酸液稠化剂开题报告

本科毕业设计（论文）开题论证报告

题目酸液稠化剂的合成及其性能评价

学生姓名

学号

专业年级

院系

指导教师

年月日

Southwest Petroleum University

Graduation Thesis

Synthesis & Performance Evaluation of Acidizing Thicker

Grade:

Name:XX

Speciality: Applied Chemistry

Instructor:XX

School of Chemistry and Chemical Engineering

1本研究课题的目的和意义

首先，酸化处理是油气田增产增注的主要措施之一,它利用酸液对岩石胶结物或地层孔隙、裂缝内堵塞物的溶解和溶蚀作用，恢复或提高地层空隙和裂缝的渗透性[1]。

其次，稠化酸(也称胶凝酸) 工艺是国外70年代发展起来的一项油、气增产新技术，其实质就是在酸液中加入一种性能良好的稠化剂。通过提高酸液的粘度，降低活性酸扩散速度，增大酸液作用距离，延缓酸岩反应时间，增加裂缝的宽度，以达到提高地层渗透率的目的。

随着对稠化剂认识的加深及稠化酸技术现场应用的扩大，对酸液稠化剂的要求不断提高，主要表现在稠化剂对酸液的增粘能力强，稳定性好，现场应用简单。但目前应用于各油田的稠化剂大多在现场配制方面需要花费较多的时间，提高了施工成本，配制出的酸液体系粘度较低，耐剪切性差，不能很好的满足措施的需要，限制了稠化剂作用的发挥。本论文希望通过研制耐酸性能好，耐剪切、易于溶解配制的酸液稠化剂来提高大港油田在稠化酸技术方面的水平。通过调研国内外酸液稠化剂的发展及应用情况，我们认为丙烯酰胺类聚合物具有增粘效果好，耐剪切的特性，同时原料的成本相对较低。在国内稠化酸技术方面被广泛认可的菲利普斯公司的DSGA酸液稠化剂就是丙烯酰胺与其它单体共聚的产物，我们曾对该稠化剂的性能进行过取样测试，测试的结果表明，该稠化剂具有很好的增粘效果，耐剪切，与其它酸液添加剂配伍性好，残酸的残渣率低，产品的外观方面，既有干粉也有乳液。DSGA在四川进行过酸压措施的现场应用，应用效果很好[2]。但是由于其价格高，没有在陆上油田得到推广。这也是本论文合成以丙烯酰胺单体为主体，耐温、耐酸单体DMC（丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵）为辅的共聚物的原因之一。希望通过对这类酸液稠化剂的合成及性能研究，增强对此类酸液稠化剂的认识，为今后研制出性能更优良的酸液稠化剂奠定良好的基础。

2国内外发展现状

2.1国外现状

国外酸液稠化剂的研究开始于20世纪70年代，经历了从天然聚合物到合成

物制备的研究，近年国外对酸液稠化剂的类型品种发展趋于稳定，而且更注重产品性能的改善。无论是改良老产品还是开发新产品，一般都把注意力集中在提高产品的高温稳定性、降失水性、在高浓度酸中的适用性以及耐高浓度离子、抗高剪切速率、不生成有害残渣等方面。到目前为止，国外研究开发较多的有以下几类：

2.1.1生物聚合物类

①Xanthan胶[3]

这是一种由多价金属离子作交联剂，微生物引发聚合的可溶性多糖作交联主体而形成的凝胶，其中生物聚多糖的分子量在2×105左右，也可高达1.2×107～5.0×107。Xanthan胶耐盐、耐剪切。在38℃、511s-1剪切速率下放置1个小时，粘度不变。在1m315%HCl中加入7.2kgXanthan胶可使酸液粘度增至25mPa.s （38℃、511s-1），使酸的消耗时间增加了3.6倍。酸岩反应速率与非稠化酸比较减小了69%，并且残酸粘度不高，在80℃下残酸粘度小于2mPa.s。加量一般占酸液量的0.64%～0.8%。这种稠化剂的缺点表现在，由于分子量相对较小，其酸液中的增粘能力受到限制，另外，此类稠化剂的成本比较高。

