星型疏水缔合聚丙烯酰胺溶液性质的研究

采用光引发自由基聚合法,用丙烯酰胺和疏水单体十八烷基二甲基烯丙基氯化铵合成了星型疏水缔合聚丙烯酰胺(SHMPAM),研究了SHMPAM的溶液性质。流变性实验结果表明,SHMPAM溶液的临界缔合浓度为1000～1250mg/L;SHMPAM溶液的抗温、抗盐和抗剪切性能与疏水缔合聚合物(AP-P4)溶液的性能相似,且性能优于部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液;SHMPAM具有的支臂结构一方面增强了分子链间的缠结,导致聚合物溶液的黏度增加,另一方面SHMPAM的支臂在模拟地层水溶液中易发生分子内缔合,一定程度上降低了聚合物溶液的表观黏度。黏弹性实验结果表明,SHMPAM溶液的黏弹转变频率为0.17Hz,AP-P4溶液的黏弹转变频率为0.56Hz,而HPAM溶液只表现出黏性。     

水解度对疏水缔合聚丙烯酰胺溶液性质的影响

以丙烯酰胺、丙烯酸钠及疏水单体共聚合成了水解度为25%的疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM),采用加强碱在95℃高温下水解的方法,分别获得水解度50%和70%的聚合物,并研究三种不同水解度下HAPAM溶液的性能。实验结果表明:HAPAM水溶液的表观黏度随水解度的增大先增大后降低;不同水解度的HAPAM溶液表现出了一定程度的盐增黏现象,水解度为50%和70%的HAPAM盐溶液随着Ca2+、Mg2+浓度的增加出现相分离;不同水解度HAPAM溶液黏度随剪切速率的增加而降低,表现出明显的剪切稀释性;水解度低的聚合物溶液随聚合物浓度的增加更易表现出黏弹性,而水解度过高时,溶液只能表现出黏性行为;同一水解度的聚合物,随着NaCl浓度的增大,溶液的黏弹性呈现先增大后降低的趋势。图15参15     

疏水缔合聚丙烯酰胺驱油能力的几种影响因素

疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)在高温高盐油田中的应用已成为近年来聚驱研究的热点之一。本文介绍了该类聚合物在多孔介质中渗流特性和黏弹性的测定方法,并结合疏水缔合聚丙烯酰胺的结构特点,主要从宏观波及系数和微观驱油效率两方面,分析了影响其驱油能力的几种因素,包括有效黏度、黏弹性、界面黏度、水质因素和多孔介质中的临界缔合浓度。结果表明,将HAPAM用于聚合物驱还有一定的局限性。最后提出HAPAM在今后的发展应用中值得重视的一些问题。     

疏水改性聚丙烯酰胺的驱油效果

考察疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM)和部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液的黏度、阻力系数和残余阻力系数,HMPAM在55℃时仍保持较高的黏度,耐温效果明显,HMPAM的增黏效果远优于HPAM;HMPAM具有很高的阻力系数和残余阻力系数,依次为97.62和67.11。HMPAM并联双管驱油实验表明,调驱后,低渗岩心采收率从47.75%提高至58.56%,高渗岩心采收率从58.16%提高至67.04%;调驱前注入压力0.045 MPa,调驱后注入压力0.206 MPa。     

近井地带剪切作用对驱油用聚合物溶液渗流特性的影响

在前人的工作基础上设计了一个近井地带剪切模拟装置,选用两种较为典型的聚丙烯酰胺类聚合物——部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)进行室内实验,研究两种聚合物溶液经剪切后的渗流特性。实验结果表明：随着吸水强度的增加,两种浓度为1750 mg/L的聚合物溶液的黏度和黏度保留率快速下降。由于自身的疏水缔合作用,HAPAM溶液剪切后具有高于HPAM溶液的黏度及黏度保留率。在吸水强度10 m³/(m·d)和20 m³/(m·d)条件下剪切两种聚合物溶液,经剪切后的HAPAM溶液的阻力系数和残余阻力系数远大于HPAM溶液的,HAPAM溶液的阻力系数损失率小于HPAM溶液,而残余阻力系数损失率大于HPAM溶液。经剪切后的HAPAM溶液具有更高的驱油效率,剪切后HAPAM的溶液原油采收率损失略高于HPAM溶液的。     

乙醇胺对聚丙烯酰胺溶液黏度的影响

针对如何提高聚丙烯酰胺(HPAM)黏度的问题,考察了有机碱乙醇胺对HPAM黏度和渗流特征的影响。实验发现,乙醇胺对HPAM具有明显的增黏效果,随着热老化时间的延长,增黏效果越显著;乙醇胺可以提高HPAM的阻力系数和残余阻力系数,乙醇胺-HPAM体系具有更优的流度控制能力。此外,通过对乙醇胺-HPAM体系开展微量热,剪切流变和冷冻蚀刻电镜研究,发现乙醇胺与HPAM分子在溶液中存在较强的分子间相互作用,HPAM分子之间借助有机碱反离子形成松散的网络结构导致体系黏度增加。     

