GWF―200L降失水剂的合成研发及其性能表征

关键词：amps/am/aa共聚物；降失水剂；耐高温；抗盐

中图分类号：te256 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2016）18-0088-04

0 引言

当前，我国的石油勘探和资源开采逐步向深井、超深井以及更复杂地层类型发展，并且对完井固井开采技术的要求越来越严格[1]。随着油井温度、压力、饱和盐水等开采条件的复杂化，以往常用的聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺、聚乙烯醇类降失水剂已无法满足开采作业的需求[2]。目前学术界普遍认为降失水剂主要通过改善滤饼质量和提高滤液粘稠度来防止水分散失，其中滤饼质量的控制起主导作用。而水泥浆粒子的级配及分散程度决定着滤饼的致密度，因此，水泥浆的调配及质量控制才是保持水量的关键因素。

水溶液中若存在带正电荷的水泥颗粒，则含有羰基、亲水基团等吸附基团的阴离子聚电解质降水剂就能与之反应，通过多点吸附作用与之构成网状结构，进而基于水化基团的水化反应形成一层结实的水化层，从而降低颗粒分散、滤饼渗透率，减少失水量。如果降失水剂的大分子链与水泥颗粒形成网状结构，通过阻断水泥颗粒之间的相互接触来防止其聚结，同时进一步优化水泥颗粒的级配结构，提高滤饼的致密程度，以降低失水量。

还有一种聚合物降失水剂在近几年比较常见。这种新一代降失水剂由2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（amps）两个单体构成。amps分子中含有阴离子性强、水溶性良好的磺酸基团，在外界阳离子进攻下不会产生剧烈的反应，抗盐性非常好[3]；羰基氧（c=0）上的三对孤对电子，对水泥所含的钙离子较敏感，会吸附在钙离子表面构成网状空间结构，由于该结构密度极小，因而能够减少水量流失[4]；丙烯酰胺（am）中的酰胺基（-conh ）除吸附性能外，还可以与其它离子发生剧烈的水化反应，吸附在水泥颗粒表面的酰胺基（-conh）增加了水化膜厚度，这有助于减少失水量，降低滤饼的渗透率[5-7]。

1 实验部分

1.1 原料与仪器（见表1～表2）

1.2 实验方法

1.2.1 实验设计

采用水溶液聚合法开展实验项目，用无毒无污染的水做溶剂，不仅成本低廉，而且易取易得。另外，水是散热速率较快的导体，它能快速溶于与各单体、引发剂或聚合物中，因此是首选实验材料。

1.2.2 共聚物的制备

在反应器中等比例添加amps、am和aa配成水溶液，升温搅拌，用naoh调节ph值，通氮气30min。再在溶液中添加适量的具有氧化还原作用的引发剂，使各单体聚合。在混合溶液逐渐黏稠时切断氮气供应，使混合液恒温熟化，直至生成白色至淡黄色透明色胶体。

2 结果与讨论

2.1 原材料组分比例关系对降失水剂性能的影响

未来确定amps/am/aa各组分之间的最佳配比，在单体质量为20%，引发剂摩尔分数在0.8%、ph值为5左右，聚合温度为70度、反应时间5小时的条件，通过调节三种单体的摩尔比，考察失水量影响的因素有那些。设计各不同比例下的合成产物，对其控制失水的性能进行测试。系列号设置为1#-7#，其代表的单体摩尔比分别为80：10：10、 70：20：10、 60：30：10、 50：40：10、 40：50：10、 30：60：10、

20：70：10。测试结果见图1。

从图1可以看出，amps、am、aa在不同配比下在90度条件下的失水量情况，只有两组实验的结果符合选题要求在100ml以内。

2.2 实验条件确立与优化

根据原材料配比对降失水剂性能的影响实验中可以看出，当三者物质的量在40：50：10-50：40：10的范围之内时可以控制失水量。综合考量到单体比例的差异、反应温度、引发剂加量、反应体系的ph值等都将影响降失水剂的性能，设计了l16（45）正交实验，以确定降失水剂合成的最优条件（见表3）。

2.3 水泥将性能测试和目标产物结构表征

按照石油行业标准和api-10中有关规定进行水泥浆评价，利用红外光谱仪进行结构表征。最优配方降失水剂水溶液经洗涤纯化、干燥、研磨后，成为白色粉末。对其进行傅里叶红外光谱（ir）测试，表征其结构。

图2是amps/am/aa共聚物的红外光谱图。图中在3428cm-1为am链节中酰胺基的氢键以及-n-h伸缩振动吸收峰；1633cm-1为-conh2中c=o键的伸缩振动；1217cm-1为-c-n的伸缩振动吸收峰；1183cm-1为

-coo-的伸缩振动吸收峰；产物的红外光谱中同时存在三种单体amps、am、aa链节的特征吸收峰，说明所得产物为此三种单体的共聚物，为目标产物。

2.4 聚合物降失水剂耐热性测试

对最优实验条件下合成的降失水剂水溶液进行差热-热重分析（tg）、差试扫描量热分析（dsc）测试，以对其耐热性能进行表征。测试条件设置为：air保护，测试温度10℃/min，测试温度为15℃-300℃。

图3为目标三元聚合物的tg图。从图中可以看出，在15℃-400℃之间，三元共聚物没有明显的热降解，说明该产物没有在300℃以下的环境下使其分子主链上发生断链。说明amps/am/aa三元聚合物降失水剂具有优良的耐热性能。

从热重谱图质量随温度的降低趋势可以看出，降失水剂固体粉末在150℃之前，质量基本没有变化。这说明干燥完全，同时聚合物中的所含残余单体很少，否则单体会因高温发生分解而出现质量损失，在曲线上出现一个下降的台阶。热重谱图也间接地说明了单体的转化率高。降失水剂在150℃-350℃之间，只出现轻微的质量损失，在5%以内。当温度达到350℃以后，tg曲线表现出直线下降的趋势，降失水剂随着温度升高迅速分解，质量损失比例在50%以上。可以判断，聚合物的耐热性能能够达到350℃。同时也可以说明，聚合物降失水剂中能够耐受350℃的分子在这一范围内的分布比较大，在50%以上。

图4为dsc测试。合成出的降失水剂溶液进行经洗涤纯化、干燥、研磨后，成为白色粉末。对其进行差式扫描量热（dsc）测试，表征其耐热性能。从dsc图谱可以看出，合成出的聚合物，在温度达到320℃时出现一个比较大的吸收峰，在0℃-300℃之间dsc曲线上没有明显的吸收峰。因此可以判断，聚合物在300℃以下的环境里其分子主链上并没有发生断链。

热重图谱与dsc图谱都能说明最佳配方合成的降失水剂具有优良的耐热性能。

2.5 水泥浆性能测试

2.5.1 加量对失水量的影响

从表4中可以看出，随着降失水剂加量从2%-6%，90℃下api失水量从92ml减小到43ml。当加量达到4%以后降失水剂加量对失水量的影响逐渐减小。降失水剂用量增大，水泥浆体系中单位体积内的降失水剂分子增多，与水泥颗粒发生的吸附的基团增多，整个水泥浆体系网状结构的交联点更多，从而水泥浆滤饼的结构的致密性能更好，降低失水的能力更强。

2.5.2 加量对失水量的影响

丙烯酰胺类降失水剂具有缓凝作用，在80℃左右，酰胺基团开始水解，水解产物羧基吸附在水泥颗粒表面，延缓水泥水化的进行，从而起到缓凝作用。降失水剂在分子机构中控制了基团的数量，也引入了抑制酰胺（团水解的官能团，因此缓凝作用不大。该降失水剂对水泥浆稠化时间的影响见图5。从图中可以看出，中低温区间稠化曲线正常，未见缓凝作用。在设定好的压力状态下，油井水泥从混拌开始到水泥浆稠度达100稠度单位（bc）的时间，

