碱和聚合物类型对多元复合体系性质影响及其作用机理研究

近年来,随着新型聚合物和表面活性剂的出现,它们之间的配伍性直接影响多元复合体系的性质特征和应用效果。针对多元复合体系中碱、聚合物和表面活性剂之间相互依存和制约关系,笔者利用仪器检测和理论分析方法,研究了碱和聚合物类型对多元复合体系界面张力、黏度和流变性和黏弹性的影响及其作用机理。结果表明,"缔合型"聚合物对多元复合体系界面张力存在不利影响,多元复合体系黏度愈高,界面张力愈高。多元复合体系中碱不仅会引起结垢和乳化问题,而且对聚合物溶液的流变性和黏弹性带来不利影响。Stem双电层理论分析和扫描电镜观测结果表明,碱可以使聚合物分子链双电层厚度减小,分子线团蜷缩,黏弹性变差。因此,无碱二元复合体系开发与应用是今后多元复合驱油技术发展方向。     

BⅢ型聚表剂缔合行为影响因素

荧光探针法是研究疏水缔合聚合物缔合行为的常用方法,采用芘荧光探针法研究浓度、剪切作用、pH值和NaCl对B_Ⅲ型聚表剂溶液缔合行为的影响,结果表明:增加聚表剂浓度和NaCl浓度可增强缔合行为;剪切会导致缔合行为变弱,但仍能依靠聚表剂分子链内和链间缔合作用形成缔合结构;pH值小于5时,溶液缔合行为随pH值增大逐渐减弱且幅度较大;pH值在5～9之间时,溶液缔合行为随pH值增大减弱幅度变小;pH值大于9时,溶液缔合行为随pH值增大逐渐增强。     

疏水缔合聚合物的静态悬砂性能研究

本文考察了部分水解聚丙烯酰胺BRQ-0和疏水缔合聚合物BRQ-5的黏度-剪切速率和黏弹性，并对不同黏度下的聚合物水溶液进行了静态悬砂性能研究。结果表明：通过黏度-剪切速率曲线，拟合出剪切速率170 s^-1下黏度区间10～30 mPa·s对应的聚合物浓度，为后续的黏弹性和静态悬砂性能研究做准备；在黏度区间10～30 mPa·s内，疏水缔合聚合物的弹性模量G′更大；在黏度区间10～30 mPa·s内，疏水缔合聚合物的静态携砂性能比部分水解聚丙烯酰胺要好，规律与聚合物的黏弹性相符合。     

SDBS/SB复配体系界面性能及影响因素分析

研究了SDBS与SB在不同配比和浓度下油水界面张力的变化情况,确定了复配体系的最佳配比和浓度;同时,考察了pH值和NaCl含量对最佳复配体系油水界面张力的影响。结果表明,当SDBS:SB为7:3,浓度为0.4%时,SDBS/SB复配体系的油水界面张力降至0.05mN/m,达到高效表面活性剂驱超低界面张力的要求。在pH值调节范围内,升高pH值,油水界面张力先降低后升高,当pH值为8时,油水界面张力降至0.04mN/m。加入少量的氯化钠时,油水界面张力先降低,当含盐量0.3%时,油水界面张力降至最低值0.02mN/m,后逐渐升高。     

丙烯酰胺聚合物与发泡剂对油水界面性质及乳状液稳定性的影响

用界面张力仪、表面黏弹性仪和Zeta电位仪研究了胜利埕东油田聚合物强化泡沫复合驱中聚合物和/或发泡剂质量浓度对油水界面特性及乳状液稳定性的影响.结果表明,随聚合物质量浓度增加,模拟水与原油模拟油间油水界面张力、界面剪切黏度和油滴表面的Zeta电位绝对值增大;而随发泡剂质量浓度增加,模拟水与原油模拟油间的界面张力降低,界面剪切黏度有所增加,但变化幅度很小,油滴表面的Zeta电位绝对值增大;原油模拟油与含聚合物和发泡剂的模拟水间所形成的W/O乳状液稳定性随聚合物和/或发泡剂质量浓度增加而增强.     