疏水缔合聚丙烯酰胺驱油性能研究

以组成均一的疏水缔合聚丙烯酰胺（HAPAM）与聚丙烯酰胺（PAM）为对象,在模拟我国主力油藏条件下研究了HAPAM与PAM的驱油性能。结果表明,HAPAM比PAM有更好的驱油性能,特别是在注入0．4-0．5PV时,提高采收率约高出2％～4％;HAPAM浓度对驱油性能影响十分明显,但当HAPAM浓度达到2000mg／L,原油采收率增幅减缓;HAPAM表现出比PAM更好的耐温抗盐性能。     

低疏水单体含量缔合聚合物溶液驱油特性实验评价

常规低分子量疏水缔合聚合物疏水单体含量高、疏水性与缔合作用强,驱油中存在吸附滞留量大、注入压力高等问题。研究了具有低疏水单体含量、超高分子量特征的缔合聚合物(AP-P5)溶液的渗流及驱油特征,并与强疏水性聚合物(HAPAM)和普通部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)对比。结果表明,由于疏水性的减弱,AP-P5的表观黏度、注入压力、阻力系数(Fr)、残余阻力系数(Frr)和动态滞留量均明显小于HAPAM,但仍高于HPAM。在极差为10.0的非均质模型中,HAPAM和AP-P5能同时进入高、低渗透层,表现出一定的调剖能力,而HPAM主要分布在高渗层中,很少进入低渗层,剖面调整能力较前者弱。由于AP-P5疏水性减弱、动态滞留量降低、运移能力增强,聚合物驱的持久性和有效性得以改善,均质模型中的驱油效率增幅高于HAPAM,但仍低于HPAM。仅从增大驱油效率的角度,应进一步降低聚合物疏水性。非均质模型中,AP-P5兼顾了剖面调整与吸附滞留量的降低,其采收率增幅高于HAPAM和HPAM。     

聚丙烯酰胺的化学降解

原油采出液中含有一定浓度和较大相对分子质量的聚丙烯酰胺(HPAM),使溶液的粘度增加,而聚丙烯酰胺在原油中的滞留必将影响石油加工产品的质量.通过选定几种降解剂,由实验来考察其浓度、溶液pH值、反应温度、反应时间等因素对聚丙烯酰胺降解的影响.结果表明,对于给定的降解剂,溶液pH值、反应温度、反应时间均影响HPAM的降解效果.总体上,低溶液pH值、高反应温度对HPAM降解反应有利,一定长的反应时间可以使HPAM的降解程度增加.     

温度对部分水解聚丙烯酰胺溶液黏度的影响

以部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)为研究对象,利用黏度分析仪和Materials Studio软件,通过实验方法与模拟计算相结合的方法研究了HPAM溶液的黏度性质,分析了温度对HPAM溶液黏度影响的规律,并探讨了温度导致溶液黏度变化的微观机理。实验结果表明,在不发生降解的温度范围内,HPAM溶液黏度随温度的升高而降低,高温时黏度降低更严重,HPAM的耐温性能较差。分子动力学模拟结果显示,高温下HPAM分子链发生解缠结,溶液体系的流动阻力减小,导致溶液黏度降低;随温度的升高,HPAM周围水化层内水分子的密度减小,水分子对HPAM运动的阻碍作用减弱,HPAM运动阻力减小,溶液黏度降低。     

One Factor Influencing the Oil-displacement Ability of Polymer Flooding: Apparent Viscosity or Effective Viscosity in Porous Media?

Abstract

Polymer flooding has been an important process to enhance oil recovery (EOR) worldwide. In practice, partially hydrolyzed polyacrylamides (HPAMs) have many defects including shear degradation and sensitivity to salt. For these reasons, hydrophobically associating polyacrylamides (HAPAMs) have been developed for harsh oil reservoirs. In this work, the properties of two classes of polymers (HPAMs and HAPAMs), including apparent viscosities, effective viscosities in porous media, and oil-displacement efficiencies, are studied. As expected, HAPAM exhibits apparent viscosity enhancement properties due to intermolecular hydrophobic association while HPAM cannot. However, the effective viscosity of HAPAM is always lower than HPAM possibly because of adsorption loss and the reduction in strength of the hydrophobic association through porous media. The tertiary oil recovery increases with the increment of the effective viscosity of polymer. Oil-displacement efficiency of HAPAM is also lower than HPAM at the same concentration of 2,000 mg/L.     