即为通常所说的“水泥浆的稠化时间”。初始稠度是指开始配浆后初期时间内水泥浆流动性能（api规定在一刻钟到半小时之内稠度值不超过30bc）。研究人员可通过观察分析稠化曲线，对照工艺要求来判断水泥浆流动性能是否达标。在整个注替过程中，水泥浆流动性越好，其稠度应越低。当碰压工序结束时，水泥浆稠度应该达到设计稠化时间，其bc值应急剧升高，达到直角稠化的标准。 2.5.3 抗高温性能

抗高温性能是本项目开发合成的降失水剂的最主要的性能之一。根据中石油行业标准《sy/t 5504.2-2005油井水泥外加剂评价方法第2部分：降失水剂》中api失水量应≤150ml 的要求，在水灰比为0.44、降失水剂加量占水泥灰中4%的条件下测试了各温度下水泥浆的api失水量。

从表5中考查降失水剂抗高温性能的5个实验可以看出，在降失水剂加量4%、分散剂加量1%的条件下，测试温度从70℃提高到180℃，api失水量只从50ml提高到70ml。在中间的90℃、130℃、160℃三个温度下，失水量虽然都增加了，但是增量在可控范围内。可见在最佳配比下合成的降失水剂，具有优良的抗高温性能。具体数据如表5所示。

3 结论

通过上文的分析可以得出结论：聚合物类降失水剂是基于水泥体系中所含的聚合物分子的各种作用而发生聚合作用，但这并不意味着聚合物分子作用越强，其降失水性能越优良，要看各种机理综合起作用控制失水的性能，这就涉及到聚合物基团比例与分子量大小及分布情况对聚合物降失水性能的影响，研究这些影响因素能够为新一代聚合物降失水剂的合成研究提供科学依据。

08.油井水泥降失水剂评价方法

Q/HS YF xxx —200x I CS Q/HS 油井水泥降失水剂评价方法 2004-××-××发布 ××××-××-××实施

目次 前言.............................................................................. II 1 主题内容与适用范围 (1) 2 引用标准 (1) 3 技术要求 (1) 4 试验方法 (1) 5 判定规则 (2) 6 检验报告 (2)

前言 本标准是根据海洋石油油气井固井工艺技术的特点而制定。同时引用了GB/T 19139－2003 油井水泥试验方法，目的是为了对影响水泥浆性能的油井水泥降失水剂质量进行有效控制。 本标准由中海油田服务股份有限公司提出并归口。 本标准起草单位：中海油田服务股份有限公司油田技术事业部固井服务中心。 本标准主要起草人：王永松 本标准批准主审人：xxx 本标准于200x年xx月首次发布。

油井水泥降失水剂评价方法 1 主题内容与适用范围 本标准规定了油井水泥降失水剂的技术要求、试验方法和判定规则。 本标准适用于评价油井水泥降失水剂。 2 引用标准 GB/T 19139－2003油井水泥试验方法。 3 技术要求 3.1 降失水剂可分为液体或固体产品，其物理性能指标必须符合表1的规定。 表1 物理性能指标 3.2 掺有降失水剂和与之配伍的外加剂的水泥浆其性能必须符合表2规定的指标。 表2 施工性能指标 注：初始稠度是指做稠化时间试验时，15~30min搅拌期间水泥浆稠度最大值。 3.3 降失水剂和与之配伍的外加剂的掺量由生产厂家推荐。 4 试验方法 4.1 试验条件 4.1.1 对于现场具体的注水泥作业所用降失水剂的评价，按现场温度、压力等试验条件和要求进行试验。 4.1.2 对于其它情况下的降失水剂评价，按其产品标准规定的温度、压力等试验条件和要求进行试验。

堵水剂的制备和性质

中国石油大学油田化学实验报告 实验日期：2015.4.23成绩：班级：石工1205学号：12021211姓名：张延彪教师： 同组者：秦胜涛 实验六堵水剂的制备与性质 一、实验目的 1. 学会几种堵水剂的制备方法。 2. 掌握几种堵水剂的形成机理及其使用性质。 二、实验原理 堵水剂是指从油、水井注入地层，能减少地层产出水的物质。从油井注入地层的堵水剂称油井堵水剂(或简称堵水剂)，从水井注入地层的堵水剂称为调剖剂。 常用的堵水剂有冻胶型堵水剂、凝胶型堵水剂、沉淀型堵水剂和分散体型堵水剂，这些堵水剂的形成机理和使用性质各不相同。 1. 冻胶型堵水剂 冻胶(如锆冻胶)是由高分子(如HPAM)溶液转变而来，交联剂(如锆的多核羟桥络离子)可以使高分子间发生交联，形成网络结构，将液体(如水)包在其中，从而使高分子溶液失去流动性，即转变为冻胶。 锆冻胶是油田常用的冻胶型堵水剂。锆冻胶是由锆的多核羟桥络离子与HPAM中的羧基发生交联反应而形成的。体系的pH值可影响多核羟桥络离子的形成及HPAM分子中羧基的量，因此，pH值可影响锆冻胶的成冻时间和冻胶强度。 2. 凝胶型堵水剂 凝胶是由溶胶转变而来。当溶胶由于种种原因(如电解质加入引起溶胶粒子部分失去稳定性而产生有限度聚结)形成网络结构，将液体包在其中，从而使整个体系失去流动性时，即转变为凝胶。油田堵水中常用的是硅酸凝胶。硅酸凝胶由硅酸溶胶转化而来，硅酸溶胶由水玻璃(又名硅酸钠，分子式Na2O?mSO2)与活化剂反应生成。活化剂是指可使水玻璃先变成溶胶而随后又变成凝胶的物质。盐酸是常用的活化剂，它与水玻璃的反应如下: Na 2O?mSiO 2 + 2HCl → H 2 O?mSiO 2 + 2NaCl 由于制备方法不同，可得两种硅酸溶胶，即酸性硅酸溶胶和碱性硅酸溶胶。这两种硅酸溶胶都可在一定的条件(如温度、pH值和硅酸含量)下，在一定时间内胶凝。 评价硅酸凝胶堵水剂常用两个指标，即胶凝时间和凝胶强度。胶凝时间是指硅酸体系自生成至失去流动性的时间。凝胶强度是指凝胶单位表面积上所能承受的压力。 3. 沉淀型堵水剂 沉淀型堵水剂由两种可反应产生沉淀的物质组成。水玻璃-氯化钙是油田最常用的沉淀型 Na 2O?mSiO 2 + CaCl 2 → CaO 2 ?mSiO 2 + 2NaCl 4. 悬浮体型堵水剂 悬浮体是指溶解度极小但颗粒直径较大(大于10-5cm)的固体颗粒分散在溶液中所形成的粗分散体系。分散体系中的固体颗粒可以在多孔介质的喉道处产生堵塞作用。油田中常用的分散体型

材料结构与性能历年真题

材料结构与性能历年真 题 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

2009年试题 1.一外受张应力载荷力500MPa的无机材料薄板(长15cm，宽10cm，厚，其 中心部位有一裂纹(C=20μm)。该材料的弹性模量为300GPa，(1Pa=1N/m2)断裂能为15J/m2(1J=1Nm)。 a)计算该裂纹尖端应力强度因子K I (Y=) b)判断该材料是否安全 ,可知，即材料的裂纹尖端应力强度应子超过了材料的临界断裂应子，则材料不安全。 2.测定陶瓷材料的断裂韧性常用的方法有几种并说明它们的优缺点。 答： 方法优点缺点 单边切口梁法(SENB)简单、快捷①测试精度受切口宽度的影响，且过分要求窄的切口；②切口容易钝化而变宽，比较适合粗晶陶瓷，而对细晶体陶瓷测试值会偏大。 Vickers压痕弯曲梁法 (SEPB)测试精度高，结果较准 确，即比较接近真实值 预制裂纹的成功率低；控制裂纹的深度尺 寸较困难。 直接压痕法(IM)①无需特别制样；②可 利用很小的样品；③测 定H V的同时获得K IC， 简单易行。 ①试样表面要求高，无划痕和缺陷；②由 于压痕周围应力应变场较复杂，没有获得 断裂力学的精确解；③随材料性质不同会 产生较大误差；④四角裂纹长度由于压痕 周围残余应力的作用会发生变化；产生压 痕裂纹后若放置不同时间，裂纹长度也会 发生变化，影响测试精度。

