交联聚合物微球-聚合物在水溶液中的复合*

针对交联聚合物微球–聚合物复合体系调驱技术,开展了交联聚合物微球–聚合物复合体系的溶液性能及其在溶液中结构形态的研究。研究中依据微观结构形态决定宏观溶液性质的原理,通过环境扫描电镜观察交联聚合物微球和疏水缔合聚合物（AP–P4）/非疏水缔合聚合物（SNF3640D）在溶液中的微观复合形态,并测定了交联聚合物微球–疏水缔合聚合物（AP–P4）/非疏水缔合聚合物（SNF3640D）复合体系的黏浓性质和剪切恢复能力,两种实验方法的结果相互印证,说明了疏水缔合聚合物（AP–P4）与交联聚合物微球之间存在着良好的协同作用,为进一步探讨二者的复合机理奠定了基础。     

实验及模拟研究两性疏水缔合聚合物增黏机理

两性疏水缔合水溶性聚合物具有良好的耐温、耐盐、耐剪切性能,在三次采油、酸化压裂等领域具有较大的应用潜力。室内合成了一种新型两性疏水缔合水溶性聚合物,分别研究了其水溶液在不同浓度、剪切和温度条件下的黏度变化情况。同时,利用耗散粒子动力学模拟(DPD)方法对其水溶液在不同浓度、剪切和温度条件下的水珠子扩散速率和疏水缔合聚合物的自组装结构进行了模拟研究。实验和模拟结果基本一致,利用耗散粒子动力学方法进一步证明了两性疏水缔合聚合物在水溶液的增黏机理和微观自组装结构。     

缔合程度对疏水缔合聚合物增黏性和抗剪切性影响研究

渤海油田具有原油黏度高、储层厚度大、平均渗透率高和非均质性严重等特点,水驱采收率低。疏水聚合物驱广泛用于海上油田的"稳油控水"。为了进一步探索疏水缔合聚合物增黏机理,针对渤海油田储层特征和流体性质,开展疏水缔合聚合物缔合行为及其影响因素研究。结果表明,β-环糊精可以包裹疏水缔合聚合物分子链上疏水基团,调节聚合物分子链上疏水基团间的缔合程度,进而降低聚合物分子线团尺寸和溶液黏度。与缔合黏度相比较,岩心孔隙剪切作用对本体黏度影响较小。岩心孔隙对疏水缔合聚合物溶液具有较强的剪切作用,造成黏度保留率大幅度降低,并且聚合物浓度愈高,黏度保留率愈小。     

聚合物微球粒径与岩芯孔喉的匹配关系研究

根据岩芯孔喉基本计算公式,计算岩芯的平均孔喉直径,通过吸水膨胀后不同大小聚合物微球在岩芯中的封 堵效果,研究了聚合物微球大小与岩芯孔喉的匹配关系,确定了聚合物微球在岩芯中具有稳定封堵性能时微球粒径与 岩芯孔喉直径的比值范围。从聚合物微球吸水膨胀性能、剪切前后微球粒径变化、不同大小聚合物微球在岩芯中的封 堵效果、与岩芯匹配后的聚合物微球调剖作用对水驱采收率的影响几个方面,研究了聚合物微球大小与岩芯孔喉的匹 配关系,从而为聚合物微球调剖体系大小选择提供实验依据。研究表明,当聚合物微球粒径与岩芯孔喉直径比值在 0.33～1.50 时,聚合物微球可以在岩芯中形成稳定的封堵能力,当聚合物微球粒径与孔喉直径比值在1.20～1.50 时,聚 合物微球兼具良好的运移能力和封堵效果。     

疏水缔合聚合物的流度控制能力研究

通过研究具有缔合能力的疏水缔合聚合物和无缔合能力的线性高分子流度控制能力,认识到：在高渗透多孔介质中,高钙、镁矿化度水质条件下,低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物溶液的流度控制能力比高分子量无缔合能力的聚合物强;在经过机械剪切和多孔介质剪切后,低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物建立的阻力系数与线性高分子相当,但低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物建立的残余阻力系数较高,能够较好地实现提高高渗透油藏水驱波及体积的目的。低分子量高缔合力的聚合物溶液在高钙、镁矿化度水质条件下,较强缔合作用形成的溶液结构适合渤海油田大排量、高渗透多孔介质条件下的流度控制。为海上油田聚合物驱的发展提供理论技术支持。     

