1、LOGO復合解堵劑的制備及模擬降黏試驗研究復合解堵劑的制備及模擬降黏試驗研究 n班班級級：n學學生：生：n學號學號：河北科技大學本科論文答辯目錄目錄實驗分以下幾項進行介紹. .引言引言2.2.實驗部分實驗部分1.1課題背景課題背景 石油是一種不可再生能源，石油是一種不可再生能源，石油供應安全不僅關系到人們石油供應安全不僅關系到人們的正常生活，也給經濟的發(fā)展的正常生活，也給經濟的發(fā)展和一個國家的社會穩(wěn)定帶來保和一個國家的社會穩(wěn)定帶來保障。但是隨著石油勘探開發(fā)、障。但是隨著石油勘探開發(fā)、鉆井、壓裂、注水等過程中也鉆井、壓裂、注水等過程中也容易造成油層的傷害，導致油容易造成油層的傷害，導致油層堵塞使

2、水注不進，石油開采層堵塞使水注不進，石油開采不出來，從而帶來石油和天然不出來，從而帶來石油和天然氣資源的極大浪費。隨著石油氣資源的極大浪費。隨著石油需求的日益增長，復合解堵劑需求的日益增長，復合解堵劑的制備迫在眉睫的制備迫在眉睫1 油井注水油井注水圖圖2 三次采油復合聚驅合污垢三次采油復合聚驅合污垢 油田注水過程中，帶入油田注水過程中，帶入的細菌群落、硫化物與聚合的細菌群落、硫化物與聚合物 會 造 成 油 層 堵 塞物 會 造 成 油 層 堵 塞 。 三次采油壓裂后未完全破膠三次采油壓裂后未完全破膠的聚合物殘渣混合其他雜質形成的聚合物殘渣混合其他雜質形成的堵塞。的堵塞。1.2堵塞原堵塞原因因1

3、.3解堵方法解堵方法 用鹽酸進行酸化用鹽酸進行酸化解堵增注對無機解堵增注對無機物有很好的降解物有很好的降解作用作用缺點：但對高分子聚合物造成的堵塞解堵效果不明顯如如KMnO4、NaClO、H2O2等等缺點：高錳酸鉀、高錳酸鉀、次氯酸鈉二者氧次氯酸鈉二者氧化能力較差：雙化能力較差：雙氧水氧化能力較氧水氧化能力較強，但注入井下強，但注入井下有爆炸性的危險有爆炸性的危險 過硫酸鈉有強氧過硫酸鈉有強氧化性，能解除壓化性，能解除壓裂液、鉆井液中裂液、鉆井液中有機高分子堵塞。有機高分子堵塞。優(yōu)點優(yōu)點：硫硫酸根自由酸根自由基產生基產生后能持續(xù)存后能持續(xù)存在更長的時間，可在更長的時間，可以延長氧化降解時以延長

4、氧化降解時間間酸類酸類傳統(tǒng)傳統(tǒng)強氧強氧化劑化劑過硫過硫酸鈉酸鈉先將復合解堵劑打入井內，然后采先將復合解堵劑打入井內，然后采用高壓大排量的泵將具有一定粘度用高壓大排量的泵將具有一定粘度的高聚合物攜砂液，注入井內從而的高聚合物攜砂液，注入井內從而在井底憋起高壓，并在井底附近地在井底憋起高壓，并在井底附近地層產生裂縫：繼續(xù)注入高聚合物攜層產生裂縫：繼續(xù)注入高聚合物攜砂液，裂縫向前延伸并填以支撐劑，砂液，裂縫向前延伸并填以支撐劑，關泵后將聚合物降粘排出，裂縫閉關泵后將聚合物降粘排出，裂縫閉合在支撐劑上。從而在井底地層內合在支撐劑上。從而在井底地層內形成具有一定幾何尺寸和高導流能形成具有一定幾何尺寸和高

5、導流能力的填砂裂縫，使油井達到增產增力的填砂裂縫，使油井達到增產增注的目的。注的目的。1.4復合解堵劑的應用復合解堵劑的應用2.1實驗目的實驗目的用聚丙烯酰胺模擬井下堵塞物用聚丙烯酰胺模擬井下堵塞物恒溫水浴條件模擬井下溫度恒溫水浴條件模擬井下溫度探究較好降粘效果下復合解堵劑的配比探究較好降粘效果下復合解堵劑的配比用過硫酸鈉復合解堵劑降解聚丙烯酰胺用過硫酸鈉復合解堵劑降解聚丙烯酰胺2.2實驗機理實驗機理u本實驗復合解堵劑主要基于硫酸自由基本實驗復合解堵劑主要基于硫酸自由基(SO(SO4 42-2-) )的高級氧化技術。該法是利用反應體系產生的強的高級氧化技術。該法是利用反應體系產生的強氧化性氧化

