-12
      1.1.2.1 分散性钻井液  9
      1.1.2.2 无机盐抑制性钻井液  9-10
      1.1.2.3 聚合物钻井液体系  10-12
  1.2 无侵害钻井液  12-16
    1.2.1 研究背景及意义  12-13
    1.2.2 无侵害钻井液国内外研究现状  13-16
      1.2.2.1 国外研究现状  13-14
      1.2.2.2 国内研究现状  14-15
      1.2.2.3 无侵害钻井液应用典型实例  15-16
第2章无侵害处理剂封堵原理与评价方法  16-22
  2.1 封堵  16-17
    2.1.1 基本原则  16
    2.1.2 强粘接性堵漏理论  16
    2.1.3 粒径级配基本理论  16-17
    2.1.4 堵漏方法  17
  2.2 无侵害钻井液的性能特点  17-18
  2.3 无侵害钻井液处理剂作用原理  18-19
  2.4 无侵害钻井液评价方法  19-22
    2.4.1 注射器简易测试法  19
    2.4.2 API滤失仪测试法  19
    2.4.3 可视砂床实验  19-21
    2.4.4 膜结构密封度实验  21-22
第3章无侵害钻井液体系设计与配置  22-28
  3.1 国内外无侵害处理剂的评价及分析  22-23
  3.2 无侵害钻井液处理剂的研究  23-25
    3.2.1 聚合物处理剂分子设计思路及合成材料的选择  23-24
    3.2.2 聚合方法的选择  24-25
  3.3 无侵害聚合物处理剂的合成原理  25-28
第4章马来酸酐/丙烯酰胺/丙烯酸三元共聚物的制备与表征  28-39
  4.1 实验仪器及药品  28
  4.2 实验步骤  28-29
  4.3 合成条件对反应的影响  29-35
    4.3.1 初始温度对聚合反应的影响  29-30
    4.3.2 体系pH值对聚合反应的影响  30-31
    4.3.3 引发剂对聚合反应的影响  31-32
    4.3.4 单体总浓度对聚合反应的影响  32-33
    4.3.5 丙烯酸含量对聚合反应的影响  33-34
    4.3.6 马来酸酐含量对聚合反应的影响  34
    4.3.7 反应时间对聚合反应的影响  34-35
  4.4 马来酸酐/丙烯酰胺/丙烯酸聚合物的表征  35-37
    4.4.1 红外光谱测定  35-36
    4.4.2 测定聚合物的特性粘数  36-37
      4.4.2.1 氯化钠溶液的配制  36
      4.4.2.2 测定步骤  36-37
      4.4.2.3 数据处理  37
  4.5 小结  37-39
第5章 α-烯基磺酸钠/丙烯酰胺/丙烯酸钠三元共聚物的制备与表征  39-49
  5.1 实验仪器及药品  39
  5.2 实验步骤  39-40
  5.3 合成条件对反应的影响  40-47
    5.3.1 过硫酸铵-亚硫酸氢钠对反应的影响  40-41
    5.3.2 反应初始温度对聚合反应的影响  41-42
    5.3.3 单体总浓度对反应的影响  42-43
    5.3.4 α-烯基磺酸钠含量对反应的影响  43-44
    5.3.5 丙烯酸含量对聚合反应的影响  44-45
    5.3.6 pH值对反应的影响  45-47
  5.4 α-烯基磺酸钠/丙烯酰胺/丙烯酸钠三元共聚物的表征  47-48
    5.4.1 红外光谱测定  47-48
    5.4.2 聚合物特性粘数的测定  48
  5.5 结论  48-49
第6章 α-烯基磺酸钠/丙烯酰胺/顺丁烯二酸钠三元共聚物的制备与表征  49-59
  6.1 实验仪器及药品  49
  6.2 实验步骤  49-50
  6.3 合成条件对反应的影响  50-56
    6.3.1 聚合时间对反应的影响  50
    6.3.2 pH值对反应的影响  50-51
    6.3.3 α-烯基磺酸钠含量对反应的影响  51-52
    6.3.4 过硫酸铵-亚硫酸氢钠对反应的影响  52-53
    6.3.5 单体总浓度对反应的影响  53-54
    6.3.6 反应初始温度对聚合反应的影响  54-55
    6.3.7 顺丁烯二酸含量对聚合反应的影响  55-56
  6.4 α-烯基磺酸钠/丙烯酰胺/顺丁烯二酸钠三元共聚物的表征  56-58
    6.4.1 红外光谱测定  56-57
    6.4.2 聚合物特性粘数的测定  57-58
  6.5 结论  58-59
第7章聚合物的滤失性能评价  59-64
  7.1 聚合物体系的砂床评价优选实验  59-61
    7.1.1 实验药品及仪器  59
    7.1.2 实验方法  59
    7.1.3 同温同压下相同处理剂加量的各聚合物的对比实验  59
    7.1.4 同温同压下不同处理剂加量聚合物对比实验  59-60
    7.1.5 相同温度相同聚合物加量下不同压力的对比实验  60-61
    7.1.6 压力和聚合物加量相同不同温度下的聚合物对比实验  61
  7.2 实验分析  61-64
第8章结论与建议  64-65
  8.1 结论  64
  8.2 建议  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-68

用于降低钻井液渗透的聚合物体系制备与表征

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