(5----)一种新型气湿反转剂的合成与性能评价

水锁,储层评价,低渗透气藏,

文章编号：1001-5620（2011）06-0001-03

一种新型气湿反转剂的合成与性能评价

冯春燕1，　孔瑛1，　蒋官澄2，　杨金荣1，　张玉忠3，　李颖颖2

（1.中国石油大学（华东）重质油国家重点实验室，山东青岛；2. 中国石油大学石油工程教育部重点实验室，北京；

3. 天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程教育部重点实验室，天津）

摘要　气湿反转剂通过改变低渗凝析油气藏近井地带的润湿性，将液润湿转变为气润湿，能够有效解决油气藏的水锁危害。将多巴胺接枝到以甲基丙烯酸十二氟庚酯和丙烯酸为单体合成的含氟丙烯酸酯聚合物中，得到了一种具有强黏附性的气湿反转剂。通过傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、紫外可见光谱分析，证实了多巴胺确实引入到了合成的含氟丙烯酸酯聚合物中。接触角测量结果表明，该气湿反转剂能够有效地将岩心的润湿性由液湿改变为气湿。通过岩心自发渗吸实验发现，在气/水体系和油/气体系中，经该气湿反转剂处理后，岩心中液体的饱和度分别由处理前的59%和50.9%降到了38.9%和48.1%。岩心耐冲刷性实验结果表明，经该气湿反转剂处理的岩心表面耐冲刷性好。

关键词　水锁；润湿性；聚合物；气湿反转；多巴胺；黏附性；含氟丙烯酸酯聚合物中图分类号：TE258　　　　文献标识码：A

在凝析油气藏的开发过程中，水锁与凝析物的聚集是普遍存在的问题，由此引起气相有效渗透率大大降低，结果导致气井产能急剧下降，其中在低渗凝析油气藏中最为突出。李克文课题组提出通过改变油气藏近井地带岩石润湿性为气润湿性的方法，来解除油气藏水锁和凝析物聚集的问题[1]。目前，由于从事此领域研究的学者较少，气湿反转处理剂缺乏，因此，此研究尚处于起步阶段[2-7]。由于含氟聚合物具有较低的表面能、憎水、憎油等特性，而多巴胺具有与多种基材表面都有强的黏附力的特性，因此本文主要选用含氟单体与多巴胺为材料，研制开发了解除水锁的气湿反转处理剂。该处理剂在油气藏岩心表面具有极强的黏附性，并且实验室研究结果表明其气湿反转效果显著。

酸（AA），化学纯；偶氮二异丁腈（AIBN），分析纯，重结晶后使用；N，N-二甲基甲酰胺（DMF），三乙胺，加氢化钙回流干燥；多巴胺盐酸盐，碳二亚胺盐酸盐，真空加热干燥后使用；十六烷，分析纯；油田污水，取自东营孤三联；原油，取自胜利油田；实验用煤油为黄岛大炼油的航空煤油；实验用天然岩心取自濮城油田；实验用水为蒸馏水。

接触角仪（CA），美国科诺工业有限公司SL200B型接触角测定仪；傅里叶变换红外光谱仪（FTIR），美国Nicolet公司Avatar 370；数码相机，佳能 IXUS 110 IS；X射线光电子能谱仪（XPS），英国THERMOFISHER公司KALPHA；加热磁力搅拌器，德国IKA-RCT basic IKAMAG&reg。 1.2　合成

1.2.1　含氟单体与丙烯酸的聚合

将50 mL DMF加入到250 mL的三口烧瓶中，通氮气30 min。然后将G04、丙烯酸和偶氮二异丁腈混合液的一半用滴液漏斗加入三口烧瓶中，在

1　实验部分

1.1　实验材料与仪器

甲基丙烯酸十二氟庚酯（G04），分析纯；丙烯

基金项目：国家自然科学杰出青年基金资助项目（50925414）和国家自然科学基金（50973083）项目资助。

第一作者简介：冯春燕，1979年生，在读博士研究生，研究方向为多孔介质油气藏气润湿性基础理论研究。地址：山东省青岛市经济技术开发区长江西路66号中国石油大学（华东）；邮政编码 266555；E-mail：fcynqr2010@http://www.77cn.com.cn。

水锁,储层评价,低渗透气藏,

2 h左右滴完，80 ℃保温2 h，再加入剩余混合液，然后保温2 h，再补加单体质量的0.5%的偶氮二异丁腈，保温2 h后，将反应体系温度降为0 ℃。1.2.2　含氟丙烯酸酯聚合物中多巴胺的引入

