聚合物溶液磁处理参数优化研究

采用系列磁化器研究了磁处理对部分水解聚丙烯酰胺溶液黏度的影响 .以聚合物浓度、磁场强度和峰数 3因素 3水平的正交试验设计方法进行了HPAM溶液磁处理参数的优化研究 .发现磁处理后HPAM溶液的黏度普遍提高 ,而且随聚合物溶液浓度、磁场强度和峰数的增加而增大 .影响HPAM溶液磁增黏效果的因素依次为聚合物浓度、磁场强度和峰数 .试验得到的磁增黏优化参数为聚合物浓度 10 0 0mg/L、磁场强度 5 0 0mT、峰数 4峰 .     

无机盐对部分水解聚丙烯酰胺溶液黏度影响的实验与理论研究

采用实验与分子动力学模拟(MD)结合的方法研究无机盐对部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液黏度影响的规律及微观机制。结果表明:无机盐对溶液黏度影响较大,其中Ca Cl2和Mg Cl2对溶液降黏作用强于Na Cl,且当Ca Cl2和Mg Cl2浓度相同时Mg Cl2的降黏作用更加明显;当溶液中加入无机盐时,由于盐离子与聚合物中羧酸根基团的静电吸引,使其在聚合物周围形成阳离子层,从而减弱了聚合物分子链上羧酸根基团之间的排斥作用,导致分子链收缩,进而降低溶液的黏度;相比于Na+和Ca2+,Mg2+更易靠近HPAM分子链,对分子链构型及黏度的改变更加明显。     

新型耐温抗盐聚合物增黏剂的合成及性能评价

以丙烯酰胺(AM)和阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为原料,在交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和水溶性偶氮引发剂存在的条件下,采用溶液聚合法合成了阳离子型水凝胶。根据高分子间异性电荷静电相吸的分子复合原理,将阳离子型水凝胶溶液与阴离子型HPAM溶液复配成复合型聚合物。对复合型聚合物的增黏、耐温、热稳定、耐盐和剪切流变性进行了评价。结果表明,阳离子型水凝胶溶液的加入可以提高HPAM溶液的黏度,当阳离子型水凝胶溶液和HPAM溶液质量浓度均为2 000 mg/L、阳离子度为5%、体积比为1∶1时,其增黏效果最好。25℃时,在剪切速率为170 s-1的条件下,黏度由单一HPAM溶液的31.1 mPa·s增加到复合溶液的46.8 mPa·s。研究表明,复合溶液具有良好的耐温、耐盐性能,其热稳定和剪切流变性能都得到了明显的改善。     

两亲性嵌段聚合物稠油降黏剂的合成与性能评价

稠油降黏冷采是一种重要的稠油开采方式。设计并合成一种两亲性嵌段聚合物降黏剂HPAM/AOS。该降黏剂具有较高的表面活性,且其亲水嵌段中含有大量极性基团,使其同时具有较强的乳化能力及稠油亲和性,从而有效提高了降黏效果。利用旋滴界面张力仪、电稳定性测定仪及激光粒度分析仪等测定降黏剂对稠油的乳化能力,通过Zeta电位仪测定降黏剂对稠油的亲和性。结果发现:与聚丙烯酰胺(hydrolyzed polyacrylamide,HPAM)相比,HPAM/AOS油水界面张力降低了98.2%,达0.007 mN/m,破乳电压提高了104.9%,达420 V;与α-烯烃磺酸钠(alpha-olefin sulfonate, AOS)相比,HPAM/AOS稠油乳液Zeta电势绝对值降低了75.3%,为-17.8 mV,具有更强的稠油亲和性。总体上,与HPAM及AOS相比,HPAM/AOS稠油降黏率分别提升了74.2%及48.7%,降黏效果明显。     

木质素对聚丙烯酰胺降粘性能评价

聚驱过程中存在聚合物黏度过高的问题而影响了原油采收率,因此提出降低聚合物黏度的问题。木质素作为一种廉价的表面活性剂用于三次采油,在油田有广泛的应用前景。对于同浓度同体积的HPAM,加入木质素的质量越多,黏度下降速度越快。木质素与多种降黏剂的复配降黏效果实验中,降黏效果的比较为:HCl>NaS2O8>NaClO。     

