Cr3+ 、碱和表面活性剂对聚合物分子构型及渗流特性影响

用动态光散射（DLS）、扫描电镜（SEM）和岩心驱替等实验方法,研究了Cr³⁺、碱和表面活性剂对聚合物（HPAM）分子线团直径、结构形态和渗流特性的影响。结果表明,Cr³⁺、碱和表面活性剂可以改变聚合物分子线团直径,进而影响聚合物分子结构形态和渗流特性。通过改变Cr³⁺浓度和电解质浓度等实验条件,可以使聚合物分子形成具有不同分子构型的Cr³⁺聚合物凝胶。在高电解质浓度和低Cr³⁺浓度条件下,聚合物分子与Cr³⁺的交联反应主要发生在同一分子内不同支链间,具有“分子内”交联特征。在低电解质浓度和高Cr³⁺浓度条件下,聚合物分子与Cr³⁺的交联反应主要发生在不同分子链间,具有“分子间”交联特征。与相同浓度聚合物溶液相比较,“分子内”聚合物凝胶的表观黏度几乎保持不变,但阻力系数和残余阻力系数却要大得多,且残余阻力系数大于阻力系数,表现出独特的渗流特性。与“分子间”聚合物凝胶相比较,“分子内”聚合物凝胶的分子线团直径较小,但它仍略高于相同浓度聚合物分子线团直径。碱使聚合物分子扩散层厚度减小,分子链卷曲收缩和变粗,分子线团尺寸减小,形成以支状为主、网状为辅的结构形态。表面活性剂使聚合物分子线团稍有减小,结构形态无明显变化。     

Al3+交联聚合物分子结构及其识别方法

针对矿场生产的实际需求,利用理论分析和仪器检测方法,对Al³⁺交联聚合物分子结构、流动性质和识别方法进行了研究.结果表明,当用清水配制Al³⁺交联聚合物时,交联反应发生在不同聚合物分子之间,形成"分子间交联"分子结构,凝胶的表观粘度较大.当用污水配制Al³⁺交联聚合物时,交联反应发生在聚合物分子内部的不同支链之间,形成"分子内交联"分子结构,凝胶表观粘度与相同浓度的污水聚合物溶液相当,但前者的阻力系数和残余阻力系数要比后者大得多,且其残余阻力系数大于阻力系数.将转变压力和粘度测试数据相结合,就可以实现对Al³⁺交联聚合物凝胶分子结构的快速、有效识别.     

Al3+交联聚合物分子结构及其识别方法

针对矿场生产的实际需求,利用理论分析和仪器检测方法,对Al³⁺交联聚合物分子结构、流动性质和识别方法进行了研究.结果表明,当用清水配制Al³⁺交联聚合物时,交联反应发生在不同聚合物分子之间,形成"分子间交联"分子结构,凝胶的表观粘度较大.当用污水配制Al³⁺交联聚合物时,交联反应发生在聚合物分子内部的不同支链之间,形成"分子内交联"分子结构,凝胶表观粘度与相同浓度的污水聚合物溶液相当,但前者的阻力系数和残余阻力系数要比后者大得多,且其残余阻力系数大于阻力系数.将转变压力和粘度测试数据相结合,就可以实现对Al³⁺交联聚合物凝胶分子结构的快速、有效识别.     

Cr~(3+)交联聚合物分子构型及渗流特性

针对油田生产的实际需求,利用理论分析和仪器检测方法,对Cr3+交联聚合物分子构型和渗流特性进行了研究,并对机理进行了分析。结果表明,通过预先改变成胶条件,可以使Cr3+交联聚合物形成不同的分子形态,当低矿化度水配制Cr3+交联聚合物溶液时,交联反应主要发生在不同聚合物分子之间,形成"分子间"交联分子结构,凝胶的表观粘度较大。高矿化度水配制Cr3+交联聚合物溶液时,交联反应主要发生在聚合物分子内部的不同支链之间,形成"分子内"交联分子结构,凝胶表观黏度略高于相同浓度的聚合物溶液,但阻力系数和残余阻力系数要比相同浓度的聚合物溶液大得多,且其残余阻力系数大于阻力系数,表现出独特的渗流特性。     

Cr^3＋交联聚合物分子构型及渗流特性

针对油田生产的实际需求,利用理论分析和仪器检测方法,对Cr^3＋交联聚合物分子构型和渗流特性进行了研究,并对机理进行了分析。结果表明,通过预先改变成胶条件,可以使Cr^3＋交联聚合物形成不同的分子形态,当低矿化度水配制Cr^3＋交联聚合物溶液时,交联反应主要发生在不同聚合物分子之间,形成“分子间”交联分子结构,凝胶的表观粘度较大。高矿化度水配制Cr^3＋交联聚合物溶液时,交联反应主要发生在聚合物分子内部的不同支链之间,形成“分子内”交联分子结构,凝胶表观黏度略高于相同浓度的聚合物溶液,但阻力系数和残余阻力系数要比相同浓度的聚合物溶液大得多,且其残余阻力系数大于阻力系数,表现出独特的渗流特性。     

