部分水解聚丙烯酰胺和聚乙烯醇混合溶液的流变性*

采用蠕动实验研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和聚乙烯醇(PVA)混合溶液(总质量分数为0.20%)的流变性(零剪切黏度),主要考察了体系组成比(以HPAM在聚合物中所占质量分数表示,R_(PH))和电解质(NaCl)浓度(c_(NaCl))对流变性的影响,并对HPAM和PVA分子间相互作用机理进行了探讨。结果表明,PVA可通过氢键与HPAM络合(或交联)形成高分子复合物,其络合PVA/HPAM摩尔比约为90。R_(PH)在0数0.7范围内,HPAM和PVA混合产生黏度降低效应,其中在R_(PH)=0.2时黏度降低效应最强。而R_(PH)在0.7数1.0范围内,基本无黏度效应。加入NaCl可使混合溶液(R_(PH)=0.20)产生复合增黏效应,表明聚合物复配可提高HPAM溶液的抗盐能力。本研究加深了对聚合物相互作用行为的认识,为基于HPAM的复配体系在强化采油工程中的应用研究提供了重要信息。图6参31     

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。     

模拟油藏条件下缔合聚合物溶液的黏弹性实验

为了研究缔合聚合物溶液在实际油藏条件下黏弹性的好坏,在模拟大庆主力油藏条件下,研究了浓度和矿化度对缔合聚合物溶液黏弹性的影响。结果表明:浓度和矿化度对缔合聚合物溶液黏弹性的影响与对HPAM溶液的影响相同;缔合聚合物溶液黏弹性产生的原因与HPAM溶液不同,HPAM溶液的黏弹性是由分子链间的缠结作用引起的,而缔合聚合物溶液的黏弹性主要是由分子链间的缔合作用引起的;缔合聚合物溶液在相对比较低的浓度下表现出了明显的弹性;在低而宽的频率范围内缔合聚合物溶液的弹性明显大于HPAM溶液的弹性,说明缔合聚合物溶液在多孔介质中流动时,在比较小的剪切速率下就表现出弹性,这就意味着不需要很高的注入速度,即可达到利用缔合聚合物溶液的弹性来提高驱油效率的目的。     

水基压裂用聚电解质复合溶液的研究

以物理交联为出发点,以聚电解质复合为基础,探讨聚电解质复合溶液作为压裂液稠化剂的可行性。实验发现调节阴、阳聚电解质的分子量和阳离子度等条件得到均相稳定的聚电解质复合物。分子量为80万和阳离子度为9.1%的阳离子聚合物与分子量为2200万的阴离子聚合物复合形成具有高黏弹性能的聚电解质复合物。聚电解质复合物溶液的电子扫描显微镜(SEM)表明,通过库伦力的作用而形成的聚电解质复合物形成网络结构,且不同状态的聚电解质复合物的网络结构不同。对可以作为压裂液增稠剂的聚电解质复合物溶液的流变分析表明,其具有良好的黏弹性能,在频率大于0.1 Hz时,储能模量远大于耗能模量。黏温曲线显示在170 s-1剪切速率下、130℃时,该聚电解质复合物溶液的黏度仍保持在40 mPa·s以上。实验现象表明均相聚电解质复合物有望形成一种新的超分子压裂液体系。     

阴、阳离子表面活性剂构筑蠕虫状胶束体系性能研究

在三次采油技术中,聚合物-表面活性剂二元复合驱技术被广泛应用.蠕虫状胶束是表面活性剂分子形成的特殊形态胶束,其兼有增黏性能和界面活性,形成的黏弹性体系被称为黏弹性表面活性剂.本文使用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基硫酸钠(SDS)复配构筑蠕虫状胶束体系VES?1,在矿化度为20000 mg/L、温度为35℃时,仍然具有良好的增黏性能;该体系与普通聚丙烯酰胺(HPAM)和疏水缔合聚合物(HAWP)混合后,能够增强体系黏度.驱油实验表明:HPAM、HAWP与蠕虫状胶束体系复配后,采收率分别增加4.3％和3.8％.     