6、性硫酸根自由基氧化聚丙烯酰胺，將堵塞物硫酸根自由基氧化聚丙烯酰胺，將堵塞物降解為小分子，然后溶解于注入液體中并被帶走降解為小分子，然后溶解于注入液體中并被帶走，從而達到解堵目的。，從而達到解堵目的。 u聚丙烯酰胺氧化降解后會形成丙烯酰胺低聚體，聚丙烯酰胺氧化降解后會形成丙烯酰胺低聚體，再經過進一步的降解分解為丙烯酰胺單體。在再經過進一步的降解分解為丙烯酰胺單體。在HPAM的降解產物中，除含有雙鍵、環(huán)氧丙烯酰的降解產物中，除含有雙鍵、環(huán)氧丙烯酰胺碎片以外，大部分產物都是丙烯酰胺低聚體的胺碎片以外，大部分產物都是丙烯酰胺低聚體的衍生物。衍生物。2.3實驗方案實驗方案 將將0.5g（精確至（精確至0

7、.01g）粉末狀的）粉末狀的HPAM溶于溶于500mL蒸餾水中，蒸餾水中，形成透明的粘性溶液，形成透明的粘性溶液，30分鐘內達到最終黏度的分鐘內達到最終黏度的80%。慢慢攪拌。慢慢攪拌1小時等待小時等待24小時以后使用。加入過硫酸鈉若干小時以后使用。加入過硫酸鈉若干g，溶液放入，溶液放入50、60、70 恒溫水浴中，待初始粘度不變用六速旋轉粘度計測恒溫水浴中，待初始粘度不變用六速旋轉粘度計測定黏度，記為定黏度，記為1。之后每十分鐘測量一次粘度記為。之后每十分鐘測量一次粘度記為2 （共測量（共測量2h）。）。計算方法計算方法 R2=(1-2)/ 1100% 式中：式中： R2：HPAM降粘率，降

8、粘率，%； 1：HPAM初始粘度，初始粘度，mPa.s； 2：HPAM降粘后的粘度，降粘后的粘度，mPa.s；實驗藥品及其規(guī)格2.4實驗藥品和儀器實驗藥品和儀器名名 稱稱規(guī)規(guī) 格格生產廠家生產廠家聚丙烯酰胺(陰)分析純石家莊清特化工科技有限公司石家莊清特化工科技有限公司 過硫酸鈉過硫酸鈉分析純分析純天津市永大化學試劑開發(fā)中心天津市永大化學試劑開發(fā)中心過硫酸鉀過硫酸鉀分析純分析純天津市博迪化工有限公司天津市博迪化工有限公司七水合硫酸亞鐵七水合硫酸亞鐵 分析純分析純天津市標準科技有限公司天津市標準科技有限公司JFC滲透劑滲透劑分析純分析純天津市凱通化學試劑有限公司天津市凱通化學試劑有限公司主要儀器

9、制造廠家DT-00型電子天平美國雙杰兄弟有限公司恒溫水浴鍋國營東方儀器廠各種型號標準口玻璃儀器石家莊橋西化學玻璃儀器廠NDJ-1型旋轉粘度計上海恒平科學儀器有限公司3.1溫度影響溫度影響 通過本圖可以看出隨著溫度的升高活化出的自通過本圖可以看出隨著溫度的升高活化出的自由基增多，使其與聚丙烯酰胺分子鏈碰撞率增高，由基增多，使其與聚丙烯酰胺分子鏈碰撞率增高，致使降粘率升高。致使降粘率升高。3.2濃度影響濃度影響 我們從三幅圖中可以看出，我們從三幅圖中可以看出，解堵劑的濃度越高解堵效果越好，解堵劑的濃度越高解堵效果越好，這是因為隨著解堵劑濃度的增大，這是因為隨著解堵劑濃度的增大，溶液中的硫酸根自由基

10、的濃度增溶液中的硫酸根自由基的濃度增加，導致溶液粘率的提高。加，導致溶液粘率的提高。3.3Fe2+影響影響加入加入FeFe2+2+后降粘效果顯著提高，同時我們發(fā)現(xiàn)在后降粘效果顯著提高，同時我們發(fā)現(xiàn)在NaNa2 2S S2 2O O8 8與與FeFe2+2+濃度比為濃度比為2:12:1時能達到最好的活化效果。時能達到最好的活化效果。 通過這個曲線圖得到以下結論：通過這個曲線圖得到以下結論：1.1.在加入相同解堵劑的情況下，加入滲透劑的量越多在加入相同解堵劑的情況下，加入滲透劑的量越多降粘效果越差。降粘效果越差。2.2.在加入滲透劑后，最終降粘率達不到在加入滲透劑后，最終降粘率達不到80%80%的