3.写出断裂强度和断裂韧性的定义，二者的区别和联系。 答： 断裂强度δr断裂韧性K IC 定义材料单位截面承受应力而不发生断裂的能力材料抵抗裂纹失稳扩展或断裂能力 联系①都表征材料抵抗外力作用的能力；②都受到E、的影响，提高E、既可提高断裂强度，也可提高断裂韧性；③在一定的裂纹尺寸下，提高K IC也会提高δr，即增韧的同时也会增强。 区别除了与材料本身的性质有关外，还与 裂纹尺寸、形状、分布及缺陷等有关 是材料的固有属性，是材料的结构和显微 结构的函数，与外力、裂纹尺寸等无关 4.写出无机材料的增韧原理。 答：增韧原理：一是在裂纹扩展过程中使之产生有其他能量消耗机构，从而使外加负载的一部分或大部分能量消耗掉，而不致集中于裂纹扩展上；二是在陶瓷体中设置能阻碍裂纹扩展的物质场合，使裂纹不能再进一步扩展。 根据断裂力学，抗弯强度，断裂韧性，可以看出要提高陶瓷材料强度，必须提高断裂表面能和弹性模量以及减小裂纹尺寸；要提高断裂韧性，必须提高断裂表面能和弹性模量。 5.试比较以下材料的热导率，并按大小顺序排列，说明理由。氮化硅(Si3N4)陶 瓷、氧化镁(MgO)陶瓷、镁橄榄石(2MgO·SiO2)、纯银(Ag)、镍铬合金 (NiCr)。 答：热导率大小顺序：纯银>镍铬合金>氮化硅>氧化镁>镁橄榄石 理由：1)一般金属的热导率比非金属的热导率高，这是由于金属中存在大量的自由电子，电子质量轻，平均自由程很大，故可以快速的实现热传导；而非金属主要是通过声子来进行热传导的，声子的平均自由程要比自由电子的小很多，自由电子的热传导速率是声子的20倍，故纯银和镍铬合金的热导率高。2)单质的热导率要比混合物质的热导率高，故纯银大于镍铬合金。3)固溶体的热导率要比纯物质的小，故镁橄榄石的热导率小于氮化硅和氧化镁。4)共价键强的晶体热导率高，故氮化硅的热导率强于氧化镁。 6.对于组成范围为0-50%K2O，100-50%SiO2的玻璃，推断其膨胀系数的变 化，试通过玻璃的结构来解释所得的结果。

非选择性堵剂的种类

非选择性堵剂的种类 ①水泥类堵水剂：这是最早使用的堵水剂，利用它凝固后的不透水性进行封堵，通常用于打水泥塞封下层水；挤入窜槽井段封堵窜槽水，或挤入水层堵水。由于价格便宜，强度大，可以用于各种温度，至今仍在研究和使用。主要产品有水基水泥、油基水泥、活化水泥及微粒水比。由于水泥颗粒大，不易进入中低渗透性地层，因而用挤入水层的方法诸水时，封堵强度不高，成功率低，有效期短。长时间以来这类堵剂的应用范围受到限制。最近研制成功的微粒水泥和新型水泥添加剂给水泥类堵剂带来了新的活力。 ②树脂型堵剂：树脂型堵剂是指由低分子物质通过缩聚反应产生的高分子物质，树脂按受热后性质的变化可分为热固性树脂和热塑性树脂两种。非选择性堵剂常采用热固性树脂，如酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、糖醇树脂、三聚氰胺-甲醛树脂等。 （a）脲醛树脂：脲与甲醛在NH4OH等碱性催化剂作用下缩聚成体型高分子化合物，称为脲醛树脂。 （b）环氧树脂：常用的环氧树脂有环氧树脂、环氧苯酚树脂和二烯烃环氧树脂。施工时，在泵注前可向液态环氧树脂中添加几种硬化剂，硬化剂和环氧树脂反应后使其聚合成坚硬惰性的固体。 （c）糖醇树脂：糖醇在酸存在时本身会进行聚合反应，生成坚固的热固性树脂。糖醇树脂堵水是先将酸液（80%的磷酸）打入欲封堵的水层，后泵入糖醇溶液，中间加隔离液（柴油）以防止酸与糖醇在井筒内接触。当酸在地层与糖醇接触混合后，便产生剧烈的放热反应，生成坚硬的热固性树脂，堵塞岩石孔隙。 综上所述，树脂类堵剂具有如下优点：可以注入地层孔隙并且具有足够高的强度，可以封堵孔隙、裂缝、孔洞、窜槽和炮眼；树脂固化后呈中性，与井下液体不反应，因而有效期长。据报道，每消耗1吨商品树脂堵剂，可增产原油186吨，经济效益显着。其缺点是：成本较高，无选择性，使用时通常仅限于静底周围径向30cm以内，使用前必须捡测处理层位并加以隔离，树脂固化前对水、表面活性剂、碱和酸的污染敏感，使用时必须注意。 ③无机盐沉淀型调剖堵水剂：该堵剂主要是硅酸钙堵剂。利用相对密度1.50-1.61的水玻璃和相对密度1.3-1.5的氯化钙溶液，中间以柴油隔离，依次挤入地层，使水玻璃与氯化钙在地层内相遇，则生成白色硅酸钙沉淀，堵塞地层孔隙。水玻璃与氯化钙的比例约为1：1，总用量可根据水层厚度、孔隙度及挤入半径确定。这种封堵剂来源广，成本低，施工安全简便，封堵效果好，解堵容易（高压酸化、碱液压裂），但在施工时必须采取有效保护措施，否则会堵塞油层、污染地层。 ④凝胶型堵剂：凝胶是固态或半固态的胶体体系，由胶体颗粒、高分子或表面活性剂分子互相连接形成的空间网状结构，结构空隙中充满了液体，液体被包在其中固定不动，使体系失去流动性，其性质介于固体和液体之间。凝胶分为刚性凝胶和弹性凝胶两类。 （a）硅酸凝胶：硅酸凝胶是常用的凝胶之一。在稀的硅酸溶液中加电解质或适当含量的硅酸盐溶液加酸，则生成硅酸凝胶，该凝胶软而透明，有弹性，其强度足以阻止通过地层的水流。其堵水机理如下：Na2SiO3溶液遇酸后，先形成单硅胶，后缩合成多硅胶。它是由长链结构形成的一种空间网状结构，在其网络结构的空隙中充满了液体，故成凝胶状，主要靠这种凝胶物封堵油层出水部位或出水层。硅酸凝胶的优点在于价廉且能处理井径周围半径1.5-3.0m的地层，能进入地层小空隙，在高温下稳定。其缺点是Na2SiO3完全反应后微溶于流动的水中，强度较低，需要加固体增强或用水泥封口。此外，Na2SiO3能和很多普通离子反应，处理层必须验证清楚.并在其上下隔开。 （b）氰凝堵剂：氰凝堵剂由主剂（聚氨酯）、溶剂（丙酮）和增塑剂（邻苯二甲酸二丁酯）组成，当氰凝材料挤入地层后，聚氨酯分子两端所含的异氰酸根与水反应生成坚硬的固