弱碱型三元复合驱采出水的流变性变化规律

通过旋转黏度计测试黏弹性和视黏度,研究了三元(碱、表面活性剂、聚合物)复合驱采出水的流变性。结果表明,三元复合驱采出水的黏弹性可用Maxwell线性黏弹性模型描述。其视黏度和黏弹性主要取决于所含聚合物的相对分子质量和含量,并且随聚合物含量的增加而增大。低聚合物含量三元复合驱采出水的视黏度和黏弹性模量之间存在着G=1．6736μ1.8155的关系式。     

阳离子对新疆油田二元驱油体系性能影响的研究

新疆油田不同区块的油田污水无机盐成分相差很大,对二元复合驱的配方选择造成了较大影响。系统研究了油田污水中含量最高的Na+、Ca2+对新疆油田二元驱油体系性能影响。结果表明,对于阴离子表面活性剂KPS,界面张力随Na~+的增多呈现出先减小后增大的趋势,超低界面张力窗口很小;对于非离子与阴离子复配的表面活性剂KL(KPS+L5#),超低界面张力的窗口很大。同时随着阳离子浓度的增大,KL体系流变性降低,二元体系由剪切稀释转变为剪切增稠,逐渐由弹性流动为主转换成以黏性流动为主。     

强碱三元体系界面张力影响因素研究

界面张力是评价三元复合体系的重要指标。从三元复合体系表面活性剂浓度、碱浓度、聚合物浓度、水质矿化度以及体系稳定性等方面进行研究,得出不同表面活性剂、碱浓度下,三元复合体系界面张力先降低后升高,矿化度对界面张力的影响很大。0.30%S（表面活性剂）＋1.2%A（碱）＋1650 mg/LP（聚合物）三元复合体系的界面张力在...     

二元复合驱化学分析及提高石油采收率技术研究

为提高二元复合驱的驱油效率,采用了一种新型的聚合物和表面活性剂组成的复合驱油剂,对其进行了化学分析及其对现场稠油的驱替效果评价。通过界面张力测量及动态界面张力分析,优选了表面活性剂PS-2作为最优选择,并确立其最优质量分数范围为0.2%～0.4%。通过黏浓特性和黏温特性实验,优选出聚合物KYPAM,并确定其最佳质量浓度为1 000 mg·L^-1。随后通过研究聚表二元复合体系的界面张力和流变性,发现该体系能够有效降低油水界面张力,并具有良好的流变性。采用单岩心驱替实验方法,对比分析了聚合物-表面活性剂二元复合驱、单一聚合物驱替及单一表面活性剂驱替对于现场高黏度原油提高采收率的效能。结果表明,聚表二元复合驱的采收率最高,达到32.1%,比水驱提高了16.2%。     

新型羟基磺基甜菜碱/聚丙烯酰胺二元复合体系性能评价

新型羟基磺基甜菜碱表面活性剂与相对分子质量为2 500万的聚丙烯酰胺进行复合,测定体系的界面张力、黏弹性及乳化性能。结果表明,新型羟基磺基甜菜碱表面活性剂在浓度2.16 mmol/L时,表面张力33.39 m N/m,且乳化性能较好,具有较好的表面活性剂性能。相比于单独的表面活性剂,二元复合体系使溶液的临界胶束浓度增大,且界面张力也升高。当表面活性剂浓度为1.3 g/L,聚合物浓度为0.5 g/L时,体系的界面张力达到最低。聚合物的加入能显著降低体系的粘弹性,且随着聚合物浓度的增加,出现黏度最大值的表面活性剂的浓度越低。当表面活性剂水溶液质量浓度1.3 g/L,聚合物浓度1.5 g/L时,体系乳化性能最佳,实验表明,在低渗透岩心中,可以提高采收率5.78%。     

新型羟基磺基甜菜碱/聚丙烯酰胺二元复合体系性能评价

新型羟基磺基甜菜碱表面活性剂与相对分子质量为2 500万的聚丙烯酰胺进行复合,测定体系的界面张力、黏弹性及乳化性能。结果表明,新型羟基磺基甜菜碱表面活性剂在浓度2.16 mmol/L时,表面张力33.39 m N/m,且乳化性能较好,具有较好的表面活性剂性能。相比于单独的表面活性剂,二元复合体系使溶液的临界胶束浓度增大,且界面张力也升高。当表面活性剂浓度为1.3 g/L,聚合物浓度为0.5 g/L时,体系的界面张力达到最低。聚合物的加入能显著降低体系的粘弹性,且随着聚合物浓度的增加,出现黏度最大值的表面活性剂的浓度越低。当表面活性剂水溶液质量浓度1.3 g/L,聚合物浓度1.5 g/L时,体系乳化性能最佳,实验表明,在低渗透岩心中,可以提高采收率5.78%。     