水基压裂用聚电解质复合溶液的研究

以物理交联为出发点,以聚电解质复合为基础,探讨聚电解质复合溶液作为压裂液稠化剂的可行性。实验发现调节阴、阳聚电解质的分子量和阳离子度等条件得到均相稳定的聚电解质复合物。分子量为80万和阳离子度为9.1%的阳离子聚合物与分子量为2 200万的阴离子聚合物复合形成具有高黏弹性能的聚电解质复合物。聚电解质复合物溶液的电子扫描显微镜(SEM)表明,通过库伦力的作用而形成的聚电解质复合物形成网络结构,且不同状态的聚电解质复合物的网络结构不同。对可以作为压裂液增稠剂的聚电解质复合物溶液的流变分析表明,其具有良好的黏弹性能,在频率大于0.1 Hz时,储能模量远大于耗能模量。黏温曲线显示在170 s-1剪切速率下、130℃时,该聚电解质复合物溶液的黏度仍保持在40 m Pa·s以上。实验现象表明均相聚电解质复合物有望形成一种新的超分子压裂液体系。     

剪切作用对聚丙烯酰胺驱油剂黏损率的影响规律

用控制应力流变仪,考察了30℃、不同剪切速率下,聚丙烯酰胺（HPAM）溶液表观黏度随剪切时间的变化,以反映管流剪切条件对HPAM溶液黏度的影响规律。根据现场条件,通过计算得到不同浓度HPAM驱油剂在输送管线流动对应的剪切速率和剪切时间。结果表明,在剪切速率为3.11⁷.76 s^-1、剪切时间为55²2min时,高浓度（5000mg/L）HPAM驱油剂黏度随剪切时间的延长略有上升,单位时间黏损率为-0.43%/h^-0.91%/h。在输送过程中的管流剪切对高浓度HPAM驱油剂黏度损失没有影响。在剪切速率为36.84⁹2.10 s^-1、剪切时间为2.26⁰.90h时,低浓度（1000、2000mg/L）HPAM驱油剂黏度随剪切时间的延长逐渐降低,单位时间黏损率分别为0.08%/h⁰.86%/h、0.07%/h⁰.30%/h。在低浓度范围内,随着HPAM驱油剂浓度的降低,剪切历史对HPAM驱油剂黏度及黏损率的影响增大。浓度的提高有利于降低驱油剂的黏损率。     

硫离子对聚合物溶液黏弹性的影响

模拟油田含S~(2-)污水配制聚丙烯酰胺(HPAM)溶液,利用FTIR、黏度计、流变仪等研究了S~(2-)含量对HPAM分子结构及溶液黏弹性的影响。表征结果显示,S~(2-)存在下,聚合物分子主链C—C键发生断裂导致溶液黏弹性降低。实验结果表明,随S~(2-)含量的增大,聚合物溶液表观黏度下降速率增大。在实验应力范围内,S~(2-)含量不同的聚合物溶液均出现线性黏弹区,但随S~(2-)含量的增大,聚合物溶液线性黏弹区对应的复合模量逐渐降低,储能模量和损耗模量均减小。S~(2-)含量较高时,聚合物增黏效果变差。随剪切速率的增大,法向应力差逐渐增大;S~(2-)含量越高,法向应力差增幅越显著。在剪切速率为7.34 s-1下,当S~(2-)含量低于1.7 mg/L时,法向应力差保留率大于表观黏度保留率;当S~(2-)含量高于1.7 mg/L时,表观黏度保留率大于法向应力差保留率。     

甜菜碱表面活性剂EDAB与HPAM聚合物溶液的性能及驱油效果研究

利用流变仪、物理模拟驱替试验系统研究了长碳链甜菜碱表面活性剂EDAB和部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)黏弹性溶液体系在增黏性、耐温抗盐性、流变性、驱油性等方面的性能特征及差异。结果表明,溶液中EDAB和HPAM的浓度高于某临界值后都具有很强的增黏性能、存在剪切稀释行为,属黏弹性流体。EDAB较HPAM有更强的耐盐性,耐温抗盐增黏性更优于HPAM,在表观黏度基本相当的条件下,用HPAM聚合物溶液驱油,注入压力由0. 011 MPa升高至0. 029MPa,产出液含水由98. 3%降至36. 9%,相比于水驱提高采收率14. 5%;而相同条件下,EDAB溶液驱替时,注入压力只有小幅升高,采出液含水未出现明显降低,相比水驱仅提高采收率4. 8%,HPAM溶液驱油效果明显好于EDAB。     

孤岛中二区非离子/阴离子复配降黏剂体系吸附损耗研究

针对表面活性剂在地层的吸附损耗影响降黏剂的驱油效果,本文建立了非离子/阴离子降黏剂体系浓度测定方法并用于测定降黏剂体系的吸附损耗。结果表明：对筛选适用于孤岛中二区的阴离子表面活性剂XJ-1+非离子表面活性剂OP-10复配降黏剂体系,分别采用两相滴定法和硫氰酸钴盐比色法测定XJ-1和OP-10的浓度;复合降黏剂油砂饱和吸附量为16.28 mg/g;在油砂吸附前后,质量分数0.15% XJ-1+0.15% OP-10~ 0.3% XJ-1+0.3% OP-10的降黏剂体系与原油间的界面张力变化不明显,0.3%XJ-1+0.2%OP-10降黏剂体系驱油比单一水驱油提高采收率15.6%。     

