一种新型酸液稠化剂的合成及性能评价
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摘要
本文探索性设计合成了新型的两性离子聚合物稠化剂(NG)，它是由二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺和丙烯酸采用水溶液聚合得到的三元共聚物。通过了正交实验设计和单因素实验法，分析了反应条件，如：单体浓度、单体配比、引发剂的类型和用量、反应温度、反应时间等对共聚物分子量的影响，得出了最佳合成方案：①引发剂(APS)：0.5％(占单体总质量)；②单体浓度：25％；③AA的含量：30％(占单体总质量)；④反应温度：55℃：⑤(AM+AA)：DMDAAC=10：1；⑥反应时间：2h；⑦整个反应均在氮气保护、机械搅拌下进行。并且采用红外光谱和核磁共振碳谱表征了产品的分子结构。
本文还对NG这种酸液稠化剂进行了评价，评价标准参照的是中华人民共和国石油天然气行业标准(SY／T6214-1996)和四川石油管理局企业标准“CT1-2、CT1-3酸化缓蚀剂”的评价方法，最终的评价结果表明：该稠化剂增稠效果好，抗剪切能力强，热稳定性较好，与各种酸液添加剂有很好的配伍性，还有较好的抗盐能力。并且还与国内的同类产品CT1-6进行了对比测试，结果说明：合成的稠化剂在性能上可以与国内的同类产品媲美，具有较好的开发前景。
Based on analysis of large amount of literatures, a new kind of zwitterions polymer (NG) is designed and synthesized in my lab. It has been synthesized acting through water solution as reacting material with dimethyl-diallyl-ammonium chloride (DMDAAC), acryl amide (AM) and acrylic acid (AA). Through orthogonal design, the influences of reaction conditions on molecular references such as monomer concentration, monomer proportion, type of solicitation agent and it's amount, reaction temperature, reaction time are discussed. Finally, we draw the best conditions for this polymerization. The molecular structure of NG is characterized by means of the infrared spectrum and the nucleus magnetic resonance 13C spectrum.
In final, we proceeded evaluation of this kind of viscosifier of NG. Evaluation standard viscosifier is the People Republic of China petroleum natural gas profession standard: evaluation method (SY/T6214-1996) and SiChuan petroleum management bureau business enterprise standard the evaluation method of the "CT1-2,CT1-3 corrosion inhibiting agent". After evaluating viscosifier, we draw conclusions that this viscosifier in the acid solution showed good properties in thermal stability, resisting salts, compatibility retarding and corrosion inhibition performance. The compared test suggest that the performance of NG is almost to the domestic viscosifier CT1-6 and it has a better researching prospect.
本文还对NG这种酸液稠化剂进行了评价，评价标准参照的是中华人民共和国石油天然气行业标准(SY／T6214-1996)和四川石油管理局企业标准“CT1-2、CT1-3酸化缓蚀剂”的评价方法，最终的评价结果表明：该稠化剂增稠效果好，抗剪切能力强，热稳定性较好，与各种酸液添加剂有很好的配伍性，还有较好的抗盐能力。并且还与国内的同类产品CT1-6进行了对比测试，结果说明：合成的稠化剂在性能上可以与国内的同类产品媲美，具有较好的开发前景。
Based on analysis of large amount of literatures, a new kind of zwitterions polymer (NG) is designed and synthesized in my lab. It has been synthesized acting through water solution as reacting material with dimethyl-diallyl-ammonium chloride (DMDAAC), acryl amide (AM) and acrylic acid (AA). Through orthogonal design, the influences of reaction conditions on molecular references such as monomer concentration, monomer proportion, type of solicitation agent and it's amount, reaction temperature, reaction time are discussed. Finally, we draw the best conditions for this polymerization. The molecular structure of NG is characterized by means of the infrared spectrum and the nucleus magnetic resonance 13C spectrum.
In final, we proceeded evaluation of this kind of viscosifier of NG. Evaluation standard viscosifier is the People Republic of China petroleum natural gas profession standard: evaluation method (SY/T6214-1996) and SiChuan petroleum management bureau business enterprise standard the evaluation method of the "CT1-2,CT1-3 corrosion inhibiting agent". After evaluating viscosifier, we draw conclusions that this viscosifier in the acid solution showed good properties in thermal stability, resisting salts, compatibility retarding and corrosion inhibition performance. The compared test suggest that the performance of NG is almost to the domestic viscosifier CT1-6 and it has a better researching prospect.