11、要求。的要求。結果表明滲透劑在本實驗中對解堵劑起反作用。結果表明滲透劑在本實驗中對解堵劑起反作用。3.4 滲透劑影響滲透劑影響3.5過硫酸鉀的影響過硫酸鉀的影響 過硫酸鉀對降粘率起促進作用，當過硫酸鉀為過硫酸鉀對降粘率起促進作用，當過硫酸鉀為0.2mL、在、在90 min時已接近時已接近50，但，但0.2 mL與與0.3 mL降粘效果幾乎接近，說明加入量過多后影響不降粘效果幾乎接近，說明加入量過多后影響不大，所以過硫酸鉀選擇最佳在大，所以過硫酸鉀選擇最佳在0.1 mL0.2 mL之間。之間。3.6.1正交試驗正交試驗 通過以上單因素實驗可以看出，降粘率在通過以上單因素實驗可以看出，降粘率在90

12、 min后基本不再發(fā)生變化，應實際需要我們后基本不再發(fā)生變化，應實際需要我們將最淺層油井溫度將最淺層油井溫度50設為實驗溫度設為實驗溫度。并進行。并進行正交實驗探究在正交實驗探究在Fe2+和過硫酸鉀共同作用下降和過硫酸鉀共同作用下降粘率會發(fā)生怎樣的變化，及時間是否會縮短粘率會發(fā)生怎樣的變化，及時間是否會縮短。3.6.2正交試驗正交試驗水平水平過硫酸鈉含量過硫酸鈉含量mg/LA硫酸亞鐵含量硫酸亞鐵含量mg/LB過硫酸鉀含量過硫酸鉀含量mg/LC150264260306370348表3-2 正交實驗方案實驗號實驗號水平組水平組合合過硫酸鈉含量過硫酸鈉含量mg/LA硫酸亞鐵含量硫酸亞鐵含量mg/LB

13、過硫酸鉀含量過硫酸鉀含量mg/LC1A1B1C1502642A1B2C2503063A1B3C3503484A2B1C2602665A2B2C3603086A2B3C1603447A3B1C3702688A3B2C1703049A3B3C270346表表3-1 三因素三水平的因素水平表三因素三水平的因素水平表3.6.3正交正交試驗試驗實驗號Na2S2O8含量/gFe2+含量mg/LK2S2O8含量mg/L降粘率/%10.02526479.7620.02530684.3230.02534889.8040.0326687.3050.0330893.6760.0334491.7170.0352689

14、1.3780.03530493.8490.03534687.22K1253.89258.43265.31K2272.67271.83258.84K3272.43268.73274.84 K1平均84.6386.1488.44 K2平均90.8990.6186.28 K3平均90.8189.5891.61R18.7813.4016主次A C B優(yōu)方案A2B2C3正交實驗方案及結果3.7試驗圖片試驗圖片降粘前溶液形態(tài)降粘前溶液形態(tài)降粘后溶液形態(tài)降粘后溶液形態(tài) （1）通過研究解堵劑模擬解堵的實驗，我們發(fā)現(xiàn)溫度和濃通過研究解堵劑模擬解堵的實驗，我們發(fā)現(xiàn)溫度和濃度對于發(fā)揮度對于發(fā)揮Na2S2O8復合解堵

15、劑的解堵性能是其促進作用的，復合解堵劑的解堵性能是其促進作用的，溫度越高，濃度越大，反應時間越長溫度越高，濃度越大，反應時間越長Na2S2O8的降粘效果越好。的降粘效果越好。（2）K2S2O8對提高降粘起促進作用，當對提高降粘起促進作用，當Na2S2O8為為60mg/L時時K2S2O8最佳用量在最佳用量在0.1 mL0.2 mL之間。之間。（3）加入）加入F e2+可有效增加可有效增加Na2S2O8的活化率，對增加的活化率，對增加Na2S2O8的降粘效果起到促進作用。的降粘效果起到促進作用。（4）經過正交試驗證明，當降粘時間為）經過正交試驗證明，當降粘時間為50 min，選擇地下，選擇地下最淺層油井溫度為最淺層油井溫度為50 時，所需時，所需Na2S2O8最佳濃度為最佳濃度為60 mg/L，亞硫酸鐵為亞硫酸鐵為30 mg/L，K2S2O8為為8 mg/L時，降粘效果最佳即達時，降粘效果最佳即達80以上。以上。4. .實驗結論實驗結論參考文獻參考文獻1 張成，張成， 基于硫酸根自由基的過硫酸鈉高級氧化法氧基于硫酸根自由基的過硫酸鈉高級氧化法氧 化降解染料的研究化降解染料的研究 D華南理工大學華南理工大學2002.6(10) ：8-102陳忠喜，大慶