Drag reduction behavior of hydrolyzed polyacrylamide/xanthan gum mixed polymer solutions

Partially hydrolyzed polyacrylamide (HPAM) as the main component of slickwater fracturing fluid is a shear-sensitive polymer, which suffers from mechanical degradation at turbulent flow rates. Five different concentrations of HPAM as well as mixtures of polyacrylamide/ xanthan gum were prepared to investigate the possibility of improving shear stability of HPAM. Drag reduction (DR) measurements were performed in a closed flow loop. For HPAM solutions, the extent of DR increased from 30% to 67% with increasing HPAM concentration from 100 to 1000 wppm. All the HPAM solutions suffered from mechanical degradation and loss of DR efficiency over the shearing period. Results indicated that the resistance to shear degradation increased with increasing polymer concentration. DR efficiency of 600 wppm xanthan gum (XG) was 38%, indicating that XG was not as good a drag reducer as HPAM. But with only 6% DR decline, XG solution exhibited a better shear stability compared to HPAM solutions. Mixed HPAM/XG solutions initially exhibited greater DR (40% and 55%) compared to XG, but due to shear degradation, DR% dropped for HPAM/XG solutions. Compared to 200 wppm HPAM solution, addition of XG did not improve the drag reduction efficiency of HPAM/XG mixed solutions though XG slightly improved the resistance against mechanical degradation in HPAM/ XG mixed polymer solutions.     

HPAM溶液流变性与减阻关系

通过研究不同浓度、不同分子量的HPAM溶液的流变及摩阻性能,建立了一个聚合物溶液摩阻系数方程。测试了5种不同浓度、4种不同分子量的HPAM溶液的稳态剪切黏度、触变性、流动曲线等流变性能;并分别测试其在管内径为0.77 cm,流量为3～9 L/min的压差数据,计算得摩阻系数数据,分析了聚合物分子量、聚合物浓度等对溶液减阻的影响,建立了聚合物溶液摩阻系数f和广义雷诺数Re及聚合物溶液流型参数n之间的摩阻系数方程。      

盐、温度和pH值对纳米SiO2/HPAM分散体系稳定性和流变性的影响

利用浊度法、纳米粒度及Zeta电位分析仪、流变仪研究了盐环境、温度和pH值对纳米SiO₂/部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)分散体系稳定性及流变性的影响。结果表明,金属阳离子(特别是二价阳离子)使SiO₂/HPAM聚集体粒径减小,分散体系的Zeta电位绝对值降低,导致稳定性下降。对比HPAM溶液,加入纳米SiO₂后,SiO₂/HPAM去离子水分散体系的黏度和储能模量降低,其盐水(地层水)分散体系的黏度和储能模量升高。随着SiO₂加入量增加,SiO₂/HPAM氯化钠盐水分散体系的流变性先升高后降低,其地层水分散体系的流变性持续增加。对于SiO₂/HPAM地层水分散体系,当SiO₂质量分数为0.5%时,温度升高则分散体系黏弹性降低;SiO₂质量分数为1.5%时,温度升高则分散体系黏弹性急剧增加。当体系的pH值变小时,则其Zeta电位绝对值和黏度降低,SiO₂/HPAM去离子水分散体系稳定性变差,而地层水分散体系稳定性改善。     

聚合物类型对油水界面性质影响研究

采用平面张力仪和表面粘弹性仪研究了部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）和疏水缔合聚合物（HAP）对油水界面性质的影响研究结果表明，疏水缔合聚合物HAP可以显著降低煤油／模拟水体系界面张力，但对模拟油／模拟水体系界面张力影响较小；部分水解聚丙烯酰胺类聚合物CA对煤油／模拟水和模拟油／模拟水体系界面张力无明显影响。无论是煤油／模拟水体系还是模拟油／模拟水体系．随聚合物溶液浓度的增加，部分水解聚丙烯酰胺类聚合物CA均使体系界面剪切粘度逐渐增大。而疏水缔合聚合物HAP均使体系的界面剪切粘度先增加，后降低，而后再增加。部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）相对分子质量较大时，HPAM溶液／模拟油体系的界面剪切粘度较大。     