引文
[1] 佟曼丽 主编 油田化学 北京：石油大学出版社 1986．11
[2] (美)B．B威廉斯 J L 克德里 R S 谢克特 著 油田酸化原理 北京：石油工业出版社 1981
[3] GT WOO.SPEand H.Lope and A.S Met Calf; A new gelling system for acid fracturing; SPE 52196
[4] 刘美全 西南石油学院硕士论文 1993．4：11-14
[5] Chris E.Shuchart; Chemical study of organic-HF blends leads to improved fluids; SPE 37281
[6] George B Butler, Huey Plrdger Jr. US 3742134 1998～05～03
[7] C.E Shuchart and R.D Gdanski; Improved success in acid stimulations with a new organic-HF system; SPE 36907
[8] 赵福麟 主编 采油用剂 北京：石油工业出版社 1992．8
[9] King G E. Acidizing concepts-matrix vs fracture acidizing. JPT, 1986, 38
[10] M.Wu Q. Zhang G. zhang:Properties of the forpolymer of -vinylpyrrolidone with itaconic acid, acrylamide and 2-acrylamide-2-1-propane sulfonic acid as a fluid-loss reducer for drilling fluid at high temperatures. Colloid polymer sci. 2001(836-842)
[11] 赫安乐 VY-101酸液稠化剂的研究 油田化学 1996 13(4)303～308
[12] 杜国滨CT系列压裂酸化药剂及配方体系 石油与天然气化工．2001 30(1)31～33，52
[13] 原青民 酸液胶凝剂的研制及在改造碳酸岩盐低渗透气藏中的应用低渗透气田压裂酸化工艺技术研讨会 四川乐山 1991．12
[14] 原青民 油气井酸化缓蚀剂评述 石油钻采工艺 1986(3)：
[15] 郑家荣 酸化液缓蚀剂的研究和发展 油田化学 1988．5
[16] Strassler J E. Townsend M A. Tucker H E. Laboratory/field study of oil-soluble resin-diverting agents in Prudhoe Bay, Alaska, acidizing operations. SPE 20622,1990.
[17] 宁廷伟 胜利油田酸化技术的发展．油田化学，1990(7)
[18] 方娅 油气井酸化工作液增稠剂 钻采工艺．1993 16(3)
[19] 陈贵英等 激产用稠化酸和交联酸的进展 油田化学 1987 4(3)
[20] G.T.WOO. et al SPE52169 1999
[21] 龙政军 压裂液添加剂对压裂液性能及效果的影响分析(1)——稠化剂和交联剂的影响．石油与天然气化工 2000 29(6)
[22] PE. Johnson snd L.D.Burns; Carbonate Production decline rates are reduced through improvement in gelled acid technology.US 3759031,1979
[23] 严瑞宣 陈振兴 水溶性聚合物 北京：化学工业出版社 1992．
[24] 阎醒 二甲基二烯丙基氯化铵的共聚与交联 油田化学 1992．9
[25] 罗文利 牛亚斌 欧阳坚等 二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺水溶液共聚合 油田化学，1998 15(3)：193～196
[26] 王桂霞 西南石油学院硕士论文 2002．4
[27] 周效全 阳离子单体在油田化学的开发和应用 钻采工艺 1996 19(4)71～75
[28] B，沃尔莫特著 联邦德国 高分子化学基础 北京：化学工业出版社 1986．11
[29] 张黎明 油田用水溶性两性聚合物 油田化学，1997 14(2)：166～174
[30] 周科衍 吕俊民 主编 有机化学实验 北京：高等教育出版社 1978．7
[31] 陈远东 左晓玲 主编 有机化学实验 西南石油学院 1992．6
[32] 赵德仁 高聚物合成工艺学 北京：化学工业出版社．1995
[33] 王善琦 高分子化学原理 北京：北京航空航天大学出版社．1993
[34] 林尚安 陆云 梁兆熙 高分子化学 北京：科学出版社 1982．5
[35] 潘祖仁 主编 高分子化学 北京：工业出版社 1986．6
[36] 陈集 饶小桐 编 波谱分析 西南石油学院 2001．8
[37] 薛奇 高分子结构研究中的方法 北京：高等教育出版社
[38] 上海市科学技术交流站 组编 正交实验设计法 上海：上海人民出版社 1975．5
[39] 赵勇等(AM／AA／DMDAAC)共聚物堵水剂的反相乳液法制备研究精细化工，1997 14(6)35～37
[40] 陈小明等AA／AM／DMDAAC三元共聚物的合成及其在泥浆中的性能 油田化学，1996 13(1)82～84
[41] 赵华章等 二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)聚合物的研究进展工业水处理，1999 19(6)1～4，47
[42] 蒋蝉杰 潘春跃 黄可龙 丙烯酸—丙烯酰胺共聚物研究进展 高分子通报，2001．6
[43] 赵彦生 沈敬之 李万捷 丙烯酰胺—丙烯酸共聚反应的研究 太原工业大学学报，1994．4
[44] 董庆年 编著 红外光谱法 北京：石油化学出版社 1977．9
[45] Herbert A Gartner, US 5110883 1992～05～05
[46] 汪荣鑫 编著 数理统计 陕西：西安交通大学出版社 1992．5
[47] 顿金婷 刘代娥 黄军鹏等 一种新型碳酸岩盐酸化技术 内蒙古石油化工 2001．3
[48] 王中华DMDAAC／AA／AM／AMPS共聚物的合成 河南化工 1995第一期10～12。
[49] Vivian T A. Acidification of subterranean formations employing alogenated hydrocarbons. US 4320014,1982
[50] Church D C. Quisenberry J L. Growcock F B. Field evaluation of gelled acid for carbonate formation. JPT, 1981.33