聚合物弱凝胶在高盐中低渗条件下的渗流特性 及影响因素*

为提高长庆高盐油藏采收率,以长庆油田油藏地质特征和流体性质为模拟对象,研究了聚合物弱凝胶的渗流特性及影响因素,分析了作用机理。结果表明,影响聚合物弱凝胶渗流特性的因素较多。随聚合物浓度、相对分子质量、注入水矿化度和Cr³⁺浓度增加,聚合物弱凝胶的阻力系数(Fr)和残余阻力系数(F(rr))增大,驱替过程中注入压力增加;随岩心渗透率减小,Fr和F(rr)增加,注入压力增加。不同类型聚合物交联生成的弱凝胶对岩心的封堵效果不同。与相同浓度的聚合物溶液相比,尽管聚合物弱凝胶视黏度略为减小,但其Fr和F(rr)较大,且F(rr)大于Fr,液流转向能力良好。水稀释引起弱凝胶分子链舒展和吸水水化膨胀是造成弱凝胶分子聚集体尺寸增大、岩心孔隙内滞留和封堵作用增强的主要原因。图6表9参25。     

两种耐温聚合物凝胶分子聚集态及性能对比

针对高温油藏特点,利用仪器检测和理论分析方法,对比研究了“SNF”和“两性”两种耐温聚合物凝胶的分子聚集态及性能.结果表明:“SNF”聚合物凝胶的分子聚集态呈“局部性”网状结构,“两性”聚合物凝胶的分子聚集态呈“区域性”网状结构;“两性”凝胶体系中聚合物分子线团尺寸大于“SNF”凝胶体系中聚合物分子线团尺寸,“两性”凝胶体系中聚合物分子线团分布均匀性较好,而“SNF”凝胶体系中聚合物分子线团分布较散;与“SNF”聚合物凝胶相比,“两性”聚合物凝胶的热稳定性和黏弹性较优,阻力系数和残余阻力系数较大;“SNF”聚合物凝胶交联反应以“分子内”交联为主,“两性”聚合物凝胶交联反应以“分子间”交联为主.     

海上油田特殊黏弹性流体的表征及性能研究

采用黏度计、流变仪、动态光散射仪、岩心流动实验和调驱实验装置,研究了具有特殊黏弹性的交联聚合物凝胶和相应聚合物溶液的黏度、黏弹性、分子线团尺寸Dh、流动特性和调驱增油效果等性能特征。结果表明,调整交联剂浓度可以使相同浓度的聚合物溶液生成以"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"交联会使样品的黏弹性大幅度增加。与相同浓度聚合物溶液相比,"分子内"交联的凝胶的黏度接近,D_h略增大,黏弹性明显较大,阻力系数增加了50多倍,残余阻力系数增加了100多倍,驱油效率提高了6.2%。     

聚合物表面活性剂分子聚集态结构及其对渗流特性影响研究

聚合物表面活性剂(简称聚表剂)兼具高分子与表面活性剂双重特性,本文利用动态光散射仪(DLS)、扫描电镜(SEM)分别研究了4种聚表剂的分子线团尺寸和微观聚集态结构,并通过岩心流动实验考察了溶液浓度、配液用水等对渗流特性的影响。结果表明,与常规聚合物相比,4种类型聚表剂分子均不同程度出现"交联"反应的特征,呈现出"片状-网状"聚集结构。在相同聚表剂类型条件下,聚表剂浓度愈大,其分子越易于产生"交联",溶液阻力系数和残余阻力系数愈大,当浓度为900mg/L时,"炼化Ⅰ型"的FR最大,为280。在实验溶剂水矿化度范围内,矿化度愈高,聚表剂溶液视黏度愈低,越易于产生"分子内交联反应",而且FR和FRR都有不同程度的升高,升幅约为12%～38%。与Na+相比,Ca2+和Mg2+对四种聚表剂溶液阻力系数和残余阻力系数影响较大,更易于使聚表剂发生"分子内交联反应"。     

强碱对聚合物分子线团尺寸、聚集态和渗流特性的影响

采用动态光散射、电镜扫描、黏度和岩心流动实验相结合的方法,研究了强碱质量分数及其添加顺序对三元复合体系中聚合物分子线团尺寸、分子聚集态和渗流特性的影响.结果表明:在聚合物和表面活性剂质量分数相同(近)情况下,随着强碱质量分数的增加,聚合物分子链细化、卷曲、断裂,分子线团尺寸减小,宏观视黏度降低;与先添加聚合物和表面活性剂后添加强碱所得的驱油剂相比,先添加强碱并过滤沉淀物后再加入聚合物和表面活性剂所得驱油剂,其聚合物分子链网络状结构较完整、分子链较粗、分子线团尺寸较大,体系黏度较大、阻力系数和残余阻力系数较小.进一步明确了强碱在三元复合驱提高采收率中的重要作用.     