交联聚合物微球分散体系封堵性能

用低压差核孔膜过滤实验、动态光散射实验和填充砂管实验对交联聚合物微球分散体系的封堵性能及其影响因素进行了研究。结果表明：交联聚合物微球分散体系可以对1．2μm的核孔膜形成有效封堵,而聚丙烯酰胺溶液（HPAM）基本不对核孔膜产生封堵;随着水化时间的增加,微球分散体系通过1．2μm核孔膜的过滤速率逐渐减小,对核孔膜的封堵程度逐渐增强,15d时封堵性能最好;随着NaCl质量分数的升高,微球分散体系的粒径逐渐减小,封堵性能也逐渐减弱;随着微球质量分数的增大,微球分散体系对1．2μm核孔膜形成的封堵性能增强;随着水化温度的升高,微球分散体系的溶胀速度加快,封堵能力减弱;交联聚合物微球分散体系能够进入填充砂管中深部,具有较好的深部运移能力和封堵能力。     

疏水缔合聚合物的合成及溶液性能研究

采用自由基胶束聚合法，合成了疏水缔合型丙烯酰胺／2-丙烯酰胺基烷基磺酸共聚物。用Brookfield旋转粘度计测定了不同疏水基含量的聚合物的溶液性能，同时考察了疏水缔合聚合物浓度、盐浓度、剪切速率以及温度对聚合物溶液性能的影响。实验结果表明，稀溶液中疏水缔合聚合物分子的缔合以分子内缔合为主；在临界缔合浓度以上，缔合以分子间缔合为主。该聚合物是一种性能优异的疏水增粘剂，模拟盐水条件下的粘度比清水溶液粘度有很大提高，表现出明显的抗盐性质，其临界缔合浓度约为500mg／L。使用时可用油田采出水直接配注，因而在提高采收率的同时，还进一步降低了聚合物的用量，同时还解决了产出污水的重复利用问题。     

疏水缔合聚合物驱油数学模型

为了研究疏水缔合聚合物驱油规律和动态,建立了疏水缔合聚合物驱油数学模型。根据室内对疏水缔合聚合物溶液结构的研究成果,采用聚合物线形体和聚合物聚集体共同描述疏水缔合聚合物溶液在多孔介质中的性质变化和渗流特性,同时考虑了疏水缔合聚合物溶液在不同孔渗条件下水相相对渗透率降低能力、不可入孔隙体积系数的变化、吸附滞留与建立流动阻力的关系等物化问题。利用模型对岩芯驱油实验结果进行了拟合,数值模拟结果与实际岩芯驱油结果基本一致。表明该模型能够有效描述疏水缔合聚合物溶液的驱油动态,为疏水缔合聚合物驱的理论研究和现场分析提供了研究方法。     

疏水缔合聚合物的合成及溶液性能研究

采用自由基胶束聚合法 ,合成了疏水缔合型丙烯酰胺 /2 丙烯酰胺基烷基磺酸共聚物。用Brookfield旋转粘度计测定了不同疏水基含量的聚合物的溶液性能 ,同时考察了疏水缔合聚合物浓度、盐浓度、剪切速率以及温度对聚合物溶液性能的影响。实验结果表明 ,稀溶液中疏水缔合聚合物分子的缔合以分子内缔合为主 ;在临界缔合浓度以上 ,缔合以分子间缔合为主。该聚合物是一种性能优异的疏水增粘剂 ,模拟盐水条件下的粘度比清水溶液粘度有很大提高 ,表现出明显的抗盐性质 ,其临界缔合浓度约为 5 0 0mg/L。使用时可用油田采出水直接配注 ,因而在提高采收率的同时 ,还进一步降低了聚合物的用量 ,同时还解决了产出污水的重复利用问题     

聚合物微球调剖封堵渗流场可视化及矿场试验

聚合物微球是近年来发展起来深部调剖封堵材料,微球良好的弹性性能能够满足调剖剂注得进、堵得住、能运移的要求。室内实验和矿场试验结果表明,聚合物微球能有效封堵高渗条带,提高产油能力。从聚合物微球调剖封堵机理出发,抽象化建立聚合物微球调剖封堵流线模型。基于所建立的流线模型,模拟分析聚合物微球注入地层以后流线场的变化,流线的变化对注水井注入压力与采油井生产动态的影响,从流线场角度阐述聚合物微球调剖封堵机理。同时,聚合物微球矿场试验结果表明,注入聚合物微球能很好的抬升注入压力,提高井组产油能力。     

