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     

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。     

超支化缔合聚合物的制备及驱油性能

针对油田用聚合物的分子主链是线性结构,其耐温抗盐及抗剪切性能不理想,开展了新型聚合物的制备及
性能研究。制备了超支化水溶性缔合聚合物（HPAPAM）,结构经红外光谱（IR）和核磁共振氢谱（1H NMR）表征证实。
HPAPAM 在极稀释浓度区,分子内缔合明显,表观黏度低,随着浓度的增加,分子内缔合逐步转为分子间缔合,增黏性
能提高。与一般缔合聚合物相比,HPAPAM 在吴茵搅拌器（5 档,67 s−1）剪切1 min 后的黏度最终恢复率达95%;受大
分子的超支化效应的影响,HPAPAM 在整个剪切速率范围内表现出幂律流体性质。超支化的分子结构增强分子间的
缔合能力,在总矿化度62 000 mg/L,75,80 ?C条件下老化60 d 的黏度保留率分别为89% 和60%。岩芯驱替实验表明
水驱至含水率98% 后,与原油黏度相当的0.5 PV 聚合物段塞及后续水驱提高17.5% 的原油采收率。研究为油田用新
型聚合物提供了新的认识和选择。     

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。     

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     

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。     

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20：1。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到影响。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。     

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。     

特高矿化度Cr3+交联聚合物溶液渗流特性及其机制

针对特高矿化度油藏深部调剖需求,研制具有优良抗盐性的Cr³⁺交联聚合物溶液,用黏度计、动态光散射仪、流变仪和岩心流动等实验方法对其进行表征,研究矿化度对Cr³⁺交联聚合物溶液黏度、分子线团尺寸、黏弹性和流动特性的影响。结果表明:与聚合物溶液相比,Cr³⁺交联聚合物溶液的黏度略有下降,分子线团的尺寸小幅增加,黏弹性有所上升,阻力系数和残余阻力系数大幅度增加;当预热时间较短时,随着溶剂水矿化度的增加Cr³⁺交联聚合物溶液的阻力系数和残余阻力系数逐渐增大;当预热时间较长时,随着矿化度的增加阻力系数和残余阻力系数逐渐减小;在Cr³⁺交联聚合物溶液中,交联反应首先发生在同一分子的不同支链间(简称分子内交联),然后扩展到不同聚合物的分子链间(简称分子间交联),形成区域性网状聚集态。     

聚合物(丙烯酰胺-N,N-二丁基丙烯酰胺)的流变学特性及其疏水缔合行为研究

由N,N-丁基丙烯酰胺(DBA)与丙烯酰胺(AM)经自由基微乳液聚合制备了水溶性疏水缔合性DBA-AM共聚物.利用旋转流变仪和荧光光谱仪对水溶性疏水缔合性DBA-AM共聚物的流变学特性及其疏水缔合行为进行研究.结果表明,该共聚物溶液有两个临界缔合浓度(CAC):0.4g/L与0.6g/L.当聚合物溶液浓度小于0.4g/L时,溶液发生分子内和分子间缔合,主要以分子内缔合为主,增粘幅度较小;当溶液浓度大于0.6g/L时,DBA-AM共聚物强极性基团与水分子间形成强烈的氢键而溶解,分子间形成大量疏水微区,进而形成超分子聚集体及空间网络结构,表现为溶液宏观粘度急剧增加.     

黏弹性聚合物驱油藏渗流规律及试井模型探讨

实验测定了不同浓度下高分子聚丙烯酰胺溶液在岩芯和流变仪中的流变性,证实了其在多孔介质中流动时存 在“弹性”,且在中等剪切速率范围内（0.1～100.0 s−1）符合非牛顿幂律渗流模式。基于实验取得的认识,利用黏弹性本 构方程表征聚合物溶液有效黏度,建立了黏弹性聚合物驱油藏的不稳定渗流数学模型,利用有限差分方法求得数值 解,研制了相应的无因次试井图版,并对实测试井资料进行了拟合解释,探讨了弹性对聚合物驱油藏试井曲线形态的 影响。研究表明,弹性虽然会造成近井地层压力大幅上升,但几乎不改变试井曲线形态。因而,在黏弹性聚合物驱油 藏试井分析中,可以忽略弹性的影响,应用非牛顿幂律试井模型求取解释参数。     

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。     

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。     

Cr~(3+)聚合物凝胶成胶效果及其影响因素

高质量浓度聚合物具有较强的黏弹性,但应用中有时会出现聚合物分子聚集体尺寸与油藏岩石孔隙配伍性较差的问题。针对大庆油田储层地质特征和流体性质,通过岩心流动性实验和驱油实验,以渗流特性为评价指标,利用正交试验优选出分子内交联聚合物凝胶体系后,研究凝胶体系黏弹性和驱油效率。结果表明:调节聚合物质量浓度、配制水矿化度、w(聚/Cr3+)可获得分子聚集体尺寸较小且阻力系数和残余阻力系数较高的分子内交联聚合物凝胶体系。聚合物溶液发生分子内交联后,一方面聚合物分子线团传输运移能力增强,且刚性增强,通过岩心孔隙时形变能力减弱,滞留能力增强,可有效提升注入压力,扩大波及体积;另一方面体系黏弹性和第一法向应力差均增大,洗油效率提高,二者综合作用表现出较高的驱油效率。     

聚合物动态剪切实验研究

为了研究聚合物KYPAM-6A溶液在油藏条件下的黏弹性情况,根据SY5523-2000配置聚合物溶液进行实验,研究质量浓度、矿化度、角频率的变化对溶液损耗模量、储存模量的影响.结果表明:①随着质量浓度的增大、矿化度的减小、频率的升高,聚合物溶液的储存模量、损耗模量均有不同程度的升高.②聚合物溶液在低频率下,以黏性流动为主,在中高频率下,以弹性流动为主.③随质量浓度的升高、矿化度的降低,聚合物溶液黏弹主导转化点频率,即储存模量、损耗模量交点频率随之升高.     

高浓度聚合物驱所用聚合物性能研究

针对喇嘛甸油田高浓度聚合物驱所用聚合物,利用PHYSICA MCR300型流变仪研究了其浓度、分子量及矿化度对溶液流变性和黏弹性的影响。结果表明:在一定范围内,聚合物溶液的表观黏度随着剪切速率的增加而降低,表现出假塑性流体的特性。聚合物浓度、分子量增大时,溶液的表观黏度、储存模量和损耗模量均增大;相应的储存模量和损耗模量曲线都有一个交点。所对应的角频率随聚合物浓度、分子量增大而减小。水质对聚合物溶液性能有较大影响。随着矿化度的增大,溶液的表观黏度、储存模量和损耗模量均减小,储存模量和损耗模量曲线的交点所对应的角频率增大。     

脂肪醇聚醚磺酸盐水溶液与烷烃之间界面张力研究

测定了30℃时不同条件下脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐(AES系列)和脂肪醇聚氧丙烯醚磺酸盐(APS系列)与正辛烷、正癸烷和正十二烷之间的界面张力.结果表明:APS比AES具有更好的界面活性,用HLB值基团计算法证明了这一结论;疏水基链长的APS对于长链烷烃有较好的选择性,疏水基链短的APS对于链较短的烷烃有较好的选择性;同一表面活性剂溶液的最佳盐含量与烷烃碳数ACN有明显的对应关系;APS、AES水溶液的最佳矿化度均较高,在低矿化度条件下不易与烷烃形成超低界面张力.     

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。