疏水缔合型和非疏水缔合型驱油聚合物的结构与溶液特征

考察三次采油过程中所用的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和疏水缔合型部分水解聚丙烯酰胺(AHPAM)结构与性质的差异,通过对其结构表征以及对其增黏性、耐温性和抗盐性的测试,结合扫描电镜(SEM)对两种聚合物溶液微观结构形态的观察,讨论疏水基团的存在对聚合物溶液性质的影响。结果表明,相对于HPAM,AHPAM溶液因结构中含有的疏水基之间的相互作用使高分子间进一步形成缔合的网络结构而具有良好的增黏性、耐温性和抗盐性。     

碾磨力场作用下部分水解聚丙烯酰胺溶液的黏度变化

将磨盘形力化学反应器应用于部分水解聚丙酰胺 ( HPAM)的改性 ,通过碾磨次数的变化得到了不同碾磨次数的部分水解聚丙烯酰胺样品 ;实验研究了碾磨过程中 HPAM特性黏数及表观黏度的变化 ;考查了剪切速率及老化时间对碾磨后 HPAM溶液黏度的影响 .结果表明 :碾磨使HPAM特性黏数及表观黏度均有不同程度的下降 ,但抗剪切性能有所增强     

污水配制聚合物驱油体系可行性研究

针对大港油田港西四区污水体系,在部分水解聚丙烯酰胺加量不大于１０００ｍ ｇ·Ｌ－ １,助剂（ＡＵ）加量不大于３００ｍ ｇ·Ｌ－ １的条件下以及实验用污水的组成（矿化度为６０００ｍ ｇ·Ｌ－ １）确定后,利用准三组分相图,选定实验范围及实验点．在选定的实验点,考察了聚丙烯酰胺溶液的浓度、ｐＨ值、温度、金属离子浓度及性质、助剂、油田常用化学剂等对聚合物溶液粘度的影响,并初步试验了改性对聚合物溶液粘度的影响．实验结果显示,聚合物溶液的粘度受溶液ｐＨ 值、温度、金属离子浓度及性质影响较大,受助剂和油田常用化学剂影响较小,改性在一定程度上可增加溶液的粘度．     

多孔介质剪切下铬冻胶体系成胶行为研究

采用安瓿瓶和填砂管考察了铬冻胶体系的静态成胶和动态成胶过程.结果表明:同一配方下铬冻胶在多孔介质中动态成胶的初始成胶时间是其在多孔介质中静态成胶的初始成胶时间的1～3倍,最终成胶时间是其在多孔介质中静态成胶时间的1～3.5倍.铬冻胶在多孔介质中静态成胶的初始成胶时间是其在安瓿瓶内静态成胶的初始成胶时间的1～2倍,最终成胶时间是其在安瓿瓶内静态成胶时间的3～5倍.随着剪切速率的增大,铬冻胶体系受到的剪切作用增强,其初始成胶时间和最终成胶时间均延长,成胶后的封堵能力降低.随着聚合物浓度和交联剂浓度的增大,铬冻胶的初始成胶时间和最终成胶时间均延长,成胶后的强度增大.聚合物分子的吸附和捕集作用不是引起压力增大的主要原因,引起压力变化的主要因素是铬冻胶在多孔介质中的成胶.     

低浓度部分水解聚丙烯酰胺与柠檬酸铝交联体系流变性研究

用HAAKERS150流变仪对低浓度部分水解聚丙烯酰胺与柠檬酸铝交联反应所形成的交联聚合物溶液流变性及其时间效应进行了分析。结果表明,聚合物质量浓度为0.1g/L及NaCl质量浓度为2.0g/L的交联聚合物溶液与同条件的低浓度部分水解聚丙烯酰胺溶液的流变性不同,交联聚合物溶液在中等剪切速率范围内(400～1000s-1)表现为胀流性,低剪切速率(43～400s-1)时为假塑性,高剪切速率(1000～1500s-1)时表现为牛顿性;而相应的低浓度部分水解聚丙烯酰胺溶液只表现轻微的假塑性(5～900s-1)。交联聚合物溶液具有时间效应,表现为负触变性(震凝性),而低浓度部分水解聚丙烯酰胺溶液流变性不产生时间效应。     