堵水剂的制备与性质实验报告

中国石油大学（油田化学）实验报告 实验六堵水剂的制备与性质 一、实验目的 1. 学会几种堵水剂的制备方法。 2. 掌握几种堵水剂的形成机理及其使用性质。 二、实验原理 堵水剂是指从油、水井注入地层，能减少地层产出水的物质。从油井注入地 层的堵水剂称油井堵水剂（或简称堵水剂），从水井注入地层的堵水剂称为调剖 剂。 常用的堵水剂有冻胶型堵水剂、凝胶型堵水剂、沉淀型堵水剂和分散体型堵 水剂，这些堵水剂的形成机理和使用性质各不相同。 1. 冻胶型堵水剂 冻胶（如锆冻胶）是由高分子（如HPAM 溶液转变而来，交联剂（如锆的多核羟 桥络离子）可以使高分子间发生交联，形成网络结构，将液体 （如水）包在其中， 从而使高分子溶液失去流动性，即转变为冻胶。 锆冻胶是油田常用的冻胶型堵水剂。锆冻胶是由锆的多核羟桥络离子与 HPAM 中的羧基发生交联反应而形成的。 体系的pH 值可影响多核羟桥络离子的形 成及HP AM 分子中羧基的量，因此，pH 值可影响锆冻胶的成冻时间和冻胶强度。 2. 凝胶型堵水剂 凝胶是由溶胶转变而来。当溶胶由于种种原因（如电解质加入引起溶胶粒子 部分失去稳定性而产生有限度聚结）形成网络结构，将液体包在其中，从而使整 个体系失去流动性时，即转变为凝胶。油田堵水中常用的是硅酸凝胶。 硅酸凝胶 由硅酸溶胶转化而来，硅酸溶胶由水玻璃（又名硅酸钠，分子式Na2C?mSO2与活 化剂反应生成。活化剂是指可使水玻璃先变成溶胶而随后又变成凝胶的物质。 盐 酸是常用的活化剂，它与水玻璃的反应如下： Na2OmSiO2 + 2HCI — H2O?mSiO2 + 2NaCl 由于制备方法不同，可得两种硅酸溶胶，即酸性硅酸溶胶和碱性硅酸溶胶。 这两种硅酸溶胶都可在一定的条件（如温度、pH 值和硅酸含量）下，在一定时间 内胶凝。 评价硅酸凝胶堵水剂常用两个指标，即胶凝时间和凝胶强度。胶凝时间是指 硅酸体系自生成至失去流动性的时间。 凝胶强度是指凝胶单位表面积上所能承受 的压力。 3. 沉淀型堵水剂 沉淀型堵水剂由两种可反应产生沉淀的物质组成。水玻璃 -氯化钙是油田最 常用的沉淀 型 NaOmSiO + CaCI 2 — CaQ?mSiO + 2NaCI 班级：. 同组者: 实验日期：_ 学号： 姓名 成绩: 教师：

高分子油井水泥降失水剂机理

油井水泥降失水剂SYJ-3简介 油井水泥降失水剂SYJ-3作用机理：SYJ-3为一种专用油井水泥降失水剂，属于阴离子型高分子共聚物，由于引入了磺酸基团，使产品具有较强的那高温和耐盐性能。水溶性高分子通过亲水基团束缚自由水和增加自由水的流动阻力，水溶性高分子的分散作用使水泥颗粒均匀分散在水泥浆体系中，失水时形成密堆积，达到控制失水的目的。水溶性高分子在水泥浆体系中形成布满整个体系空间的网状结构，失水时高分子线团可部分进入滤饼孔隙中，降低滤饼渗透率达到控制失水的目的。 现场应用：SYJ-3作为一种新型降失水剂，具有对水泥较好适应性。具有耐高温耐盐的特点。目前此产品已经成功应用于胜利油田最深井-胜科一井，循环温度超过200度，井深超过7000米，填补了国内在此井深下降失水剂的空白。此产品也成功应用于四川、新疆、伊朗等国内外市场，现场使用效果较好。 油井水泥降失水剂SYJ-3生产工艺：将AMPS和AM及附属原料加入水中，待充分溶解后升至预定温度，加入引发剂，在预定温度下反应4-6小时，降温出料。 油井水泥降失水剂SYJ-3所采用主要原料为AMPS和AM，价格如下：

根据近几年原料价格走势，特别是最近国内产品生产厂家的整合，小型企业不断消亡，将会出现集团化生产，其价格将会进一步提高。 油井水泥减阻剂SYJZ-1简介 油井水泥减阻剂SYJZ-1作用机理：SYJZ-1为一种专用油井水减阻剂，属于阴离子型高分子共聚物，由于引入了磺酸基团，使产品具有较强的那高温和耐盐性能。1、Z-1同时也是表面活性剂，其吸附作用降低了水泥颗粒之间的界面张力，从而水泥颗粒易于分散；2、颗粒之间电荷，使水泥颗粒带上相同电荷，产生斥力，使水泥和水体系处于相对稳定悬浮状态；3、溶剂化作用，吸附于水泥表面的分散剂借助于亲水基团，很容易和水分子以氢键形式缔合起来，加之极性水分子之间的氢键缔合作使水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化膜，使微粒间产生以水为润滑介质的润滑减阻作用。由于水化膜的存在和水化膜的增厚形成了稳定的保护膜，便水泥微粒分子间距得以增大。从而减小了水泥强粒之间的分子引力，妨碍了水泥微粒间的接近和凝聚，从而使水泥微粒得以分散。 油井水泥减阻剂SYJZ-1生产工艺：将丙酮和附属原料加入预反应釜中，待充分溶解后滴加至溶解完全亚硫酸钠的反应釜中，在预定温度下反应5-6小时，降温出料。 现场应用：SYJZ-1为一种新型减阻剂，具有对水泥较好适应性。具有耐高温耐盐的特点。目前此产品已经成功应用于胜利油田、

选择性堵水剂的性能评价

选择性堵水剂的性能评价 我国油田普遍采用注水开发方式，地层非均质性严重，在开发中后期含水上升速度加快，目前油井生产平均含水已达80％以上。如何提高高含水期的原油采收率是石油工业界普遍关注的一个问题。 根据堵水剂对油层和水层的堵塞作用，化学堵水可分为非选择性堵水和选择性堵水。选择性堵水是指堵剂只在水层造成堵塞而对油层影响甚微。为了在开采的同时保护油气层，研究选择性化学堵剂有重要的意义。 以部分水解聚丙烯酰胺为主体，以重铬酸钠为交联剂来进行实验，目的是找出一种成胶时间合适，凝胶强度适宜且经济实用的弱凝胶选择性化学堵水剂。在实验过程中通过分别改变聚丙烯酰胺、木质素磺酸钠、重铬酸钠、硫脲、硫代硫酸钠和碳酸钠的加入剂量来进行交联实验，并将实验样品分别置于不同的温度下养护，定期观察其成胶状况、测量其成胶粘度，再经过对比、筛选，最终选定各组分的最佳加量：HPAM为0.8％（以溶液质量计，下同），交联剂重铬酸钠（Na2Cr2O4）为0.6％，pH值调节剂碳酸钠（Na2CO3）为0.3％，还原剂硫代硫酸钠（Na2S2O3）为0.4％，抗氧剂硫脲为0.4％，增强剂木质素磺酸钠为2.0％。 提高采收率；选择性；化学堵水剂；交联；弱凝胶

