HPAM/PPG颗粒悬浮液驱油体系增黏机制的分子模拟

采用分子动力学模拟方法从原子分子层次考察聚合物HPAM/PPG(聚丙烯酰胺/聚丙二醇)颗粒悬浮液驱油体系的增黏性质。结果表明：当溶液中聚合物HPAM和PPG颗粒总的质量浓度相同的情况下,聚合物HPAM质量浓度占比增加时,体系提供更高的黏度;聚合物HPAM具有更大的回转半径,形成更多的交联,从而提供更高的结构黏度;较强的相互作用有利于形成稳定的水化层,实现水动力学增黏;—COO^-形成的水化层中水分子数量更多,更容易形成水化层且形成的水层更稳定,对水动力学黏度的贡献更大;聚合物HPAM的亲水基团对水动力学黏度的贡献大于PPG颗粒亲水基团的贡献。     

磁增注参数的优化

本文以磁感应强度、每个磁化器中磁感应强度的峰数、磁处理次数(级数)和流动速度等为影响因素.以滤膜系数、透光率指数为指标.用正交试验设计法.按L_16(4~4)正交表安排试验.研究了孤东油田磁增注的优化参数.另外.以垢的溶解度和油水界面张力为指标.进行了单因素试验.综合多因素和单因素的试验结果.找出黄河原水和回注污水的磁增注优化参数.提出了磁增注的两级处理方案.按磁增注优化参数进行了矿场试验.取得了好的效果.     

聚合物驱采油污水增黏稳黏剂SC的研制

针对影响污水聚合物溶液初始黏度和稳定性的主要因素,从消除或降低其对聚合物溶液影响的角度,研制开发出了既能较大幅度提高聚合物溶液初始黏度又能使黏度保持相对稳定的采油污水增黏稳黏剂SC.孤东油田采油污水经SC处理后配成1500mg/L聚合物溶液,初始黏度提高38%以上,略高于清水配母液污水稀释聚合物溶液,40d后的黏度比污水、清水聚合物溶液分别高出85.9%和61.2%.SC处理采油污水后可以代替清水配制聚合物溶液.     

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。     

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。     

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     

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。     

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。     

高矿化度下特殊黏弹性流体的性能评价及驱油机制研究

采用黏度计、流变仪、动态光散射仪和扫描电镜,对交联聚合物凝胶和聚合物溶液的黏度、分子聚集体、分子线团尺寸(Dh)和黏弹性及其影响因素进行研究。采用岩心流动实验和调驱实验装置,评价交联聚合物凝胶的流动性和调剖能力。结果表明:调整溶剂水矿化度、聚合物和交联剂质量浓度可以使聚合物溶液中生成以分子内交联为主的凝胶或以分子间交联为主的凝胶,分子内交联会使交联聚合物凝胶黏弹性大幅度增加,分子间交联对黏弹性影响较小,交联反应先发生分子内交联,然后演变为分子间交联;黏弹性不仅能够提高洗油效率,而且能够提高微观波及系数;与相同质量浓度聚合物溶液相比,分子内交联聚合物凝胶的黏度接近,Dh略大,黏弹性、阻力系数和残余阻力系数明显增大,具有较高的驱油效率。     

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。     

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。     

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。     

两亲性嵌段聚合物稠油降粘剂的合成与性能评价

稠油降粘冷采是一种重要的稠油开采方式。本工作设计并合成了一种两亲性嵌段聚合物降粘剂HPAM/AOS。该降粘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,从而有效提高了降粘效果。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了降粘剂对稠油的乳化能力,通过Zeta电位仪测定降粘剂对稠油的亲和性。结果发现,与HPAM相比,HPAM/AOS油水界面张力降低了98.2%,达0.007 mN.m^-1;破乳电压提高了104.9%,达420 V。与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稠油降粘率分别提升了74.2%及48.7%,降粘效果明显。     

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。     

用不同类型粘度计测定交联聚合物溶液流变性质

用奥氏毛细管粘度计、落球粘度计和HAAKE RS150型流变仪分别测定了高相对分子质量、低浓度的部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）与柠檬酸铝（AlCit）交联体系在交联反应过程中的粘度值，研究了在不同反应时间下HPAM—Al-Cit交联体系的粘度与剪切速率的关系。结果表明，在低剪切速率时，HPAM—AlCit交联体系的粘度随反应时间增加呈下降趋势；在剪切速率较高时交联体系具有剪切稠化现象；HPAM与AlCit发生分子内交联反应形成交联聚合物线团在水中的分散体系，这是交联体系粘度随反应时间增加而降低和剪切变稠的主要原因。     

十二烷基苯磺酸钠与聚丙烯酰胺在高岭土上的吸附

本文测定了十二烷基苯磺酸纳SDBS与部份水解聚丙烯酰胺HPAM混合溶液在高岭土上的吸附量,得到某组分浓度一定时,吸附量对另一组分浓度的扫描曲线,并根据聚合物、活性剂、溶剂及粘土间的相互作用,分析了吸附机理,其中粘土溶解或交换下来的高价阳离子(如Ca~(2+))在活性剂、聚合物或聚合物一胶束缔合物及粘土间的分配,是决定吸附量变化的主要因素;还有盐效应、竞争吸附、大分子粘滞效应等,亦是影响吸附量大小的重要因素。SDBS在纳型高岭土上的吸附符合Langmuir型吸附;混合体系中,当SDBS浓度远超过CMC值后,HPAM吸附量趋于零。     

聚驱后高弹性聚合物驱油方法探索

聚合物驱后仍有大量油存在于地层中,如何提高聚驱后残余油采收率显得尤为重要。从高弹性聚合物的合成与筛选、支链聚合物与普通聚合物粘弹性对比以及宏观驱替实验,对聚合物驱后高弹性聚合物驱油方法进行了探索,结果表明：（1）溶液的聚合物浓度不变,对应相同剪切速率f,支链聚合物分子量越大,体系的粘弹性越大。（2）在较低的剪切速率下,支链型聚合物具有较大的弹性模量G′。在剪切频率大于9s-1时支链聚合物（x2x）的弹性模量上升的速度大于分子量很高的普通聚合物。（3）支链聚合物在分子量较低的情况下,也能提高原油采收率,若分子量能够提高,其体系的粘弹性会更大,因而可较大幅度提高原油采收率。