高盐油藏新型生物聚合物的增黏能力和驱油效果

利用生物发酵提纯制备新型生物聚合物BZZF,研究在高盐矿化水中BZZF的增黏性能,并通过与表面活性剂复配构建具有增黏能力和降低油水界面张力的二元复合驱油体系。结果表明:在高盐矿化水中,生物聚合物BZZF表现出具有比常规聚合物HPAM、疏水缔合聚合物HPOC和黄胞胶XG更优异的增黏效果,在含NaCl 130 g/L、MgCl_210 g/L和CaCl_245 g/L的极高盐质量浓度矿化水中1 000 mg/L BZZF的黏度可达到93. 3 m Pa·s;甜菜碱两性型表面活性剂GS、非离子型表面活性剂TS、阴-非离子两性型表面活性剂APS的加入不仅可以提高生物聚合物BZZF在高盐矿化水中的黏度,而且可以使油水界面张力降低到10-2m N/m量级以下;由于在高盐矿化水中具有良好的增黏效果,含生物聚合物BZZF的化学驱油体系在高盐矿化水中具有较好的驱油效果。     

阳离子聚丙烯酰胺微球的黏度特征

聚合物微球通过延迟膨胀后的增黏作用及吸附、滞留堵塞窜流孔道,这一调剖机制与体系黏度密切相关。基于反相微乳液聚合合成一系列阳离子微球,通过测量吸水膨胀后微球的黏度,考察交联剂浓度、阳离子度对微球相互作用的影响规律。结果表明,合适的稳定交联剂浓度是颗粒空间结构形成及增强相互作用的重要条件;阳离子度为10%即有较好的增黏作用;微球质量浓度在0.1%~1%的范围内,不同阳离子度微球的黏度变化符合Tan修改的KriegerDougherty模型,该模型扩大了现有模型的浓度范围,其中比体积参数k及其下降指数m的变化可以衡量颗粒之间缠连作用及反离子造成的渗透失胀的程度。Herschel-Bulkely方程的黏性指数可以衡量电黏作用最强时的微球浓度。     

甜菜碱型两亲聚合物的研制及其盐增黏特性

针对驱油用两亲聚合物在高矿化度油藏适应性差的问题,利用无皂自由基聚合法优化合成一种驱油用的新型甜菜碱型盐增黏两亲聚合物PADC。利用红外光谱仪、核磁仪、元素分析仪对研发的甜菜碱型两亲聚合物进行表征,借助旋转黏度计、扫描电镜、动态光散射仪研究甜菜碱型两亲聚合物的微观形貌特征及盐增黏行为。结果表明：甜菜碱基团的引入使两亲聚合物在水溶液中具有明显的“反聚电解质”效应,盐离子可通过增大流体力学半径和增强疏水缔合的双重作用使PADC具有盐增黏特性;当NaCl质量浓度从0增大到15×10⁴ mg/L时,PADC溶液的表观黏度从14.1增大到54.3 mPa·s,流体力学半径从857增大到1 242 nm,盐离子强度越大,盐增黏效果越明显。     

高性能冻胶研究与微结构分析

从HPAM的双功能基团着手,利用正交实验研究出抗温、耐盐、稳定的HPAM双基团交联冻胶体系;该体系在Na+浓度小于50 000 mg/L或Ca2+浓度小于1 500 mg/L的条件下均能形成高强度冻胶。填砂管单管模型实验表明体系封堵率大于95%,封堵强度大,突破压力梯度大于20 MPa/m。双管模型实验表明体系有良好的选择封堵性,调整吸水剖面,提高采收率。利用扫描电镜对冻胶微观结构进行了分析,扫描电镜照片显示冻胶呈三维块状结构,结构较为致密,无明显聚合物骨架显示,酚醛树脂包裹于聚合物骨架之上,细小的酚醛树脂颗粒均匀分布于冻胶结构之中。     