第1章概述 1.1 国内外化学堵水技术研究现状 1.1.1 国外油田化学堵水调剖技术研究和发展现状 国外早期使用非选择性的水基水泥浆堵水，后来发展为应用原油、粘性油、憎水的油水乳化液、固态烃溶液和油基水泥等作为选择性堵剂，1974年Needham等人[1]指出，利用聚丙烯酰胺在多孔介质中的吸附和机械捕集效应可有效地封堵高含水层，从而使化学堵水调剖技术的发展进入了新的阶段。 70年代末到8O年代初油田化学堵水技术得到了较好的应用和发展，后来发展成为注水井调剖技术、深部调剖技术。下面简要介绍有关方面的研究和应用情况。 1.1.1.1 堵水调剖物理模拟研究 国外许多学者对堵水调剖的机理、堵剂的封堵性能和堵剂的选择性进行了研究。White[1]利用岩心实验研究了水解聚丙烯酰胺的堵水作用机理，可归纳为：吸附理论即亲水膜理论；动力捕集理论；物理堵塞理论。交联聚合物的封堵作用主要表现在物理堵塞上。Dawe，Liang等人[1]分别利用微观模型和Berea砂岩岩心实验研究了聚合物冻胶堵水不堵油的原因，其结果认为油水流动通道的分离可能是造成冻胶对油水相渗透率不均衡减少的根本原因。 Seright[1]利用Berea砂岩采用示踪剂等技术研究了渗透率、堵后注水速度、岩性、冻胶性能等因素对堵剂封堵性能的影响，结果认为强冻胶可使不同渗透率的岩心减少到近似同一个值，对于弱冻胶，渗透率越高，封堵率越大；堵后的残余阻力系数随注水速度的增大而减少，并具有较好的双对数关系。总之，国外在堵水调剖物理模拟方面做了大量的研究工作，其中许多结论对实践具有较大的指导意义。 1.1.1.2 堵剂研究和应用 近20年来，水溶性聚合物类堵剂在油田得到了广泛的应用。独联体各国对聚

材料结构与表征 高分子复习题 答案

高分子部分 一、简答题 1、什么是高分子缩聚反应？ 缩合聚合反应（简称缩聚）： 由含有两种或两种以上单体相互缩合聚合而形成聚合物的反应称为缩聚反应，同时会析出水、氨、醇、氯化氢等小分子物质。 若缩聚反应的单体为一种，反应称为均缩聚反应，产品为均缩聚物；若缩聚反应的单体为多种，反应称为共缩聚反应，产品为共缩聚物。 2、什么是复合材料？复合材料区别于传统材料有什么特点？ 简单地说，复合材料是用两种或两种以上不同性能、不同形态的组分材料通过复合手段组合而成的一种多相材料。 复合材料区别于传统材料的一个重要特点是依靠不同的组分材料分散和承载负荷。 （1）特点 ①可设计性 ②材料与结构的同一性 ③发挥复合效应的优越性 ④材料性能对复合工艺的依赖性 （2）优点 ①比强度、比模量大 ②耐疲劳性能好 ③阻尼减震性好 ④破损安全性高 3、举例说明什么是超分子聚合物及其与传统聚合物的区别。 超分子聚合物和化学键联聚合物的最大区别：成键弱，可逆过程。 把单体结构组元之间由非共价键这种弱分子间相互作用组装而成的分子聚集体称为超分子聚合物。 之所以将其称为超分子聚合物, 一方面是因为这种聚集体中的长链或网络结构类似聚合物结构，另一方面是因为弱分子间作用力赋予这种材料各种软性的类聚合物性能。 如：氢键超分子聚合物（氢键型超分子聚合物是指重复单元通过与氢键相关的自组装生成的稳定超分子聚合物），配合物型超分子聚合物（金属- 超分子聚合物是由金属离子与配体之间的相互作用形成的, 是一类具有多样化几何构造和拓扑结构的新型功能高分子），∏-∏堆积超分子聚合物（∏-∏堆积又称∏-∏共轭、芳环堆积。当2个芳环平行或近似平行排列时，由于∏电子云相互排斥，相邻芳环平面间距小于芳香环的范德华厚度，这种想象就是∏-∏堆积），离子效应超分子聚合物。 4、简述有机发光二极管的工作过程。 OLED由以下各部分组成（自下而上）： 基层（透明塑料，玻璃，金属箔）——基层用来支撑整个OLED。 阳极（透明）——阳极在电流流过设备时消除电子（增加电子“空穴”）。 导电层——该层由有机塑料分子构成，这些分子传输由阳极而来的“空穴”。可采用聚苯胺作为OLED的导电聚合物。 发射层——该层由有机塑料分子（不同于导电层）构成，这些分子传输从阴极而来的电子；

油井选择性堵水技术研究_谢水祥

油井选择性堵水技术研究 谢水祥 李克华 苑 权 朱忠喜 (江汉石油学院化学工程系,荆州434023) 摘 要 油井堵水技术分为机械和化学两大类,化学堵水又分为非选择性和选择性堵水,选择性堵水根据其使用溶剂的类型主要分为水基堵水剂、醇基堵水剂和油基堵水剂。 关键词 选择性堵水 化学封堵 堵水剂 收稿日期:2002-12-12。 作者简介:谢水祥,在读硕士,研究方向为油气田环境保护。 油井开发中,尤其是开发后期,常会遇到油井 出水问题。由于油井出水,油层能量降低,油层的最终采收率降低。因此,须及时注意油井出水动向,研究堵水方法,减少出水,提高采收率。在油井内采用的堵水方法分为机械和化学堵水两大类。目前,采用较多的是化学堵水,它利用化学作用对水层造成堵塞,这类化学剂品种多,发展快,效果显著。根据堵水剂对油层和水层的堵塞作用,化学堵水又分为非选择性和选择性堵水,随着生产和环保方面要求的进一步提高,选择性堵水越来越受到油田的青睐,现已开发出许多选择性堵水剂并投入应用112。1 选择性堵水与选择性堵水剂 选择性堵水主要用于不易用封隔器将它与油层分隔开的水层。选择性堵水剂是利用油和水的差别或油层和水层的差别,达到选择性堵水的目的。选择性堵水剂的种类较多,根据其使用溶剂类型,可分为水基堵水剂、醇基堵水剂和油基堵水剂,它们分别由水、醇和油作溶剂或分散介质。1.1 水基堵水剂1.1.1 凝胶类堵水剂 凝胶类堵水剂的分散介质是水,一般用于封堵高渗透层,使注水转向含油饱和层。其具有以下特性122:(1)注入的凝胶大大降低水的相对渗透率,但对油的相对渗透率影响较小;(2)在注水过程中,凝胶选择性地进入高含水层,可停止或减少水流入井内;(3)凝胶具有较高的稳定性,不会因反冲洗而降低有效期;(4)可用简单便宜的方法除去凝胶。尽管凝胶降低了水的渗透率而没有影响油的渗透率,但产油层仍可能受到伤害。 20世纪80年代,法国石油研究院开始研究 相对渗透率改善剂堵水技术132,相对渗透率改善剂(RPM)由高分子水溶性聚合物或弱凝胶组成,是有效并应用较广的系列堵水剂。高分子水溶性聚合物和弱凝胶有利于降低水的相对渗透率,减少层内矛盾,对油或气体的相对渗透率影响很小。Whittington L E 等142 研制了一种凝胶堵水剂,已用于现场深部封堵。这种凝胶是用羟丙基纤维素HPC (水溶性聚合物)和十二烷基硫酸钠SDS (表面活性剂)溶液与盐水混合制得,其优点是不需加入铬或铝类的金属盐作引发剂或活化剂,在施工过程中就能在地层中生成凝胶。使用这种方法,不必对特定的油藏进行处理。 在不同渗透率的地层中进行堵水作业,Mobil Oil 公司提出顺序凝胶的新方法152。其方法是:(1)制备含有足以生成第一次凝胶的组分的水溶液;(2)使组分不在原地成胶,进入较大渗透层后,进行第一次凝胶;(3)将含有功能性组分的溶液置于第一次凝胶中进行第二次凝胶,制得更耐地层条件的凝胶。这种方法适用于提高采收率,可应用于注水、注C O 2等采油作业中。 石油大学王富华等162研制开发了一种凝胶颗粒选择性堵水剂JAW,在交联剂存在下使丙烯酸钠、丙烯酰胺、季铵盐单体及抗高温单体进行引发聚合,制得交联聚合物凝胶,机械破碎后在胶体磨中研磨至一定粒度,制得JAW 。室内评价表明,该堵剂抗温性良好(<130e ),堵水率高(>92%),堵油率低(<8%),具有良好的封堵选择性,可用于油井和水井的深部堵水。1.1.2 聚合物堵水剂 12 精 细 石 油 化 工 进 展 ADVANCES IN FINE PE TROC HE MICALS 第4卷第1期