聚丙烯酰胺的高温水解作用及其选型研究

部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)在高温条件下的水解作用被认为是HPAM化学降解的主要机理,是选用HPAM时必须要考虑的因素。使用淀粉—碘化镉方法测量了75℃条件下不同老化时间HPAM在清水和污水(油田产出水)中的水解度值,研究了2种不同水解度的HPAM在清水和污水中的水解规律,得出了HPAM的水解度和老化时间之间的关系式。根据这些关系式可以预测任一老化时间的HPAM的水解度值。在清水中,HPAM的水解速度为常数,水解机理介于自加速和自阻滞水解机理之间;在污水中,水解速度随老化时间的增加而下降,呈现出典型的自阻滞水解反应机理。HPAM在污水中的水解速度大于清水,除油藏温度外,配制水的PH值是决定HPAM水解速度和水解机理的关键因素。低水解度HPAM溶液的老化过程是一个粘度增加的过程,HPAM的水解度越低,粘度增加幅度越大,高水解度HPAM溶液的老化过程则是粘度下降过程。因此选用低水解度的HPAM可以提高HPAM溶液的长期热稳定性,把高温水解这一不利因素转化为有利因素。     

泡沫植物胶特性及其护壁防漏机理

结合某矿区的复杂地质特征,选用4种植物胶进行室内试验遴选,辅以十二烷基苯磺酸钠(ABS)、聚丙烯酰胺(HPAM)、腐殖酸钾为外加剂进行泡沫植物胶基浆配制,探讨植物胶对基浆中膨润土含量、泡沫稳定性能及其流变特性影响的变化规律.研究结果表明:植物胶对膨润土泥浆的流变特性具有明显的改善作用,其防塌护壁作用主要表现为低失水特性、疏水性泡沫吸附孔壁、黏弹性泥饼结构、低流速塞流状态等特性:防漏堵漏作用主要表现为泡沫群体结构屏蔽防漏、泡沫与岩屑聚结充填堵漏、高结构黏度塞流阻流防漏、低密度低压力流体防漏堵漏等特性.     

孔隙介质中滞留聚合物粘弹性的测定方法研究

本文为关于孔隙介质中滞留聚合物粘弹性研究的第四篇论文[1-3]。基于HPAM和xanthan gum分子结构柔性的对比,从理论上证明了柔性滞留分子的粘弹回复使孔喉的有效流动面积呈指数减小,故流量也呈指数衰减。本文提出了一个利用孔隙介质测定聚合物松驰时间的新方法,在岩心流动试验的基础上,计算出描述粘弹性的另一种参数——德博拉数(Deborah number)。岩心流动试验证明,用降压法测定滞留分子的粘弹性时[1],HPAM显示了良好的粘弹性,xanthan gum则基本不显示粘弹性。当用稳压法测示时,HPAM的粘弹性无法测出,证明文献[1]提出的降压法是测定粘弹性的一种行之有效的方法。岩心试验中还研究了岩心渗透率和溶液含盐量对粘弹流动的影响。     

聚合物不可入孔隙体积影响因素研究

采用双段塞法分析了部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM)的相对分子质量、岩心孔隙分布、温度及矿化度对聚合物的不可入孔隙体积 (VIP)的影响规律。分析结果表明 ,VIP随HPAM的相对分子质量的增大而增大 ;VIP随着岩心平均孔隙半径增大、温度升高、矿化度增加而减小。在不断变化的地层条件下 ,HPAM的VIP可能出现高值的现象 ,这将严重影响聚合物驱的波及系数 ,从而使聚合物驱的原油采收率降低。     

髓核假体的制备及应力松弛特性的影响分析

对聚乙烯醇水凝胶髓核假体进行了应力松弛性能的研究,比较不同溶胀率和不同初始聚乙烯醇含量对应力松弛性能的影响.等时线法的研究分析表明,髓核假体的力学行为符合线性粘弹性行为,三元件线性粘弹模型能较好地模拟其粘弹力学行为(模拟拟合度均在0.96以上).三元件线性粘弹模型参数分析表明,对于髓核假体来说,溶胀率的增大可以增加髓核假体消散冲击力的速度,但对消散冲击力的总量影响不大,初始PVA含量的提高将降低髓核假体消散冲击力的速度和总量.     