化学剂对三元复合驱体系性能影响的研究

三元复合体系粘度、与原油间的界面张力以及乳化能力对驱油效果有直接的影响,并且已经成为评价三元复合驱体系性能的重要指标。本文主要研究了复合体系中各种化学剂对体系性能的影响规律,并对影响机理进行了初步的探讨。研究结果表明,NaOH与原油易生成W/O型乳状液,碱和表面活性剂浓度对平衡界面张力有很大的影响,且二者均存在最佳浓度范围。碱的加入可以使聚合物溶液的粘度大幅下降,表面活性剂却可以使溶液粘度小幅上升。矿化度的增加可以引起聚合物溶液粘度下降,2500万HPAM的三元复合体系受矿化度影响较小,而疏水缔合I型三元复合体系的粘度随着NaCl浓度的增加而增加。     

压裂用疏水缔合聚合物溶液性质及减阻性能研究

摘要：以一种功能性疏水单体与丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）为原料,合成了一种疏水缔合聚合物HAWP-18。采用流变仪考察了疏水缔合聚合物HAWP-18的耐剪切性能、黏弹性及触变性,结果表明,HAWP-18属于假塑性流体,临界缔合浓度为2.31g/L,表现出较强的耐剪切性能;黏弹性测试表明,HAWP-18是典型的黏弹性结构流体,具有较宽的线性黏弹区,该体系的储能模量G''大于损耗模量G'',并且黏度越大,弹性特征越强;采用稳态剪切测试研究了不同质量浓度HAWP-18的剪切应力与剪切速率的关系,HAWP-18具有触变性,并且触变性随质量浓度增大而增强;使用自制摩阻测试仪测定了不同质量浓度HAWP-1的减阻性能,结果表明,HAWP-18减阻率随质量浓度的增加先上升后降低。HAWP-18的耐剪切性及其良好的黏弹性、触变性和减阻性能为其应用于压裂液提供了实验支撑。     

微乳液聚合法AM-SMA疏水缔合聚合物的研究

通过甲基丙烯酸十八酯(SMA)与丙烯酰胺(AM)微乳液聚合合成了疏水缔合聚合物,采用红外光谱(FTIR)表征了疏水缔合聚合物的结构,考察了SMA含量、AM含量、聚合物浓度、NaCl浓度以及剪切速率对疏水缔合聚合物溶液表观粘度的影响。结果表明聚合物水溶液临界缔合浓度为0.6g/dL,疏水缔合聚合物表现出较强的盐增粘效应和抗盐性;12%SMA的疏水缔合聚合物水溶液表现出剪切增粘和假塑性流体行为,FTIR谱图初步证实疏水缔合聚合物的结构。     

疏水缔合聚合物增稠性能研究

在不同条件下 ,进行了疏水缔合聚合物增稠性能研究 ,结果表明疏水缔合聚合物在蒸馏水中 ,基本上看不到疏水缔合效果 ;疏水缔合聚合物的氯化钠溶液或氯化钙溶液 ,在缔合临界矿化度之前 ,随着溶液矿化度的增大 ,溶液粘度逐渐降低 ;在缔合临界矿化度之后 ,随着溶液矿化度的增大 ,溶液粘度迅速升高 ,达到极大值后又逐渐下降 ;油田采出污水中均存在较高含量的钙、镁等高价离子 ,疏水缔合聚合物在油田采出污水中 ,随着矿化度和温度的升高 ,疏水缔合增稠效果越差。认为目前把疏水缔合聚合物作为油田三次采油用耐温抗盐聚合物研制的主攻方向是不合适的     

三元复合驱用新型疏水缔合聚合物性能评价

为探索降低三元复合驱化学剂用量的有效途径,评价了几种新型疏水缔合聚合物的性能。无碱和表面活性剂条件下,疏水缔合聚合物的增粘效果与2500万分子量HPAM相近。三元条件下,由于碱和表面活性剂能够促进聚合物分子链上官能团的疏水缔合作用,使粘度大幅度升高,所以相同粘度条件下,三元体系中的聚合物用量小于无碱和表面活性剂时的聚合物溶液。剪切后,疏水缔合聚合物具有较好的粘度恢复性能,可以实现低粘注入、高粘驱替,有利于在油田开发中应用。该类型聚合物与表面活性剂配伍性较好,可在较宽的碱和表面活性剂浓度范围内达到超低界面张力。与2500万分子量HPAM三元体系相比,在驱油效果相近的情况下,该类型疏水缔合聚合物可降低聚合物用量20%以上。     