在上述体系为0 ℃的条件下，将碳二亚胺盐酸盐（EDC-HCl）、干燥的多巴胺盐酸盐加入到经除水处理的溶剂DMF中，搅拌5 min溶解后，加入到以上体系中，充氮气30 min，再注入三乙胺活化，室温（25 ℃）反应24 h，所得产物加入盐酸稀溶液中，沉淀3次，洗涤数次，干燥后得到含多巴胺的含氟丙烯酸酯聚合物G04-AA-DA。

a）

G04-AA

物中，与红外分析结果一致。

2　结果与讨论

2.1　含氟丙烯酸酯聚合物的结构表征2.1.1　傅里叶变换红外光谱分析

G04-AA与G04-AA-DA的红外光谱对比图见图1。由此可知，在2 960 cm-1处的吸收峰为—CH3的特征；聚合前酯羰基在1 700 cm-1处有强吸收，而在图中酯羰基在1 743、1 733 cm-1处发生了位移，这是由于氟原子对相邻基团的振动吸收位置有较大影响，同时也说明酯羰基已经变为饱和酯羰基；在1 246、1 243 cm-1处出现了C—F键的伸缩振动峰，表明氟单体参与了反应；G04-AA-DA相对G04-AA在羰基伸缩振动吸收附近（1 523 cm-1处）新出现了肩峰，对应的是G04-AA与多巴胺盐酸盐反应生成酰胺键的伸缩振动吸收峰，因此红外的测试结果

表明多巴胺引入到了含氟丙烯酸酯聚合物中。

图3 　G04-AA-DA的紫外可见吸收谱图

b）G04-AA-DA

图2　含氟丙烯酸酯聚合物的XPS分析

2.1.3　紫外可见光谱分析

从紫外可见光吸收谱图（如图3所示）中可知，G04-AA-DA在284 nm处出现吸收峰，说明聚合物含有邻苯二酚官能团，

即多巴胺引入到了聚合物中。

2.2　含氟丙烯酸酯聚合物的性能测试2.2.1　接触角测试

将合成的含氟丙烯酸酯聚合物用DMF配成80 mg/L的溶液，将岩心P27、PJ2分别浸泡在其中6 h，

图1　聚合物G04-AA和G04-AA-DA的红外光谱图

室温自然晾干后，分别测蒸馏水、油田污水、十六烷、原油的接触角，结果见表1和表2。由表1看到，蒸馏水在未处理岩心PJ27表面的接触角为1.69°，而用含氟丙烯酸酯聚合物处理后，蒸馏水的接触角达到142.45°；同时发现油田污水、十六烷、原油的接触角都显著增大。采集到的接触角图像和数码照片如图4和图5所示。由图4也可以明显看出，处理前，液滴在岩心表面上迅速铺展；处理后，液

2.1.2　X射线光电子能谱分析

含氟丙烯酸酯聚合物的XPS分析见图2。由图2可知，聚合物G04-AA主要存在F、O、C元素，而聚合物G04-AA-DA除了存在F、O、C元素外，还有N元素，N元素来自多巴胺盐酸盐。因此，XPS结果表明，多巴胺已接入到含氟丙烯酸酯聚合

水锁,储层评价,低渗透气藏,

滴在岩心表面几乎呈球形，接触角明显增大。因此，聚合物处理实现了岩心表面由液湿向气湿的转变。由表2和图5可以看出，聚合物G04-AA-DA对于岩心PJ2具有同样的气湿反转效果。

表1　岩心P27接触角数据表 （°）实验条件处理前G04-AA-DA

蒸馏水1.69142.45

油田污水1.56134.36

十六烷1.7162.70

原油35.7697.84

变化，天平刻度减少量即为液体被岩心吸入的量，直到天平的刻度不再变化时实验停止。液体吸入岩心的量与岩心孔隙体积之比即为此块岩心的液体饱和度，即渗吸采出程度。气/水体系的渗吸实验结果见图6。由此可知，岩心未处理时，水自发渗吸进入岩心，驱替岩心中的空气，渗吸率为59%，经聚合物G04-AA-DA处理的岩心，渗吸率减小为38.9%。油/气体系渗吸实验结果如图7，岩心未处理时，油自发渗吸，驱替其中的空气，渗吸率为53.9%。经聚合物G04-AA-DA溶液处理的岩心，渗吸率减小为48.1%。因此，接枝多巴胺的含氟丙烯酸酯聚合物处理 …… 此处隐藏：8585字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……