聚合物溶液在多孔介质中流动规律实验研究

由于孔隙介质的复杂性和聚合物溶液的黏弹性,导致聚合物溶液在多孔介质中流动与在流变仪中的流动相比更加复杂,同时聚合物溶液在多孔介质中的流动规律直接关系到驱油方案的制定。因此本研究设计并开展了聚合物溶液(部分水解聚丙烯酰胺)在岩心中流动参数测定实验,给出了岩心渗透率、聚合物溶液质量浓度、聚合物相对分子质量、聚合物溶液注入速度对阻力系数、岩心中流动黏度的影响规律。结果表明,聚合物溶液存在一个临界质量浓度,当溶液质量浓度低于临界质量浓度时,阻力系数与表观黏度基本相等;当溶液质量浓度高于临界质量浓度时,阻力系数远小于溶液表观黏度,且随着溶液质量浓度增加,两者之间差值增大。聚合物溶液在岩心中流动黏度远小于溶液在流变仪中表观黏度,且随着溶液质量浓度增加,溶液在岩心中流动黏度的增加幅度远小于溶液表观黏度的增加幅度。     

聚合物驱相对渗透率曲线的特征研究

本文在研究聚合物溶液流经多孔介质时的流变性基础上，确定了聚合物溶液在多孔介质的有效粘度与分流量和相饱和度之间的关系式。从而解决了聚合物吸附／滞留及非牛顿流效应的影响，建立了稳定法测定聚合物驱相对渗透率曲线的实验技术和方法。成功地测得了油／聚合物溶液体系的相渗曲线和注聚合物段塞后的油／水体系的相渗曲线，并确定了适当的相渗曲线经验方程。讨论了聚合物驱相渗曲线的特征，分析了水相中的自由聚合物分子和岩石中吸附／滞留的聚合物对相渗曲线的影响，真实地反映了聚合物驱过程中的多相渗流规律。     

聚合物HPAM对低渗岩心的注入特性研究

聚合物HPAM驱技术已广泛地应用于油田并取得了巨大的经济效益.目前低渗油藏对聚合物驱的适应性正处于探索阶段,开展低渗油藏注聚可行性的研究具有重要的应用价值.采用德国RS-600流变仪双狭缝DG41Ti测量系统,针对低渗油藏聚合物驱的HPAM流变性进行了研究,根据注入不同浓度的聚合物和后续注水压差的变化,测定了阻力系数和残余阻力系数,研究了低渗油藏注聚的可行性.实验结果表明：HPAM溶液阳离子屏蔽效应会降低溶液视粘度,减小溶液剪切稀释特性.随着HPAM溶液注入速度升高,岩心的注入压力很快上升并达到稳定,压力随流速呈非线性关系;HPAM长链分子被剪断,粘度降低,阻力系数逐渐下降.对低渗透率岩心,HPAM浓度750mg/L的残余阻力系数高于浓度1000mg/L.     

Cr~(3+)聚合物凝胶动吸附特性实验研究

通过室内仪器检测,展开Cr~(3+)聚合物凝胶动吸附量及其影响因素实验研究。分析表明,聚合物和交联剂的浓度越高,岩心渗透率越低,Cr~(3+)聚合物凝胶动吸附量也越大,进而导致注入压力越高,即阻力系数和残余阻力系数越大。根据分析结果,给出了聚合物和交联剂的适宜浓度范围。     

聚丙烯酰胺溶液的地下流变特征

通过室内物理模拟方法，利用岩心流动实验装置，研究了不同分子量、浓度的聚合物溶液通过不同渗透率的多孔介质流变特性。实验结果显示聚丙烯酰胺溶液在多孔介质中呈现剪切变稀主剪切增稠的双重流变特性，其临界流速随分子量、浓度的增加而减小，随渗透率增大而增大。在剪切增稠区，流变性满足幂律模型，而且流变行为指数仅仅是聚合物本身性质参数的函数，而与渗透率无关。这一结果认为在聚合物驱的注入井附近地带将导致附加压降，影响聚合物的注入性能。     