油田化学实验实验七堵水剂的制备与性质

中国石油大学（油田化学）实验报告 实验日期：2014.3.1 成绩： 班级：石工11-1班学号：110210041 姓名：李悦静教师：孙老师 同组者：王小香王尚 实验七堵水剂的制备与性质 一、实验目的 1. 学会几种堵水剂的制备方法。 2. 掌握几种堵水剂的形成机理及其使用性质。 二、实验原理 堵水剂是指从油、水井注入地层，能减少地层产出水的物质。从油井注入地层的堵水剂称油井堵水剂(或简称堵水剂)，从水井注入地层的堵水剂称为调剖剂。 常用的堵水剂有冻胶型堵水剂、凝胶型堵水剂、沉淀型堵水剂和分散体型堵水剂，这些堵水剂的形成机理和使用性质各不相同。 1. 冻胶型堵水剂 冻胶(如锆冻胶)是由高分子(如HPAM)溶液转变而来，交联剂(如锆的多核羟桥络离子)可以使高分子间发生交联，形成网络结构，将液体(如水)包在其中，从而使高分子溶液失去流动性，即转变为冻胶。 锆冻胶是油田常用的冻胶型堵水剂。锆冻胶是由锆的多核羟桥络离子与HPAM中的羧基发生交联反应而形成的。体系的pH值可影响多核羟桥络离子的形成及HPAM分子中羧基的量，因此，pH值可影响锆冻胶的成冻时间和冻胶强度。 2. 凝胶型堵水剂 凝胶是由溶胶转变而来。当溶胶由于种种原因(如电解质加入引起溶胶粒子部分失去稳定性而产生有限度聚结)形成网络结构，将液体包在其中，从而使整个体系失去流动性时，即转变为凝胶。油田堵水中常用的是硅酸凝胶。硅酸凝胶由硅酸溶胶转化而来，硅酸溶胶由水玻璃(又名硅酸钠，分子式Na2O?mSO2)与活化剂反应生成。活化剂是指可使水玻璃先变成溶胶而随后又变成凝胶的物质。盐酸是常用的活化剂，它与水玻璃的反应如下: Na2O?mSiO2 + 2HCl → H2O?mSiO2 + 2NaCl 由于制备方法不同，可得两种硅酸溶胶，即酸性硅酸溶胶和碱性硅酸溶胶。这两种硅酸溶胶都可在一定的条件(如温度、pH值和硅酸含量)下，在一定时间内胶凝。 评价硅酸凝胶堵水剂常用两个指标，即胶凝时间和凝胶强度。胶凝时间是指硅酸体系自生成至失去流动性的时间。凝胶强度是指凝胶单位表面积上所能承受的压力。 3. 沉淀型堵水剂 沉淀型堵水剂由两种可反应产生沉淀的物质组成。水玻璃-氯化钙是油田最常用的沉淀 型Na 2O?mSiO 2 + CaCl 2 → CaO 2 ?mSiO 2 + 2NaCl

耐温抗盐聚合物水泥降失水剂的合成与性能评价

文章编号：1001-5620（2010）02-0043-04 耐温抗盐聚合物水泥降失水剂的合成与性能评价 吕兴辉，　李燕，　常领，　张乐启 (胜利石油管理局渤海钻井一公司，山东东营) 摘要　通过用无机盐硅酸钠对AM/AMPS二元共聚物进行改性，并对合成条件进行优选，制备出了一种耐温抗盐油井水泥降失水剂SDJS。SDJS抗温达150 ℃，抗盐达饱和，SDJS掺量为0.4%时，就能在任何含盐浓度下将失水量控制在100 mL以下，其饱和盐水水泥浆24 h抗压强度达14 MPa，掺有SDJS的半饱和盐水水泥浆在120 ℃、 60 MPa下的增压稠化曲线成直角，过渡时间短，而且SDJS与其它外加剂的配伍性好，因此它可用于深井、盐膏 层固井。该剂的合成工艺简单，合成条件易于控制，原料来源丰富、成本低，经济效益好。 关键词　水泥浆添加剂；降失水剂；耐温；抗盐；AM/AMPS二元共聚物；改性；硅酸钠 中图分类号：TE256.6 文献标识码：A 丙烯酰胺类聚合物存在着耐温、抗盐和剪切性差，泵送时机械降解严重，均聚物热稳定性差，在一般盐水中使用极限温度为75 ℃等缺点[1]。为克服以上缺点，研制开发了一种耐温抗盐油井水泥降失水剂SDJS，将SDJS与其它外加剂配伍使用配制出了一种抗高温、耐盐侵水泥浆体系。 1　AM/AMPS降失水剂的改性 1.1　改性剂的确定 将硅酸钠引入到AM/AMPS共聚物中对其进行改性，一方面能控制聚合物的pH值，降低其水解速度，另一方面能形成共聚物的物理交联点，增强聚合物的强度，分散聚合物的应力集中，提高聚合物的耐温性，改善聚合物水泥浆的流变性能[2]。同时，硅酸钠溶于水后形成胶状硅酸钠水溶液，其微粒粒径比水泥颗粒的小，具有充填作用，使得水泥颗粒之间的空隙及水化形成的孔喉变得更小，增加了流体流动的阻力，从而提高水泥浆的防窜能力，降低失水量；还可堵塞一些水化形成的连通通道，增加了水泥石的密实性，从而降低水泥石的渗透性。这样，就使降失水剂同时具有了成网、成膜、增黏、堵孔等作用，提高了其在高温高盐条件下的应用性能，所以选用硅酸钠作改性剂。 1.2　改性AM/AMPS共聚物的合成步骤 考虑到合成产品的大规模生产与在油田范围内的大面积推广，改性实验简化了工艺流程并且采用自来水生产。首先，在反应过程中NaHCO3与反应液中的H+反应，有大量CO2溢出，可以消除空气中的O2对聚合过程的影响，省去了通氮气的工艺过程。其次，该二元聚合反应是强放热反应，当聚合单体浓度达到40%时，一经引发，便可以发生爆炸式聚合，反应自发、快速，不用搅拌器搅拌反应也可以进行完全[3-4]。 具体的合成步骤为：①准确量取40%AM溶液，准确称取AMPS单体溶于适量水中，并将AMPS 溶液与AM溶液混合均匀；②用饱和Na2SiO3溶液和NaHCO3溶液调节混合溶液的pH值为7；③在烘箱中恒温放置30 min，待反应物溶解完全；④加入一定量的NaHSO3-K2S2O8引发剂，恒温反应1.5～4 h；⑤将产物剪碎、烘干、粉碎后即，制得产品。 1.3　改性AM/AMPS聚合物的合成条件 在原AM/AMPS二元共聚物合成基础上分析各 第一作者简介：吕兴辉，1980年生，2005年毕业于中国石油大学石油工程专业。地址：山东省东营市河口区仙河镇渤海钻井一公司技术科；邮政编码 257200；E-mail：upclxh@https://www.wendangku.net/doc/6f3425507.html,。