水解聚丙烯酰胺/胞外多糖复合体系的流变性

为探究聚合物驱油体系中柔性、刚性大分子间的相互作用,详细研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM,柔性分子)和深海中温菌Wangia profunda SM-A87分泌的阴离子胞外多糖(EPS,刚性分子)复合体系的流变性。研究结果表明,HPAM和EPS在亚浓溶液区的氢键复合具有降黏效应,这在氢键复合物体系中鲜见报道。随溶液中电解质浓度和剪切速率增加,HPAM和EPS的复配降黏效应可转变为复配增黏效应。当溶液pH<5或>11时,HPAM和EPS也可复配增黏。HPAM和EPS的复配增黏或降黏取决于复合溶液中的分子构型,而分子构型受溶液pH、电解质浓度和剪切速率的影响。与HPAM体系相比,HPAM/EPS复合体系具有更强的抗盐性,表明其在三次采油领域具应用潜力。本文可为柔性/刚性阴离子高分子复合体系研究提供理论指导。     

聚驱后缔合聚合物三元复合驱提高采收率技术

三元复合驱是大庆油田聚驱后进一步提高采收率的重要途径,其驱油体系须保证超低油-水界面张力,且能大幅提高波及能力。通过研究烷基苯磺酸盐（ABS）-缔合聚合物（HAPAM）-NaOH三元复合驱体系的性能,并与超高分子量部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）三元复合体系进行对比。研究结果表明,HAPAM三元复合体系在NaOH浓度为0.5%~1.2%、ABS浓度为0.025%~0.300%时具有良好的界面活性,油-水界面张力可达10^-3mN/m数量级。0.16%HAPAM-0.3%ABS-1.2%NaOH三元复合体系黏度达108.8 mPa ·s,采用HPAM达到相同黏度其浓度为0.265%,因此HAPAM可降低聚合物用量40%。驱油实验结果表明,在相同黏度下,HAPAM三元复合体系在不同孔隙介质中均能提高聚驱后采收率13%以上,比HPAM三元复合体系多提高采收率6%以上。HAPAM三元复合体系具有更高的阻力系数与残余阻力系数、更好的黏弹性以及乳化稳定性,可以为大庆油田聚驱后提高采收率提供新的技术手段。     

疏水缔合水溶性聚丙烯酰胺的溶液结构的研究

应用流变学方法及扫描电镜,环境扫描电镜手段对疏水缔合聚烯酰胺和传统的超高分子量部分的水解聚丙烯酰胺进行了对比研究。结果表明,在相同浓度的条件下,前者的增粘能力远大于后者。其原因在于前者通过疏水缔合作用在溶液中形成了三维网络状结构。在不同浓度和不同放大倍数的条件下观察到的溶液结构具有一定的自相似性,说明该疏水缔合水溶必聚合物的溶液结构具有一定的分形特性。     

疏水基改性聚丙烯酰胺的研究

水解型聚丙烯酰胺 (HPAM)通过化学接枝反应在其大分子亲水主链上引入少量的十六碳疏水基团的支链 ,得到一种疏水基改性的接枝共聚物———水解型聚丙烯酰胺接枝十六醇(HPAM -g-HDO)。流变性能测定表明 ,HPAM -g-HDO的抗盐、抗剪切等性能较HPAM有明显提高 ,是一种性能优异的驱油用增稠剂。     

疏水缔合聚丙烯酰胺溶液挂壁与粘度的关系

研究了NaCl和CaCl2浓度对部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）和疏水缔合聚丙烯酰胺（HAP）溶液挂壁与粘度的影响。结果表明，随着NaCl浓度增加，HPAM溶液的粘度降低，且溶液没有挂壁现象出现；随着CaCl2浓度增加，HPAM溶液的粘度先急速降低，再有所增加，当CaCl2质量浓度大于299．7mg／L时，粘度则又缓慢降低，溶液也没有挂壁现象出现。而对于HAP．随着NaCl浓度增加，其粘度先降低后增加，当NaCl质量浓度达到10000mg／L时，溶液出现挂壁现象；随着CaCl2浓度增加，HAP溶液的粘度先上升后降低，当溶液中CaCl2质量浓度达到149．8mg／L时，HAP溶液出现挂壁现象。HAP中疏水基团的相互作用是引起HAP溶液挂壁的主要原因。     

低剪切速率下部分水解聚丙烯酰胺溶液的流变特性研究

在低剪切速率下,用HAAKE RS150流变仪测定了溶液浓度、相对分子质量和含盐浓度对部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）溶液流变性能的影响。结果表明,溶液浓度和相对分子质量对HPAM溶液流变性能的影响是由于HPAM溶液中大分子之间形成的网状结构的稳定性能所致,而含盐浓度对HPAM溶液流变性能的影响是由于HPAM溶液的带电性能所致。因此,增大HPAM溶液与油膜间作用力的主要措施是：第一,增大HPAM溶液的浓度或相对分子质量;第二,减少HPAM溶液的舍盐浓度。这样有利于提高聚合物的驱油效率。