[51] Ailen J C. Tate J F, Composition and process for stimulating well production. US 4219429,1980
[52] 高建树等XP12-1系列耐高温酸化液胶凝剂的研制及其性能测试 新疆石油学院学报 2000 12(4)26～28，9
[53] 马喜平等 阳离子化聚丙烯酰胺的合成及絮凝性能研究 油田化学．1999 16(1)37～40
[54] 赵学昌等 几种新型酸液在油气井酸化中的应用 大庆石油地质与开发1996 15(1)55～57，79。
[55] 管保山等 缓蚀剂和稠化剂在酸液中配伍性的研究 油田化学，1996 13(4)309～311，348
[56] Watanabe D J. Method for acidizing high temperature subterranean formations. US 4267887, 1981
[57] 佟曼丽 聚合反应原理 四川：成都科技大学出版社
[58] 四川石油管理局企业标准“CT-1，CT-2酸化缓蚀剂”
[59] 修书志等 SCJ-1稠化酸的研究与应用 钻井液与完井液 1999 16(5)
[60] 中华人民共和国石油天然气行业标准——酸液稠化剂评价方法(SY／T6214—1996)
[61] 中华人民共和国石油天然气行业标准SY5405—1991“盐酸酸化缓蚀剂性能的试验方法及评价指标”
[2] (美)B．B威廉斯 J L 克德里 R S 谢克特 著 油田酸化原理 北京：石油工业出版社 1981
[3] GT WOO.SPEand H.Lope and A.S Met Calf; A new gelling system for acid fracturing; SPE 52196
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[8] 赵福麟 主编 采油用剂 北京：石油工业出版社 1992．8
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[12] 杜国滨CT系列压裂酸化药剂及配方体系 石油与天然气化工．2001 30(1)31～33，52
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[17] 宁廷伟 胜利油田酸化技术的发展．油田化学，1990(7)
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[19] 陈贵英等 激产用稠化酸和交联酸的进展 油田化学 1987 4(3)
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[21] 龙政军 压裂液添加剂对压裂液性能及效果的影响分析(1)——稠化剂和交联剂的影响．石油与天然气化工 2000 29(6)
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[27] 周效全 阳离子单体在油田化学的开发和应用 钻采工艺 1996 19(4)71～75
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[32] 赵德仁 高聚物合成工艺学 北京：化学工业出版社．1995
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[36] 陈集 饶小桐 编 波谱分析 西南石油学院 2001．8
[37] 薛奇 高分子结构研究中的方法 北京：高等教育出版社
[38] 上海市科学技术交流站 组编 正交实验设计法 上海：上海人民出版社 1975．5
[39] 赵勇等(AM／AA／DMDAAC)共聚物堵水剂的反相乳液法制备研究精细化工，1997 14(6)35～37
[40] 陈小明等AA／AM／DMDAAC三元共聚物的合成及其在泥浆中的性能 油田化学，1996 13(1)82～84
[41] 赵华章等 二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)聚合物的研究进展工业水处理，1999 19(6)1～4，47
[42] 蒋蝉杰 潘春跃 黄可龙 丙烯酸—丙烯酰胺共聚物研究进展 高分子通报，2001．6
[43] 赵彦生 沈敬之 李万捷 丙烯酰胺—丙烯酸共聚反应的研究 太原工业大学学报，1994．4
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[45] Herbert A Gartner, US 5110883 1992～05～05
[46] 汪荣鑫 编著 数理统计 陕西：西安交通大学出版社 1992．5
[47] 顿金婷 刘代娥 黄军鹏等 一种新型碳酸岩盐酸化技术 内蒙古石油化工 2001．3
[48] 王中华DMDAAC／AA／AM／AMPS共聚物的合成 河南化工 1995第一期10～12。
[49] Vivian T A. Acidification of subterranean formations employing alogenated hydrocarbons. US 4320014,1982
[50] Church D C. Quisenberry J L. Growcock F B. Field evaluation of gelled acid for carbonate formation. JPT, 1981.33
[51] Ailen J C. Tate J F, Composition and process for stimulating well production. US 4219429,1980
[52] 高建树等XP12-1系列耐高温酸化液胶凝剂的研制及其性能测试 新疆石油学院学报 2000 12(4)26～28，9
[53] 马喜平等 阳离子化聚丙烯酰胺的合成及絮凝性能研究 油田化学．1999 16(1)37～40
[54] 赵学昌等 几种新型酸液在油气井酸化中的应用 大庆石油地质与开发1996 15(1)55～57，79。
[55] 管保山等 缓蚀剂和稠化剂在酸液中配伍性的研究 油田化学，1996 13(4)309～311，348
[56] Watanabe D J. Method for acidizing high temperature subterranean formations. US 4267887, 1981
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[58] 四川石油管理局企业标准“CT-1，CT-2酸化缓蚀剂”
[59] 修书志等 SCJ-1稠化酸的研究与应用 钻井液与完井液 1999 16(5)
[60] 中华人民共和国石油天然气行业标准——酸液稠化剂评价方法(SY／T6214—1996)
[61] 中华人民共和国石油天然气行业标准SY5405—1991“盐酸酸化缓蚀剂性能的试验方法及评价指标”