聚丙烯酰胺溶液的地下流变特征

通过室内物理模拟方法,利用岩心流动实验装置,研究了不同分子量、浓度的聚合物溶液通过不同渗透率的多孔介质流变特性。实验结果显示聚丙烯酰胺溶液在多孔介质中呈现剪切变稀主剪切增稠的双重流变特性,其临界流速随分子量、浓度的增加而减小,随渗透率增大而增大。在剪切增稠区,流变性满足幂律模型,而且流变行为指数仅仅是聚合物本身性质参数的函数,而与渗透率无关。这一结果认为在聚合物驱的注入井附近地带将导致附加压降,影响聚合物的注入性能。     

清水配置冻胶在盐水中稳定性的变化研究

本文以水溶性酚醛树脂为交联剂,以纳米颗粒为稳定剂,以HPAM以及不同AMPS含量的聚合物为成胶剂,在低盐含量的模拟注入水中制备了稳定的冻胶。研究发现,相同交联剂和聚合物用量下,AM-AMPS共聚物成胶时间比HPAM长,但成胶后强度高。评价了制备的冻胶在不同盐含量模拟水中的脱水情况,结果表明,当模拟水盐含量为10000mg/L、30000mg/L时,冻胶会吸水膨胀、强度降低;但当模拟水盐含量高于50000mg/L时,冻胶则脱水,冻胶强度提高。模拟水盐含量越高,脱水幅度越大。提高冻胶中纳米颗粒的含量或用AMPS含量高的共聚物做成胶剂,可明显降低冻胶在高盐含量中的脱水幅度。研究结果对红河油田裂缝封堵剂的开发有指导意义。     

复合聚电解质稳定共存时的凝胶特性

为了进一步提高聚丙烯酰胺 -铬凝胶堵剂的调堵效果 ,利用阳离子聚合物对岩石砂粒表面较强的粘附力的特性 ,将部分水解聚丙烯酰胺与阳离子聚季铵盐复配 ,开发新型的复合聚电解质调剖堵剂 .研究了在外加盐 ( XY)的作用下 ,使阴离子聚丙烯酰胺 ( HPAM)与阳离子聚季铵盐 ( JN)稳定共存的条件 ,以及在铬交联体系中形成凝胶的稳定性及其吸水特性     

HPAM、CPAM的氧化降解研究

研究了离子型聚丙稀酰胺(HPAM)、阳离子型聚丙稀酰胺(CPAM)溶液在不同环境温度下的氧化降解作用及对Na 、Mg2 、Al3 离子的不同反应.结果表明HPAM、CPAM的化学降解作用主要有氧化作用和水解作用2种.其表观现象为体系黏度的下降和电导率的提高.     

水解聚丙烯酰胺与磺化苯乙烯——马来酸酐共聚物之间高分子络合物的研究

本文用紫外光谱法对水解聚丙烯酰胺(HPAM)和磺化苯乙烯——马来酸酐共聚物(SSMA)之间形成的高分子氢键络合物进行了研究,得出了络合物的组成、稳定常数和表观络合标准自由能变化等。并用经典的粘度法对所得结果进行了验证,证明紫外光谱法可用于高分子氢键络合物性能研究。     

两性瓜尔胶水溶液浓度对其动态黏弹和触变性能的影响

采用ARES先进流变扩展系统,考察了两性瓜尔胶溶液浓度对其动态黏弹及触变性能的影响。随两性瓜尔胶溶液浓度的提高,体系的储能模量(G′)、损耗模量(G″)及动态复数黏度(η*)随之增大,而有关动态损耗角(tanδ)则随之减少;相比之下,体系的弹性响应随浓度增强程度强于黏性响应。基于ARES瞬态操作模式,考察了不同浓度两性瓜尔胶溶液的触变性能,发现随浓度增加体系的触变性能增强。     