中国石油大学堵水剂制备与性能评价

中国石油大学油田化学实验报告 实验日期： 成绩： 班级： 学号： 姓名： 教师： 孙铭勤 同组者： 堵水剂的制备与性能评价 一、实验目的 1、学会冻胶型堵水剂的制备方法，并掌握堵水剂的形成机理及作用性质。 2、了解影响堵水剂交联性能的因素。 3、掌握测定堵水剂交联强度的方法。 二、实验原理 1、常用堵水剂 堵水剂是指从油、水井注入地层，能减少地层产出水的物质。从油井注入地层的堵水剂称油井堵水剂（或简称堵水剂），从水井注入地层的堵水剂称为调剖剂。 常用的堵水剂有冻胶型堵水剂、凝胶型堵水剂、沉淀型堵水剂和分散体型堵水剂，这些堵水剂的形成机理和使用性质各不相同。 （1）冻胶型堵水剂 冻胶（如铬冻胶）是由高分子（如HPAM ）溶液转变而来，交联剂（如铬的多核羟桥络离子）可以使高分子间发生交联，形成网络结构，将液体（如水）包在其中，从而使高分子溶液失去流动性，即转变为冻胶。 以亚硫酸钠和重铬酸钾作为交联剂为例： 亚硫酸钠将重铬酸钠中的+6Cr 还原成+3Cr ，反应方程式如式下： O H SO Cr H SO O Cr 22432327243283++→++-++-- +3Cr 的释放，并通过络合、水解、羟桥作用以及进一步水解羟桥作用形 成+3Cr 的多核羟桥络离子，反应结构式如下所示： 水合作用： ++?→←+36223])([6O H Cr O H Cr 水解作用： + +++?→←H OH O H Cr O H Cr 252362])([])([

（2）凝胶型堵水剂 凝胶是由溶胶转变而来。当溶胶由于种种原因(如电解质加入引起溶胶粒子部分失去稳定性而产生有限度聚结)形成网络结构，将液体包在其中，从而使整个体系失去流动性时，即转变为凝胶。油田堵水中常用的是硅酸凝胶。硅酸凝胶 由硅酸溶胶转化而来，硅酸溶胶由水玻璃(又名硅酸钠，分子式Na 2O?mSO 2 )与活化 剂反应生成。活化剂是指可使水玻璃先变成溶胶而随后又变成凝胶的物质。盐酸是常用的活化剂，它与水玻璃的反应如下: Na 2O?mSiO 2 + 2HCl → H 2 O?mSiO 2 + 2NaCl 由于制备方法不同，可得两种硅酸溶胶，即酸性硅酸溶胶和碱性硅酸溶胶。这两种硅酸溶胶都可在一定的条件(如温度、pH值和硅酸含量)下，在一定时间内胶凝。 评价硅酸凝胶堵水剂常用两个指标，即胶凝时间和凝胶强度。胶凝时间是指硅酸体系自生成至失去流动性的时间。凝胶强度是指凝胶单位表面积上所能承受的压力。 （3）沉淀型堵水剂 沉淀型堵水剂由两种可反应产生沉淀的物质组成。水玻璃-氯化钙是油田最常用的沉淀型堵水剂，它通过如下反应产生沉淀: Na 2O?mSiO 2 + CaCl 2 → CaO 2 ?mSiO 2 + 2NaCl （4）悬浮体型堵水剂 悬浮体是指溶解度极小但颗粒直径较大(大于10-5cm)的固体颗粒分散在溶液中 所形成的粗分散体系。分散体系中的固体颗粒可以在多孔介质的喉道处产生堵塞作用。油田中常用的分散体型堵水剂是粘土悬浮体型堵水剂。粘土悬浮体中的粘土颗粒可用聚合物(如HPAM)絮凝产生颗粒更大、堵塞作用更好的絮凝体堵水剂。絮凝是聚合物(HPAM)在粘土颗粒间通过桥接吸附形成。 2、影响堵水剂交联的因素 （1）pH值 pH值的降低或升高都可影响堵水剂体系的交联时间。以铬冻胶为例，pH 值降低或升高，都可延迟铬冻胶的交联时间，但是酸性条件下形成的铬冻胶比碱性条件下形成的铬冻胶稳定（氢氧化锆在碱性条件下出现沉淀）。 （2）温度 温度会对堵水剂体系的交联时间产生较大的影响。一般情况下，随着温度的升高，堵水剂体系的交联时间会大大缩短。在低温下，堵水剂体系的交联较慢，甚至由于温度过低，堵水剂体系根本不会交联。但是高温会使堵水剂体系中的成胶液（聚丙烯酰胺溶液）热降解（聚丙烯酰胺的热降解温度为93℃），因此在使用时应限制一定的温度。 （3）成胶液与交联液的配比 成胶液（如聚丙烯酰胺溶液）与交联液的配比是影响堵水剂体系交联时间的重要因素之一。实验证明，交联液（如氢氧化锆溶液）在配比中的比例越小，堵水剂体系的交联时间就越长。

交联型聚丙烯酰胺堵水剂的制备

交联型聚丙烯酰胺堵水剂的制备1 刘机关，倪忠斌，熊万斌，徐亚鹏，封姣，陈明清 江南大学化学与材料工程学院，江苏无锡 ( 214036) E-mail：mqchen@https://www.wendangku.net/doc/6f3425507.html, 摘要：以亲水性丙烯酰胺(AM)为主单体，N,N-亚甲基双丙烯酰胺(Bis-A)为交联剂，失水山梨醇单油酸酯（Span-80）为分散剂，在环己烷中进行反相悬浮聚合，制得了尺寸为微米级的聚丙烯酰胺交联微球(PAMCMS)。利用光学显微镜和扫描电子显微镜对PAMCMS的粒径进行观察分析，分别探讨了搅拌速率，引发剂过硫酸钾（KPS）用量、分散剂用量，环己烷与水的比例等因素对PAMCMS粒径的影响，并通过体积变化初步考察了PAMCMS的溶胀性能，为实际应用于油田堵水调剖提供了相应的技术保证。 关键词：聚丙烯酰胺；交联微球；粒径；溶胀性能 中图分类号：TQ322.4 文献标识码： A 聚丙烯酰胺及其衍生物是一类用途广泛的水溶性高分子，可用作絮凝剂、纸张增强剂、降滤失剂等[1-3]，已被应用于水处理、造纸、石油开采等领域。其交联型聚合物由于具有吸水、保水、溶胀等性能，可以用作土壤保水剂、油田堵水剂、“尿不湿”材料[4,5]。国内外关于这类材料合成及应用的文献报道较多[4-8]，但大多是通过共聚或接枝的方法，制备聚丙烯酰胺基复合材料或是对聚丙烯酰胺进行改性，而关于聚丙烯酰胺微球的制备及其性能研究的文献不多。近年来，有采用分散聚合[9]，反相乳液聚合[10]和反相悬浮聚合[11]等方法合成不同粒径、不同用途的聚丙烯酰胺微球的报道，大多侧重于反应动力学或水溶液的流变学行为研究。在前期的工作中，采用大分子单体参与的分散聚合制得了单分散的聚丙烯酰胺微球[12]，本研究针对目前国内外广泛采用的部分水解聚丙烯酰胺类凝胶型调剖堵水剂耐温、耐盐性差等缺点，采用反相悬浮聚合法，制备聚丙烯酰胺交联微球(PAMCMS)，系统研究影响PAMCMS的粒径、粒径分布的因素，以找出有效控制其尺寸与分布的方法；利用PAMCMS 吸水后能够长时间保持溶胀，耐温、耐盐性优于传统凝胶型调剖堵水剂的特点，结合溶胀性能的初步测试，希望开发出一种性能优良的油田调剖堵水材料，并为油井的实际调剖堵水提供相应的理论依据与合成技术。 1. 实验部分 1.1 原料 环己烷(cyclohexane)，分析纯； N,N-亚甲基双丙烯酰胺(Bis-A)，分析纯；失水山梨醇单油酸酯（Span-80），分析纯；丙烯酰胺(AM)，化学纯，均购自中国医药（集团）上海化学试剂公司，直接使用。过硫酸钾（KPS），分析纯，购自中国医药（集团）上海化学试剂公司，在去离子水中重结晶后使用。 1.2 PAMCMS的制备 室温下，在装有温度计、搅拌器、冷凝回流装置的四口瓶中加入预定量的分散剂Span-80和一定量的环己烷，控制一定的搅拌转速，搅拌混合均匀。将预定量的单体AM，交联剂Bis-A溶解在一定量的去离子水中，待其溶解完全后加入预定量的引发剂KPS，搅拌至KPS 完全溶解，将混合液加入四口瓶，基本配方见表1。将四口瓶置于50℃恒温水浴中，在N2 1本课题得到江苏高等学校优秀科技创新团队（苏教科［2007］5号）项目的资助。