高分子力学中的Valanis－Landel假说

根据经验公式的建立原则和橡胶的各向同性性能,讨论了Ｖａｌａｎｉｓ－Ｌａｎｄｅｌ假说中关于“任何一种应变类型的应力一应变关系,可从单一的纯剪试验推导出来”这一重要结论,并证明了结论的正确性,还研究了结论的应用。     

固态聚合物电解质

研究了固态聚合物电解质膜中锂离子和增塑剂对其室温电导率的影响，发现加入增塑剂（ＰＣ＋ＥＣ和ＰＥＧ）可提高固态聚合物电解质膜的电导率。通过ＤＳＣ方法测量结果分析了锂离子和增塑剂在固态聚合物电解质膜中的作用机理。     

聚合物的一维振子链模型

一维聚合链可以用一维振子链来模拟.其中联接振子而组装链的键可以分为主键和次键.一维振子链的非线性过程要受主键或次键的非线性过程所控制,本文讨论了在主键或次键的非线性作用下所引起的一维振子链的非线性过程.在一定条件下,我们可以得到解析的孤子解.     

聚合物塑化挤出新概念

本文提出并论述了聚合物塑化挤出的全新概念：直接电磁换能、机电磁一体化和动态塑化挤出。基于新概念研制成功的塑料电磁动态塑化挤出证明了新概念的科学价值和意义。     

高分子材料老化的可靠性分析

本文根据高分子材料老化的一般规律,用随机过程的方法,得到了描述老化过程的数学模型,并且求出老化过程的寿命分布函数。进一步,对高分子材料由于老化而引起的失效,进行可靠性分析。     

金属双硫腙盐在高分子介质中光致变色现象研究

本文对金属双硫腙盐 Hg(HDz)_2和 Zn(HDz)_2在几种高分子介质中的可见光谱和异构复原反应动力学行为进行了测定分析。结果发现:高分子介质的改变并不影响金属双硫腙盐可见吸收光谱中最大吸收波长的位置,在高分子介质中与在有机溶剂中不同,在高分子介质中金属双硫腙盐的异构复原反应基本上表现为两个阶段;先快后慢(Hg(HDz)_2在火棉胶中例外),而不像在有机溶剂中那样简单地遵从一级反应动力学规律.     

聚合物材料的拉伸断裂研究

对九种聚合物材料进行了拉伸试验，结果表明：应变速率对屈服强度的影响服从Ｅｇｒｉｎｇ关系，增强尼龙存在的两个活化过程分别对应着基体材料屈服为主导因素和纤维断裂及其从基体中拔出为主导因素的两个不同活化过程。缺陷对聚合物材料拉伸屈服强度影响不大，但大大降低聚合物材料的塑性。     

聚合物乳液的粒子形态

对两组分三相和三组分四相聚合物乳液体系的粒子形态进行了综述。两组分体系有５种粒子形态，三组分体系有２２种粒子形态。根据表面自由能最小原理，热力学因素决定乳液粒子的最可几形态，其中聚合物相间界面张力为控制乳液粒子形态的关键参数，动力学因素决定热力学最可几形态的实现程度。还讨论了影响乳液粒子形态的因素，并介绍了从实验观察到的四组分五相丙烯酸酯乳液体系的粒子形态。     

交联聚合物溶液封堵岩心性能研究

交联聚合物溶液是由低浓度的部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM )和柠檬酸铝 (交联剂 )配制成的 ,聚丙烯酰胺和交联剂中铝的质量配比为 2 0∶1。在封堵人造岩心时 ,矿化度、聚合物浓度、岩心渗透率三者之间具有一定的匹配关系时才能达到好的封堵效果。聚合物浓度及渗透率一定时 ,矿化度有一个上限值 ;提高聚合物浓度可以弥补矿化度对交联聚合物溶液封堵岩心性能的不利影响。对于低渗透率岩心 ,可以用提高交联聚合物溶液矿化度的方法来达到封堵岩心的目的 ,同时也避免出现滤饼     

离子束医用生物聚合物材料改性研究

采用MEVVA源引出的金属离子对聚酯(PET)薄膜进行了离子注入,根据医用生物材料的需要,研究了提高高分子生物材料耐磨性、抗腐蚀性的途径及改善生物相容性的方法,并讨论了改性机制.