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。     

低浓度HPAM/Cr3+凝胶成胶行为影响因素的研究

研究了聚合物浓度，ｐＨ，温度及Ｃａ＾２＋浓度对低浓度部分水解聚丙烯酰胺（ＨＰＡＭ）凝胶成胶行为的影响，实验结果表明，随着体系中聚合物浓度的降低，成胶速度降低，所成凝胶的强度和稳定性降低，成胶的ＰＨ范围变窄，在成胶的ＰＨ范围内，ＰＨ愈高，则成胶速度愈快，所成凝胶的强度愈高，稳定性也愈好，温度增高时成胶速度加快，凝胶的稳定性变并，Ｃａ＾２＋浓度增大时所成凝胶的强度下降。     

利用聚合物溶液提高驱油效率的实验研究

实验测定了水解聚丙烯酰铵(HPAM)溶液和黄原胶溶液的流变特性及其在多孔介质中的流变特性,建立了衰竭层效应和粘弹性效应共同存在条件下聚合物溶液在多孔介质中的表观粘度计算模型.用这两种聚合物溶液在不同的浓度和注入速度条件下进行了驱油实验.结果表明,聚合物分子缠结作用的增强可引起表观粘度增加或衰竭层厚度降低,从而使平行于油水界面的拉动残余油的力增加,残余油饱和度降低,驱油效率提高.随浓度或注入速度的增加,HPAM溶液的驱油效率升高.在浓度低于缠结浓度时,黄原胶溶液的驱油效率很低.但其浓度只要高于缠结浓度一定程度后,驱油效率就会保持一个较高的值.增加注入速度时,黄原胶溶液的驱油效率提高值不变.     

低浓度HPAM／Cr3+凝胶成胶行为影响因素的研究

研究了聚合物浓度、pH、温度及Ca     

#br# 两性表面活性剂/聚合物对稠油水包油型乳状液分水率和降黏率的影响

为了有效地在常温条件下输送稠油,系统分析了表面活性剂和聚合物的类型及其含量对稠油水包 油（O/W）型乳状液分水率和降黏率的影响规律及作用机理。实验结果表明：由质量分数为10%的两性 表面活性剂CAB 35制备的稠油O/W型乳状液稳定性较好,3 h内的分水率为100%,降黏率超过98%;随 着CAB 35质量分数的增加,乳状液分水率先急剧降低后趋近于稳定,降黏率减小、但均在96%以上。为 了进一步提高乳状液的稳定性,分别向CAB 35溶液中加入非离子聚丙烯酰胺PAM、阴离子聚丙烯酰胺 HPAM、阳离子聚丙烯酰胺CPAM和两性离子聚丙烯酰胺ACPAM。结果显示：当两性表面活性剂的质量分数 较低时,加入聚合物后,乳状液的分水率明显降低,且4种聚合物对乳状液分水率的影响程度由高到低 依次为ACPAM、CPAM、HPAM、PAM,降黏率均超过96%;随着HPAM含量的增加,乳状液的分水率减小,降 黏率降低。     

纳米SiO2接枝聚丙烯酰胺的黏度和流变性能

通过对纳米SiO₂改性并接枝聚丙烯酰胺,制备了一种有机/无机复合的阴离子聚合物,用于油藏深部调驱进而提高原油采收率。利用激光粒度仪和红外光谱分析并验证了纳米SiO₂的成功改性,同时利用红外光谱验证了改性纳米SiO₂(MS)成功接枝聚丙烯酰胺。考察了改性纳米SiO₂接枝聚丙烯酰胺(MSP)含量、NaCl含量、温度和溶胀时间对MSP黏度特征和流变性能的影响。研究结果表明,在MSP质量分数0.1%~2.0%、NaCl质量浓度0~20 g/L、温度30~90 ℃和溶胀时间0~10 d的条件范围内：(1)MSP黏度随着MSP含量的增加而逐渐增大,随着NaCl含量的增加和温度的升高而逐渐降低,随着溶胀时间延长而逐渐增大且至7 d后基本保持不变,表现出一定的黏度稳定性;同时,MSP黏度随着改性纳米SiO₂含量的增加而增大,黏度由小到大顺序为MSP0、MSP1、MSP2、MSP3。(2)MSP0和MSP1的表观黏度随着MSP含量的增加和溶胀时间的延长而逐渐增大,随着温度的升高和NaCl含量的增加而逐渐降低。在较低剪切速率(γ<10 s^-1)时,MSP0和MSP1的表观黏度随着剪切速率增大而减小,表现为剪切变稀的假塑性流体的特征;在较高剪切速率(γ>50 s^-1)时,MSP0和MSP1的表观黏度随着剪切速率增大基本保持不变,表现为牛顿流体的特征。同时,MSP1的表观黏度在同一剪切速率下均大于MSP0,这表明改性纳米SiO₂的引入显著提高了MSP的表观黏度。