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。     

聚丙烯酰胺凝聚剂的研究

为了解决聚驱油田转后续水驱阶段地层滞留聚合物再利用的问题,运用微乳法制备聚丙烯酰胺凝聚剂的方法,研制出一种带有阳离子基团的体型聚合物凝聚剂,并对该凝聚剂的制备、性能进行了评价。结果表明：在聚丙烯酰胺凝聚剂的阳离子度为5%、两种溶液质量分数相同、体积比为1:1,剪切速率为170s^-1的条件下,可以提高黏度约10mPa·s;在80℃水浴恒温4h,黏度降低率仅为3%;在氯化钠用量达到1%时,溶液中复合体系的黏度仍为32.9mPa·s。新型凝聚剂有显著的增黏效果和深部调驱意义。     

疏水缔合聚合物溶液的临界缔合浓度

为了从本质上说明缔合聚合物溶液的临界缔合浓度和其增黏机理,开展了缔合聚合物荧光光谱实验和在不同水质中的增黏性实验.结果表明:在缔合聚合物溶液中存在着两个临界缔合浓度(CAC1和CAC2),在黏浓关系研究中的临界缔合浓度是指第二临界缔合浓度(CAC2);缔合聚合物在人造淡水中的临界缔合浓度(800mg/L)远低于蒸馏水中的临界缔合浓度(2500mg/L);缔合聚合物在人造淡水中的黏度远高于其在蒸馏水中的黏度,说明缔合聚合物溶液具有较好的抗盐性;在蒸馏水中,MO4000溶液的黏度总比缔合聚合物溶液的黏度高,而在人造淡水中,缔合聚合物溶液的黏度却比MO4000溶液的高;在整个浓度范围内,聚合物MO4000在蒸馏水中的黏度总比在人造淡水中的黏度高,说明MO4000溶液的抗盐性差.     

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     

预交联凝胶颗粒对固-液共存体系性能影响研究

预交联凝胶颗粒(PPG)只能溶胀,而不溶于水的特性是固液共存体系发挥调剖作用的主要机理。PPG与聚合物、表面活性剂溶液组成的二元、三元固液共存体系的稳定性能,制约着该技术在油田开发中的实际应用效果。研究了制备的PPG的膨胀性能。研究表明该PPG产品溶于水1 d后即快速膨胀,3 d后基本稳定,膨胀快速且未完全溶解于水中。PPG水溶液在渗透率级差为8的双管填砂模型上的调剖试验表明,PPG注入后,高渗模型的分流量由近93%迅速下降至8%,低渗模型的分流量由近7%迅速上升至92%,调剖效果显著。在此基础上,研究了PPG与聚合物、表面活性剂溶液组成的二元、三元固液共存体系的稳定性能。研究结果表明,相对于单一聚合物体系,PPG的加入增加了体系的黏度以及老化期间的保黏率;该实验结果在PPG与聚合物二元固液共存体系的流变性试验中得到验证,PPG中可溶部分的溶解以及PPG与聚合物、表面活性剂的相互作用是造成上述结果的主要原因。     

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。     

复杂岩层钻孔灌注桩泥浆选型试验研究

将聚丙烯酰胺(PAM)和部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)作为絮凝剂、防塌剂、增黏剂和堵水剂,用于大直径钻孔灌注桩施工。在吸附试验中,在固液比为1-50、温度为(20±0.2)℃时,采用淀粉-碘化镉比色法,根据PAM(或HPAM)标准曲线,测量其吸附平衡后的离心液浓度,由吸附前后的PAM(或HPAM)浓度计算每克黏土的吸附量。试验结果表明:黏土颗粒随着溶液中钠离子浓度的增加,吸附HPAM的含量也增加;随着溶液pH值、水解度和温度的增加,吸附HPAM含量降低;聚丙稀酰胺的技术参数确定为:阴离子型,相对分子质量为(3.0~5.0)×108,水解度为30%~50%;在施工中,使用该配方调制的泥浆,能有效地防止黏卡事故的发生,成孔率显著提高。     