蒙脱土多孔异构材料对水溶液中Cu2＋的吸附

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为柱撑前躯体,合成大片层间距的蒙脱土多孔异构吸附材料,考察其对水溶液中Cu2+的吸附效果.WAXD结果显示片层间距由原土的1.26 nm增加到4.89 nm.利用分光光度计测试溶液中Cu2+的浓度.确定本吸附材料吸附Cu2+的平衡时间为180 min;去除率随Cu2+初始浓度的增大而减小;随着吸附材料用量的增加,对Cu2+的去除率增大,确定最佳的吸附材料投放量为20 g/L;pH值对Cu2+的吸附具有明显的影响作用,在5.00～6.00范围内去除率最高,为99%.     

考虑临界流动饱和度凝析气体系的吸附模型

在凝析气藏的开发过程中,流体处于地下多孔介质中,由于多孔介质孔隙壁面的影响,毛细凝聚现象必然存在,从而不可避免地会对反凝析过程产生影响,从而影响整个凝析气体系的相态特征.在考虑凝析油临界流动饱和度的基础上,改进了凝析气在多孔介质中的气液混合吸附模型,在以往的吸附模型中加入临界流动饱和度对吸附的影响这一条件,使得新的吸附模型更具有真实性,能更好的模拟多孔介质中凝析气体系的相态问题,并且对一个真实凝析气藏的相态作了计算.采用新建立的模型计算多孔介质中反凝析饱和度比不考虑多孔介质吸附时要大,气相摩尔分数减小,液相摩尔分数增加.     

槽道内聚合物减阻流动对数层湍流结构的影响

为深入阐明聚合物减阻剂对壁湍流的影响,试验研究了聚合物槽道减阻流中近壁对数层的湍流特征结构。高分子聚合物溶液经过多孔壁面缓慢注入槽道,采用立体粒子图像测速技术测量对数层中流向与展向平面内3个方向的速度分量,采用二维粒子图像测速技术测量流向与垂直壁面方向平面的速度场。基于条件平均的方法,发现在对数层存在低动量流体的大尺度条带结构,在黏弹性聚合物溶液的影响下,条带在展向方向上扩展,在流向方向上拉伸;条带周围垂直壁面方向的脉动速度强度明显降低,类喷射运动被显著抑制。     

十二烷基苯磺酸钠与聚丙烯酰胺在高岭土上的吸附

本文测定了十二烷基苯磺酸纳SDBS与部份水解聚丙烯酰胺HPAM混合溶液在高岭土上的吸附量,得到某组分浓度一定时,吸附量对另一组分浓度的扫描曲线,并根据聚合物、活性剂、溶剂及粘土间的相互作用,分析了吸附机理,其中粘土溶解或交换下来的高价阳离子(如Ca~(2+))在活性剂、聚合物或聚合物一胶束缔合物及粘土间的分配,是决定吸附量变化的主要因素;还有盐效应、竞争吸附、大分子粘滞效应等,亦是影响吸附量大小的重要因素。SDBS在纳型高岭土上的吸附符合Langmuir型吸附;混合体系中,当SDBS浓度远超过CMC值后,HPAM吸附量趋于零。     

交联聚合物溶液蠕变回复效应及对驱油效率影响

进行了交联聚合物溶液在多孔介质中的流动试验,观察到交联聚合物溶液的蠕变回复现象,说明交联聚合物溶液在多孔介质中产生了粘弹效应.通过交联聚合物溶液变流速(67,161,67 cm/d)与恒速(67 cm/d)驱油时,即存在蠕变回复效应和无蠕变回复效应驱油,考察交联聚合物溶液蠕变回复效应对驱油效率的影响,结果表明,在本实验条件下,蠕变回复效应能增加原油采收率1.5%.     