分数导数黏弹性标准线性固体半无限长杆中纵波的传播

在半无限黏弹性长杆中,波在传播过程中波阵面强度会降低,其强度的衰减与黏弹性材料的性质有关.为了分析波在黏弹性杆件传播过程中波速和衰减因子的变化情况,基于分数阶导数理论,分析了黏弹性标准固体模型相关参数对波速和衰减因子的影响,所建模型能够较好地描述出纵波在传播过程中波的相速度和衰减因子的变化.在黏弹性标准固体模型复柔量的基础上,分析了分数导数黏弹性微分算子的阶数、角频率与延迟时间数对波相速度和衰减因子的影响.结果表明:随着延迟时间值的增大,纵波在黏弹性线性标准固体半无限长杆中的传播相速度不断地增大,而衰减因子不断减小;随着分数导数微分算子的增大,纵波传播相速度和衰减因子呈现出先增大后减小的趋势.     

钙离子对部分水解聚丙烯酰胺冻胶失水的作用机制研究

冻胶失水导致的体积收缩会缩短油田调剖堵水作业的有效期,因此冻胶失水问题需要引起足够的重视。考察了CaCl_2对部分水解聚丙烯酰胺/铬(HPAM/Cr)冻胶失水规律的影响,研究了CaCl_2对HPAM/Cr冻胶微观形貌、HPAM流体力学半径、黏度的影响;并通过红外光谱技术分析了CaCl_2对HPAM/Cr冻胶失水的作用机理。实验结果表明,高浓度CaCl_2会促进HPAM/Cr冻胶失水,而低浓度CaCl_2具有抑制HPAM/Cr冻胶失水的作用;冻胶容水孔洞减少是高浓度CaCl_2加剧HPAM/Cr冻胶失水的内在原因;HPAM流体力学半径越小,HPAM/Cr冻胶失水越严重,低浓度CaCl_2具有提高HPAM流体力学半径的作用;低浓度CaCl_2能够降低HPAM的黏度损耗速率;Ca~(2+)可与HPAM分子羧基中的C—O发生交联反应,该反应是低浓度CaCl_2能够提高HPAM流体力学半径、降低HPAM黏度损耗速率以及抑制HPAM/Cr冻胶失水的根本原因。明确了CaCl_2对冻胶失水的作用机理,可为今后研制抗盐高稳定性冻胶提供理论参考和支持。     

部分水解聚丙烯酰胺/柠檬酸铝胶态分散体系在多孔介质中的渗流特征

利用胶结砂和填充砂2种多孔介质物理模型,通过岩心流动试验的方法评价了部分水解聚丙烯酰胺/柠檬酸铝胶态分散体系(HACDS)在多孔介质中的流动性能.试验表明:随多孔介质中HACDS注入量的增加,水驱压力波浪式升高;HACDS的残余阻力系数随流速的增加而减小;HACDS的残余阻力系数远大于同浓度的HPAM溶液的残余阻力系数;成胶后的HACDS较未成胶的HACDS具有更好的封堵效果;HACDS具有选择性封堵作用;HACDS的突破压力梯度随流速的增加而增大,而且重复注入后,突破压力梯度大幅提高,是一种较好的调剖材料.     

端部随从力作用下黏弹性悬臂输流管道的稳定性分析

在端部随从力和黏弹性的共同作用下输流管道可能会表现出更加丰富的动力学特性,研究了端部随从力作用下黏弹性悬臂输流管道的稳定性。管道黏弹性采用Kelvin模型,以Bernoulli-Euler梁模型为基础,建立了流动流体和端部随从力共同作用下管道的运动微分方程,采用Galerkin法对其进行离散。利用特征值分析了端部随从力、黏弹性系数与质量比对系统失稳临界流速的影响。通过计算得到了不同参数下复频率实部、虚部随流速的变化曲线,分析了各参数对管道振动特性与稳定性的影响。结果表明：端部随从力作用下黏弹性悬臂输流管道的失稳方式为颤振失稳;端部随从力的大小和方向对系统失稳临界流速有较大影响,增大端部随从力,系统发生失稳的临界流速会减小;增大管道黏弹性系数,系统发生失稳的临界流速会略微增加;增大质量比,系统发生失稳的临界流速也随之增大。