电解质对聚合物溶液渗流特性影响及作用机理研究

大庆油田聚合物驱工业化推广应用已进入第十年,剩余主力油层愈来愈少,薄差油层必将成为聚合物驱油技术的主要应用对象.现有聚合物产品是针对主力油层设计和生产的,其相对分子质量高、分子线团尺寸大,在常规配制工艺条件下难以与薄差油层孔隙尺寸相匹配.针对薄差油层聚合物驱存在的问题,笔者通过改变溶剂水中电解质类型和浓度,测量了聚合物溶液的流动性质和聚合物分子线团尺寸,研究了聚合物分子线团尺寸变化及其对渗流特性的影响.结果表明,在一定浓度范围内,溶剂水中电解质浓度愈高,聚合物分子链收缩卷曲程度愈严重,分子线团尺寸愈小,能够进入的岩石渗透率愈低.当采用较低电解质浓度水进行后续水驱时,一方面,岩心内电解质浓度降低会使聚合物分子线团发生膨胀,流动阻力增大.另一方面,岩心内部分滞留聚合物会随注入水采出,流动阻力减少.由此可见,在后续水驱阶段,注入压力大小主要取决于聚合物分子线团膨胀幅度和滞留聚合物采出量.采用较低矿化度水进行后续水驱可以维持较高注入压力,进而获得更好的波及效果.     

Cr3+聚合物弱凝胶调驱剖面变化规律及改善方法

采用分子内交联为主的Cr³⁺聚合物弱凝胶,通过“分注分采”岩心驱替实验研究调驱剂段塞尺寸、岩石渗透率和原油黏度对储层吸液剖面和产液剖面的影响。针对渤海油田LD10-1区块渐新统东营组进行了“堵/调/驱”实验。研究结果表明：①调驱剂段塞尺寸对注采两端液流转向和剖面返转时机没有影响,但超过0.3 PV后单位体积段塞尺寸Cr³⁺聚合物弱凝胶提高原油采收率增幅减小,随储层渗透率级差和原油黏度增大,注采两端液流转向时机延后,剖面返转时机提前;②“有机/无机”复合凝胶体系封堵高渗透率层、聚合物微球调控微观非均质性和稠油流度改善剂提高驱油效率等3种措施同时实施,可提高聚合物弱凝胶调驱后的采收率;③“堵/调/驱”组合提高采收率机理为：封堵优势渗流通道扩大非均质储层宏观波及体积、聚合物微球在变径孔隙或喉道处发生桥堵实现微观液流转向、高效驱油剂可进入未波及孔喉区域发挥降黏原油、降低油水界面张力和高效驱替等3种作用。     

Study of action mechanisms and properties of Cr3+ cross-linked polymer solution with high salinity

Performance characteristics of partially hydrolyzed polyacrylamide (HPAM) and cross-linked polymer (CLP, Cr 3+ as the cross linker) solutions have been investigated. A Brookfield viscometer, rheometer, dynamic light scattering system, and core flow device have been used to measure the viscosity, viscoelasticity, polymer coil dimensions, molecular configuration, flow characteristics, and profile modification. The results show that, under conditions of high salinity and low HPAM and Cr 3+ concentrations, cross-linking mainly occurred between different chains of the same HPAM molecule in the presence of Cr 3+ , and a cross-linked polymer (CLP) system with a local network structure was formed. Compared with an HPAM solution of the same concentration, the apparent viscosity of the CLP solution increased slightly or remained almost unchanged, but its viscoelasticity (namely storage modulus, loss modulus, and first normal stress difference) increased, and the resistance coefficient and residual resistance coefficient increased significantly. This indicates that the CLP solution exhibits a strong capability to divert the sequentially injected polymer flood from high-permeability zones to low-permeability zones in a reservoir. Under the same HPAM concentration conditions, the dimensions of polymer coils in the CLP solution increased slightly compared with the dimensions of polymer coils in HPAM solution, which were smaller than the rock pores, indicating that the cross-linked polymer solution was well adapted to reservoir rocks. Core flood experiments show that at the same cost of reagent, the oil recovery by CLP injection (HPAM-1, Cr 3+ as the cross linker) is 3.1% to 5.2% higher than that by HPAM- 2 injection.     