不同离子强度下蛋白质在PVDF膜面吸附行为评价

为考察不同离子强度下牛血清蛋白(BSA)在聚偏氟乙烯(PVDF)膜面的吸附行为及吸附层结构特征,使用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)结合自制的PVDF膜片,综合膜污染及膜性能恢复实验,解析离子强度对超滤膜蛋白质污染的影响机理.结果表明:离子强度由0增加到1 mmol/L时,分子间静电排斥力的减弱增强了BSA在PVDF表面的吸附量,膜面形成刚性密实的BSA吸附层,膜污染加剧;相反,离子强度增大到10及100 mmol/L时,水合排斥力逐渐增强,有效减小PVDF-BSA、BSA-BSA间的相互作用力,致使BSA在PVDF表面的吸附量减小,形成松散柔软的BSA吸附层,膜污染大幅度减缓,膜通量恢复率有效提升.     

Bio-solubilization of Chinese lignite Ⅱ：protein adsorption onto the lignite surface

Lignite bio-solubilization is a promising technology for converting solid lignite into oil. This study concerns the adsorption of lignite-solubilizing enzymes onto the lignite surface. Adsorption capacity, infrared spectral analysis and driving forces analysis are studied as a way to help understand the bio-solubilization mechanism. The results show that the amount of lignite bio-solubilization is proportional to the amount of adsorbed lignite-solubilizing enzymes. An increase in lignite-solubilizing enzyme adsorption of 10% leads to a 7% increase in lignite bio-solubilization. However, limited amounts of enzymes can be adsorbed by the lignite, thus resulting in low percentages of bio-solubilization. Infrared spectral analysis shows that side chains, such as hydroxyl and carbonyl, of the lignite structure are the main, and necessary, structures where lignite-solubilizing enzymes attachto the lignite. Furthermore, driving force analysis indicates that the electrostatic force between lignite and enzymes is the main adsorption mechanism. The forces are influenced by solution pH levels, the zeta potential of the lignite and the isoelectric points of the enzymes.     

抗盐聚合物段塞优选及试验区见效分析

为提高LH 2 500万相对分子质量聚合物驱替效果,进行了单段塞和多段塞驱油实验,通过实验确定A块试验区采用段塞组合方式和注入方式为0.2、0.6、0.2 PV（1 800、1 500、1 200 mg/L）。A块试验区与常规2 500万聚合物区块相对比,注入压力上升幅度基本一致,但油层动用特别是薄差层动用更好,注采能力保持更好;注入相同PV条件下,采出井含水率降幅更大,见效更快,好于注常规2 500万聚合物区块;采出分类井在含水率降幅、受效时间、受效井比例存在差异,III类井指标要好于I、II类井。     

宽甸县山洪预警系统研究

辽宁丹东宽甸县是暴雨高发地区。年暴雨发生天次在4～11 d之间,且主要集中在每年的7～8月,占全年的80%以上。在极短时期内,地区土壤高度饱和、降雨强度很大的不利条件下,极易发生山体滑坡、山洪泥石流等地质灾害。根据泥石流形成的水动力条件、物源条件、地质条件,借鉴单沟泥石流发生概率判别所用的暴雨强度指标及用于预测山洪泥石流的区域临界雨量判别公式,拟定宽甸县山洪泥石流预警系统。     

Fe^3＋离子修饰的金纳米粒子对DNA的高效吸附

在谷胱甘肽功能化的金纳米粒子表面螯合Fe^3＋离子后,研究了DNA分子在不同p H和盐浓度条件下在粒子表面的吸附和脱附行为。在pH〈4.0的条件下,DNA通过所含的磷酸根基团与粒子表面的Fe^3＋离子产生配位相互作用而吸附到粒子表面,此过程受盐浓度影响不大。当pH〉4.0时,由于溶液中氢氧根离子的竞争作用,使DNA的磷酸根基团不能与Fe^3＋离子配位,此时只能通过静电或氢键作用吸附,但是吸附效率很低。因此,Fe^3＋离子修饰的金纳米粒子只在低p H条件下可以实现对DNA的高效吸附。这种基于配位作用的吸附效率要高于盐桥作用,而且不会受到溶液中盐浓度的影响。     