盐刺激响应疏水缔合聚合物溶液的流变性能

：以丙烯酰胺（AM）、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵（ODAAC）和抗盐性非离子功能单体异构十烷聚氧乙烯醚丙烯酸酯（ECY）为原料，通过水溶液聚合反应合成了一种抗盐疏水缔合聚合物（HLMY）。通过黏度、荧光光谱、扫描电镜（SEM）和流变测试研究了HLMY在水溶液中的自组装缔合性能以及盐和温度对HLMY缔合行为的影响。结果表明，HLMY的临界缔合质量分数约为0.30%~0.35%。盐的加入增强了拟空间网络结构，同时，HLMY分子在NaCl溶液中比在CaCl2溶液中聚集得更紧密。在90、120和180 ℃，170 s-1下，将质量分数为0.6%HLMY溶液（以质量分数为5%NaCl盐溶液为溶剂）剪切时间小于500 s时，黏度随温度的升高而增加，说明HLMY在NaCl中具有优异的盐增稠能力，继续剪切2500 s时，黏度仍大于50 mPa·s。弹性模量（G′）随HLMY质量分数的增加而增大，体系的弹性增大，疏水结构单元数增加，形成密集的拟空间网络结构。     

压裂用疏水缔合聚合物溶液性质及减阻性能

以功能性疏水单体甲基丙烯酸长链酯与丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,合成了疏水缔合聚合物HAWP-18。采用流变仪考察了HAWP-18的耐剪切性能、黏弹性及触变性。结果表明:HAWP-18属于假塑性流体,临界缔合质量浓度为2.31 g/L,随着剪切速率增加,HAWP-18的表观黏度缓慢下降后不变,剪切速率降低后,表观黏度可再度恢复,表现出较强的耐剪切性能;黏弹性测试表明:HAWP-18是典型的黏弹性结构流体,具有较宽的线性黏弹区,该体系的储能模量G'大于损耗模量G″,并且黏度越大,弹性特征越强。采用稳态剪切测试考察了不同质量浓度HAWP-18的剪切应力与剪切速率的关系,结果表明:HAWP-18具有触变性,并且触变性随质量浓度增大而增强。使用自制摩阻测试仪测定了不同质量浓度HAWP-18的减阻性能,结果表明:HAWP-18减阻率随质量浓度的增加先上升后降低。     

硅氟两亲聚合物在柴油/水体系中的分水效能及机理

对4种含氟链段聚合度不同的硅氟聚合物在柴油/水体系中的分水效能进行了评价,并通过界面张力和界面黏弹性研究了其分水机理。结果表明,随着含氟链段聚合度的增加,其油水分离时间先减小后增大。含氟单体平均聚合度为16的聚合物质量浓度为0.2g/L时,在23s内实现柴油/水的完全分离。界面张力不是影响分水效能的主要因素,该类聚合物主要通过降低界面膜黏弹性实现有效分水。     

双尾型丙烯酰胺类疏水缔合共聚物的合成与表征

通过光引发自由基聚合的方式,将双尾型丙烯酰胺类疏水单体(N-苯乙基-N-十四烷基甲基丙烯酰胺,PETMAM),与丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)等水溶性单体进行共聚,制备出双尾型疏水缔合水溶性共聚物(DTHAP),来解决丙烯酰胺类聚合物耐温抗盐性以及稳定性差的难题。通过测定聚合物溶液的表观黏度作为评价其性能的主要手段,考察了丙烯酸加量、盐、表面活性剂(SDS)含量、疏水单体含量等因素对聚合物性能的影响,从而确定了比较理想的反应条件。实验中发现:丙烯酸加量和表面活性剂含量的变化会影响聚合物的临界缔合行为;盐的引入能够显著降低表面活性剂的用量,提高聚合物的增黏效果;疏水单体含量较低时[0.35%～0.45%(mol)],聚合物可以表现出明显的增黏效果。当聚合物浓度为1 g·L^-1时,聚合物的黏度可以达到141.5 mPa·s,其临界缔合浓度(CAC)为0.75 g·L^-1左右。聚合物在120 g·L^-1的NaCl溶液和120 g·L^-1 NaCl、0.4 g·L^-1 CaCl₂溶液中,80℃下老化90 d,黏度分别为47.6 mPa·s和45.9 mPa·s。采用红外光谱、扫描电镜两种手段,表征了聚合物的结构。