高岭土/醋酸钠插层复合材料合成NaY分子筛及其对Cr3+离子的吸附性能

以直接插层法制备的高岭土/醋酸钠插层复合材料(KNM)为原料,采用原位晶化技术成功合成出NaY分子筛,研究了KNM的插层率及KNM添加量对NaY分子筛相对结晶度的影响及其在对重金属Cr³⁺离子吸附方面的应用。通过粉末X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、N₂静态吸附法和电子扫描电镜(SEM)等手段对样品进行表征。结果表明：添加KNM能够合成出纯的NaY分子筛(N-NaY);当KNM添加质量分数低于10%时,与未添加KNM合成的NaY分子筛(R-NaY)相比,其相对结晶度均有所提高;随着KNM添加量的增加,N-NaY的相对结晶度先增加后降低;当加入质量分数1%的插层率90%的KNM时,N-NaY的相对结晶度达到最大值47%;相比于R-NaY,其具有较好的孔结构,孔体积为0.35 cm³/g, BET比表面积为486.86 m²/g;在最佳吸附温度20℃、吸附时间30 min、NaY分子筛用量1.0 g时,N-NaY对Cr³⁺离子的吸附率可以达到95%。     

新型插层聚合物溶液性能及其作用机理研究

针对矿场实际需求,利用现代油藏工程理论、仪器检测分析和物理模拟方法,开展了插层聚合物溶液分子聚集态、增黏性、抗盐性、耐温性、稳定性、分子线团尺寸、流变性、黏弹性和流动特性实验研究,进行了性能特征及其影响机理的分析和探索。结果表明,插层聚合物聚集态主要以"层叠片状"为主,而"高分"聚合物聚集态呈长链立体网络结构。相对于普通聚合物而言,插层聚合物具有较好的耐温抗盐性和稳定性以及流变性和黏弹性。在流动特性实验中,相较于普通聚合物,插层聚合物溶液具有黏度小,但阻力系数和残余阻力系数较大的渗流特点,表现出了良好的液流转向能力。图9表6参16     

注入速度对疏水缔合聚合物剪切后恢复性能的影响

针对渤海绥中36-1油田的实际油藏地层条件模拟设计了近井地带模型。研究了注入速度分别为5m³/(m·d)、10m³/(m·d)和20m³/(m·d)时,部分水解聚丙烯酰胺与疏水缔合聚合物2种不同分子结构的聚合物剪切后溶液性能恢复过程。实验结果表明,部分水解聚丙烯酰胺溶液的黏度、阻力系数、残余阻力系数等不能恢复,而疏水缔合溶液经高速剪切后溶液性能可以恢复。在注入速度为5m³/(m·d)时,疏水缔合聚合物在近井地带最终黏度保留率为92.3,阻力系数保留率为43.7,残余阻力系数保留率为81.1,且随着注入速度增大,溶液的黏度、阻力系数、残余阻力系数降低。在注入速度为10m³/(m·d)时,黏度、阻力系数、残余阻力系数保留率分别为70.6、35.2、72.7。注入速度为20m³/(m·d)时,黏度、阻力系数、残余阻力系数保留率分别为55.6、26.3、55.8。利用原子力显微镜观察剪切后疏水缔合聚合物微观形态认为,疏水基团的缔合作用使得原本被高速剪切破坏的溶液网络结构重新生成。     

Oxidative Dehydrogenation of Methanol on Chromium Oxide/Montmorillonite K10 Catalysts

Methanol conversion was carried out on a mesoporous material—chromia/montmorillonite K10 (MK10)—in a pulse microcatalytic system. Methanol was converted to formaldehyde and ethylene by two different mechanisms. Methanol dehydrogenation increases by increasing reaction temperature (300-400°C) and as chromia loading decrease. On the other hand, the dehydration of methanol occurs at a higher temperature (400-500°C) and as chromia loading increase, 3-18% Cr. Redox and exposed nonredox Cr³⁺ are responsible for formaldehyde formation. There is a relationship between increased C₂H₄ production and the increase of Cr⁶⁺ phase according to the acidity of chromia catalysts 34 and 76 μL tert-Butylamine/g catalyst for 3% Cr and 18% Cr, respectively. Formaldehyde formation is diffusionally controlled at high temperatures (400-500°C) and kinetically controlled at a lower reaction temperature (300-400°C), while methanol dehydration to ethylene is surface reaction controlled at 400-500°C.