阳离子表面活性剂在一水硬铝石表面吸附研究

采用荧光探针法研究了在烷基伯胺和季铵盐阳离子表面活性剂在一水硬铝石表面吸附层结构，研究结果表明，低浓度且阳离子表面活性剂在一水硬铝石表面为静电吸附时，其表面微极性大，阳离子表面活性剂零星吸附于矿物表面，当阳离子表面活性剂浓度增加时，一水硬铝石表面的微极性降低，阳离子表面活性剂在一水硬铝石表面形成了胶束吸附，形成胶束的表面活性剂离子的数随其浓度的增加而增加，表面疏水性逐渐增强，直至完全疏水，随着烃链碳原子数的增加，阳离子表面活性剂在一水硬铝石表面形成胶束吸附的浓度降低，烷基伯胺为弱电解质，其在水溶液中同时存在烷基胺离子和分子，由于离子分子共同吸附，烷基伯胺比相同碳原子数的季铵盐在一水硬铝石表面形成的半胶束吸附的分子数多。     

宽甸县山洪预警系统研究

辽宁丹东宽甸县是暴雨高发地区。年暴雨发生天次在4～11 d之间,且主要集中在每年的7～8月,占全年的80%以上。在极短时期内,地区土壤高度饱和、降雨强度很大的不利条件下,极易发生山体滑坡、山洪泥石流等地质灾害。根据泥石流形成的水动力条件、物源条件、地质条件,借鉴单沟泥石流发生概率判别所用的暴雨强度指标及用于预测山洪泥石流的区域临界雨量判别公式,拟定宽甸县山洪泥石流预警系统。     

高分子质量聚合物二元体系在低渗透油层适应性研究

选用相对分子质量在（1．6～1．9）×107的S N F3640D聚合物,测试了该种聚合物在天然低渗透岩心上的流动性、岩心孔隙中的黏度、与甜菜碱表面活性剂二元体系的界面张力以及驱油效率。结果表明,该种聚合物在天然低渗透油层上有较高的阻力系数与残余阻力系数,表现出良好的注入性能和流度控制能力;在岩心孔隙中的黏度损失率低于低分子质量7．0×106聚合物;其甜菜碱二元复配体系与原油间的界面张力能够达到极低（10-3 mN/m）。通过天然低渗透岩心上的驱油实验可知,该种聚合物单独聚驱的化学驱采收率达到7．85％,与其复配的甜菜碱二元体系的化学驱采收率达14．75％左右,远远高于低分子质量7．0×106聚合物的采收率。因此,该种聚合物与低渗透油层有较好的匹配性,对低渗透储层的开发具有一定的指导性。     

蒙脱石吸附硝基萘的取代基位置效应

制备了两种阳离子交换量(CEC)不同的钾基蒙脱石,用其吸附两种单取代硝基萘和两种双取代硝基萘,研究了硝基取代基位置对吸附的影响.结果表明:吸附等温线能用Freundlich方程很好的拟合;硝基位置直接影响蒙脱石与硝基萘之间的电子供体给体(EDA)作用和K-NO2作用的效果.具体而言,如果化合物中硝基和萘环不共平面,则EDA作用和K-NO2作用对吸附影响不大;反之如果硝基和萘环共平面,则EDA效应和K-NO2作用有较大影响.吸附单取代硝基萘,CEC小的矿物因其层间有更多的吸附域而使吸附量更大;吸附双取代硝基萘,CEC大的矿物因其钾离子密度大,K-NO2作用相应加强而导致吸附量较大.