2010材料结构与性能表征考试B卷参考答案

选课课号：04000150 北京理工大学2009-2010学年第二学期 2006 级《材料结构与性能表征》学期末试题B 卷参考答案 班级 学号 姓名 成绩 1、下图是在DMSO-d 6中测定得到的、用于自由基活性/可控聚合的大分子引发剂 的1H NMR 谱图。 ① 试在分子式中标出各NMR 谱峰所对应的质子。（10分） 答案如下图所示： ② 利用谱图中所给出相应峰的积分面积求出数均分子量的数值，同时写出根据1H NMR 分析计算该大分子引发剂数均分子量的公式。（10分） 答案： (1)根据以上谱图指认，考虑到两侧的b 共振谱峰共对应有四个氢质子，而聚乙二醇链段中d 共振谱峰对应氢质子的数量为4n ，由两者积分面积之比，即可确定出以上大分子单体的聚合度m ： 4/)3(4-=n b d 的积分面积 峰的积分面积峰 8703.1/01.983≈=-n 903=+=n m ② 根据每个结构单元的分子量，聚合度n ，以及两端基的分子量，即可求出

预聚物的分子量。 + 90= 44 ? . = ? Mn + . 00 4278 03 16 2 151 0. 其中44.03为乙二醇结构单元的分子量，151.0为2-溴异丁酰基的分子量， 16.00为氧原子的原子量。 ③也可以利用其它相应峰的积分面积之比求出聚合度，进而得到分子量。因 误差的原因，结果略有差别。 2、以下分别是采用原子转移自由基活性聚合方法制备得到的聚丙烯酸乙酯的分子式和以2,5-二羟基苯甲酸为基质、三氟乙酸钠为离子化试剂测定得到的大分子质谱图： 根据谱图中各峰的位置，试判断该聚合物结构是否正确？（计算时每一谱峰所对应的分子量可保留一位小数）（20分）

水膨体堵剂粘弹性测定方法及性能评价

水膨体堵剂粘弹性测定方法及性能评价 水膨体堵剂具有吸水膨胀体积变大且有一定粘弹性及强度的特性,进入地层后,能够对地层孔道产生封堵作用,因此常用作油田调剖堵水用剂。本文研究了水膨体堵剂的粘弹性测定方法,以及系统的评价了水膨体的性能。研究确定了粘度 测定的条件:45℃自来水溶胀样品,溶胀平衡时间5d,25000r/min的MS-1000A型高速多功能粉碎机粉碎后,用LVDV-II+P型BROOKFIELD粘度计(S64号转子、转速0.3r/min、45℃)测定其粘度。弹性测定采用HG-1697C型电脑式拉压力试验机,拉伸实验采用哑铃型式样(标距50mm,宽度10mm,厚度2mm),拉伸速度 100mm/min。 压缩实验采用圆柱体式样(直径26mm,高度15mm,压缩位移为其高度的2/3),压缩速度50mm/min。采用一体成型的方法制备水膨体式样,实验发明了简易的水膨体拉伸哑铃型模具和压缩圆柱体式样模具。系统的评价了水膨体堵剂的密度、 交联度、强度、弹性、塑形等性能,并分析了水膨体的这些性能随合成水膨体堵 剂原料配比的规律。还对水膨体堵剂应用时的温度、介质pH、矿化度和矿区水体等影响其性能的因素进行了评价,得出了PAM水膨体堵剂属于pH敏感型产品,在常温下具有良好的抗盐性,但其热稳定性较差的结论。 研究了水膨体吸水后体积膨胀产生的性能变化。得出水膨体在水溶胀后力学性能下降,水膨体干燥后再吸水溶胀的力学性能会进一步下降的结论。聚丙烯酰 胺水膨体的合成是放热反应。在聚合过程中因反应热聚集会产生爆聚,造成产品变软、吸水溶胀降解、力学性能降低等问题,需在合成过程中采取措施释放反应产生的热能。 本文研究工作和成果对油田调剖堵水领域聚丙烯酰胺类水膨体堵剂的粘弹 性测定提供了方法,填补了该领域粘弹性分析的空白。性能评价成果为油藏研究、油田调剖堵水生产运行需要的水膨体类调堵剂提供了基础数据和重要参考资料。

油井水泥高温抗盐降失水剂技术要求

油井水泥高温抗盐降失水剂技术要求 1 范围 本标准规定了油井水泥高温抗盐降失水剂的要求、试验方法、检验规则、标志、包装、质量检验单、运输及贮存。 本标准适用于胜利石油管理局油井水泥高温抗盐降失水剂的准入、验收和质量监督检验。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件中的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改版）适用于本文件。 GB/T 6678 化工产品采样总则 GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法 GB/T 8077 混凝土外加剂匀质性试验方法 GB/T 9174 一般货物运输包装通用技术条件 GB 10238 油井水泥 GB/T 19139 油井水泥实验方法 SY/T 5504.2 油井水泥外加剂评价方法第2部分：降失水剂 SY/T 5381 钻井液密度计技术条件 3 要求 高温抗盐降失水剂，配制成18%盐水水泥浆（密度为1.90g/cm3±0.01g/cm3）进行性能试验应符合表1的要求。 表1 高温抗盐降失水剂水泥浆技术指标 指标 项目 固体液体 外观流动粉末均一液体 烘失量/% ≤8.0 — 固含量/%≥—10.0 筛余量（0.315mm筛余）/% ≤12.0 — 失水量（120℃,6.9MPa,30min）/ml ≤100 稠化时间（120℃,73.9MPa,61min）/min ≥70 初始稠度/Bc ≤30 稠化线形正常 40~100Bc的时间/min ≤30 游离液（120℃）/% ≤ 1.4 抗压强度（144℃,21MPa,24h）/MPa ≥14

4 试验方法 4.1 仪器设备和试剂材料 仪器设备和试剂材料包括： a)天平：精度±0.01g； b)天平：精度±0.0001g； c)恒温干燥箱：精度±3℃； d)干燥器：内盛变色硅胶； e)试验筛：0.315mm筛孔； f)恒速搅拌器：符合GB 10238的规定； g)密度计：符合SY/T 5381的规定； h)250ml量筒：符合GB/T 19139的规定； i)抗压强度试验机：符合GB 10238的规定； j)强度养护设备：符合GB 10238的规定； k)增压稠化仪：符合GB 10238的规定； l)常压稠化仪：符合GB 10238的规定； m)失水仪：符合GB/T 19139的规定； n)G级高抗油井水泥：符合GB 10238的规定； o)蒸馏水：符合GB/T 6682三级水的规定； p)硅粉：0.095mm~0.075mm（160目~200目）筛筛余小于4%，SiO2含量不低于98%。 4.2 试验程序 4.2.1 外观 目测。 4.2.2 烘失量 按GB/T 8077的规定进行测定。 4.2.3 固含量 按GB/T 8077的规定进行测定。 4.2.4 筛余量 按GB/T 8077的规定进行测定。