N-苄基-N-正丁基丙烯酰胺三元共聚物与SDS的相互作用

两亲聚合物与表面活性剂在溶液中能形成聚合物/表面活性剂复合物从而引起溶液性质发生重大变化。通过自由基胶束共聚法制备疏水单体为N-苄基-N-正丁基丙烯酰胺(BBAM)的三元共聚两亲聚合物P(AM-NaA-BBAM),并采用FT-IR进行结构表征。采用荧光探针法、黏度法、流变法研究P(AM-NaA-BBAM)与十二烷基磺酸钠(SDS)的相互作用,分析二者的相互作用机制。结果表明:SDS质量浓度较低时,P(AM-NaA-BBAM)与SDS通过形成混合胶束提高P(AM-NaA-BBAM)/SDS混合体系中疏水基团的缔合强度以及混合溶液的表观黏度和弹性;SDS质量浓度较高时,部分疏水基团单独增溶于表面活性剂胶束中从而破坏溶液的空间网络结构,疏水基团的缔合强度降低,混合溶液表观黏度及弹性降低。     

高抗剪切聚丙烯酰胺类聚合物驱油剂的合成及性能

针对目前线性聚丙烯酰胺类聚合物抗剪切性能无法满足应用需求的问题,设计合成了一种具备三维立体球形母核及两性离子功能链段的超支化聚合物,该聚合物由高分子核聚醚(HPG)母核、聚丙烯酰胺(HPAM)、聚丙烯酸及聚2-(二甲胺基)甲基丙烯酸酯乙基溴代甜菜碱(C10AM)链段组成。考察了聚合时间(T1)、引发剂用量(M[O])、HPG用量(MHPG)、水解烘干温度(t)、C10AM用量(MC10AM)等对聚合物溶液黏度的影响。采用1HNMR对聚合物进行了结构表征,并对其溶解、增黏、抗剪切、抗盐及抗老化性能进行了评价。结果表明,最佳的聚合条件为:T1=5. 5 h、M[O]=60 mg、MHPG=20 mg、t=120℃、MC10AM=150 mg。在9 374. 13 mg/L的矿化水中,HPG-HPAM-C10AM聚合物基本溶解时间均小于50 min,2 000 mg/L的聚合物溶液黏度可达到37. 7 m Pa·s,Waring搅拌器1档剪切20 s后黏度保留率高达70%,老化90 d黏度保留率为76%,均优于未改性HPAM聚合物。     

含聚污水配制稀释聚合物体系性能研究

为研究大庆油田聚合物驱油过程中含聚污水配制聚合物体系对聚合物性能的影响,通过配制等浓度的驱油体系,对体系的黏度和抗剪切性能、黏弹性、稳定性、分子线团尺寸的测定,确定了含聚污水对聚合物性能的影响。结果表明:在配制浓度相同的条件下,聚合物溶液体系储能模量、损耗模量、黏度稳定性、分子线团尺寸和抗剪切性随污水含聚浓度增加而增加,清水体系性能优于污水体系性能,物化污水体系性能优于生化污水体系性能,污水中的残余聚合物具有良好的增黏性。因此含聚污水对聚合物体系性能具有一定的提升,可以作为配制聚合物的用水。     

适合海上Q油田的活性聚合物调驱性能评价

针对海上Q油田非均质性强及综合含水率高的问题,开展了活性聚合物调驱性能研究。研究中采用流变仪和界面张力仪考察了活性聚合物的增黏性和界面活性,采用室内物理模拟实验考察了相同黏度下活性聚合物的注入性、驱油能力以及不同注入方式下的驱油效率。研究结果表明,相比普通聚合物,活性聚合物增黏性好,具有低浓高黏特性;浓度高于400 mg/L时,油水界面张力低于11 mN/m;在注入岩芯时,岩芯末端起压明显,具有一定的深部调剖能力;相同黏度下活性聚合物的驱油效率要比普通聚合物高8.66%,聚合物与水交替注入时提高采收率幅度最高,达到22.34%。