②胍胶及衍生物

主要是胍胶和羟丙基胍胶等以及用甲醛、间苯二酚作交联剂交联的胍胶和羟丙基胍胶。未交联的胍胶类增稠能力强，但使用温度较低，而交联后的胍胶类增稠能力很强，且可用于64℃以上使用，具有很好的热稳定性。但其耐酸能力差，只适用于低浓度酸的酸化作业。

2.1.2聚乙烯吡咯烷酮类[4]

聚乙烯吡咯烷酮共聚物是较早使用的一种稠化剂，具有很好的热稳定性，在66℃，511s-1的剪切速率下搅拌1h，其4.8%的聚乙烯吡咯烷酮的15%HCl酸溶液粘度保持22mPa.s不变。但是其效率低，为了提高效率及性能，研制了乙烯吡咯烷酮的三聚物[5]、二聚物及交联聚合物等。

①烯基吡咯烷酮—醋酸乙烯酯—2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸

②烯基吡咯烷酮—羟乙基丙烯酸酯—2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸

③乙烯基吡咯烷酮—丙烯酰胺共聚物[6]

这类三聚物中乙烯基吡咯烷酮单元的重量百分数为65%～80%，聚合物分子量应

在1万～2 00万或更高的范围内，以10万～40万较佳。这类聚合物除减缓反应速度，提高粘度，提高注入速度达到深度酸化外，还具有防止水敏性粘土或页岩的膨胀及注入过程的地层损害。

共聚物需要有40%～60%丙烯酰胺单体单元，分子量为10万～1000万，乙烯基吡咯烷酮与丙烯酰胺的用量比为60∶40。用聚合物配制酸液时需加一定量的表面活性剂和烃液以提高和稳定酸液粘度。聚合物适用于浓度为3%～28%的各种酸。用上述组分配制的胶凝酸组分配比为：9.6kg/m3聚合物、3.6kg/m3表面活性剂及9%（体积百分比）的烃液。

④联的聚乙烯吡咯烷酮[7]

为了提高聚乙烯吡咯烷酮的效率，用甲醛和间苯三酚交联可大大提高其粘度，从原来未交联的20mPa.s上升到950mPa.s，稠化酸的能力大大提高。

⑤适度交联聚乙烯/吡咯烷酮聚合物

聚合物的制备方法为：将聚乙烯、吡咯烷酮和交联剂溶于一种溶液中，加入有溶剂和引发剂存在的反应器中，加热至60～70℃，保持30min，然后加热到130℃，保持8h，制得聚合物，经沉淀、过滤、干燥，获得最终的产品。组分中的交联剂为多官能交联剂，如1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊烷二醇、1,6-己二醇的丁二烯醚等，其在聚合物中的浓度为0.35%～0.6%，聚合物适用于各种酸和各种酸浓度，用量通常为1%～10%。这类酸液稠化剂最大的弱点是原材料的成本太高，对于国内油田来说，广泛应用是不现实的。

2.1.3丙烯酰胺类聚合物[8]

丙烯酰胺经改性后具有良好的增稠、耐酸、高温稳定、抗高剪切速率以及抗阳离子等性能,使之被广泛用作酸液增调剂，并且新的丙烯酰胺改性产品不断问世，目前巳成为主要的酸液增调剂。例如，丙烯酰胺60～95mol%与甲基丙烯酰乙基三甲基氯化铵5～40mol%共聚而制得的产品，即优良的高温稠化酸增调剂。前一组分为非离子单体，主要作用是提供增稠能力，而后一组分是阳离子单体，主要作用则是提供热稳定性。

1988年，联合碳化公司在分析1976～1986年间的12项美国专利提出的酸液增稠剂的利弊之后，研究出了一种克服120℃温度下降解的四元共聚物[9]。其单体比例为：丙烯酰胺或N-甲基丙烯酰胺或N,N-二烷基丙烯酰胺50～70mol%；(甲