β-环糊精对油田两亲聚合物类堵塞物的解堵机理

针对渤海油田S区块长期注两亲聚合物导致的堵塞问题,提出了一种安全高效的β-环糊精(β-CD)解堵体系,通过黏度法和失重法研究了β-CD对现场聚合物和堵塞物的解堵效果及机理,并采用填砂管解堵实验验证了解堵体系的解堵性能。研究结果表明,随着β-CD浓度增加,β-CD对油田两亲聚合物溶液的降黏率逐渐升高,当β-CD质量浓度为1.0 g/L时,降黏率达70%;在加入洗油剂后,β-CD对两种含油现场堵塞物的静态解堵效果大幅提升,对X-2和X-18井堵塞物的解堵率分别可达75.92%和66.29%,填砂管解堵率达64.37%。β-CD对两亲聚合物的疏水基团具有竞争包合作用,能破坏聚合物分子的空间网络结构,可用作绿色安全解堵剂。图3表2参15     

β-环糊精交联聚合物对铜、铅和锌的吸附性能

β-环糊精经微波法酰化制得丙烯酸β-环糊精酯(β-CD-AA),再与烯丙基-联苯基醚(ABE)、丙烯酰胺(AM)、N,N-亚甲基双丙酰胺共聚合成β-CD交联聚合物AM/ABE/β-CD-AA,分别采用FTIR和TG技术对其结构和热稳定性进行了表征。以该聚合物为吸附剂,考察了金属离子溶液初始质量浓度、吸附温度及体系pH等条件对Cu2+,Pb2+,Zn2+吸附性能的影响。实验结果表明,AM/ABE/β-CD-AA共聚物对Cu2+,Pb2+,Zn2+的静态吸附量不同,其中,对Zn2+的吸附性能较为突出:在35℃、Zn2+初始质量浓度200mg/L、体系pH=3～4时,最大静态吸附量达50.1mg/g;AM/ABE/β-CD-AA共聚物对Cu2+,Pb2+,Zn2+的吸附符合Freundlich吸附等温方程。     

两亲聚合物ICJN对原油的乳化与降黏作用研究

为获得适合稠油开采的驱油剂,设计合成了两亲聚合物驱油剂体系ICJN。采用扫描电镜（SEM）、荧光显微镜、旋滴界面张力仪、接触角测定仪、石英晶体微天平和微观驱油模型实验对ICJN 在溶液中的聚集形态及其对稠油的乳化、分散能力和降黏性能、驱油性能进行了研究。结果表明：浓度1000 mg/L 的ICJN溶液可降低油水间界面张力至10^-1 mN/m 数量级;与水解度25%、黏均相对分子质量1800 万的普通部分水解聚丙烯酰胺HPAM相比,ICJN 具有较强的增黏能力;对于黏度上万的稠油,在油水体积比为1∶1 条件下,浓度1200 mg/L 的ICJN 可以使混合油水体系黏度降至100 mPa·s 以下,降黏率在95%以上;ICJN 具有较强的洗油能力,以沥青质模拟原油重质组分,在SiO₂芯片表面吸附沥青质,浓度1200 mg/L的ICJN溶液作为流动相,解吸附40 min后沥青质的吸附量从489.2 ng/cm²降至207.4 ng/cm²,吸附层厚度从4.7 nm 降至3.1 nm。ICJN 溶液既可以通过扩大波及体积驱油,又可依靠较低的油水界面张力从岩石表面乳化分散剥离原油。微观驱油实验结果显示,浓度1000 mg/L 的ICJN 体系的驱油效果明显优于等浓度的HPAM体系和1000 mg/L HPAM+3000 mg/LAOS体系。图24 表4 参10     

N-(2-氨乙基)胺基-β-环糊精交联聚合物的制备及其吸附性能

β-环糊精经酯化、氨解、氨基保护、环氧氯丙烷交联及脱保护等反应,合成了N-(2-氨乙基)胺基-β-环糊精交联聚合物(PAE-β-CD)。考察了振荡时间、初始质量浓度、温度及pH等吸附条件对PAE-β-CD吸附碱性品红和苯酚吸附量(Qe)的影响。实验结果表明,PAE-β-CD对碱性品红的Qe高于对苯酚的Qe;PAE-β-CD的交联度对Qe几乎无影响,而体系pH对Qe的影响较大。吸附碱性品红时,pH=5～7较佳;吸附苯酚时,pH=6～8较佳。在室温、振荡1h、碱性品红初始质量浓度250mg/L、pH=5.34的条件下,最大Qe达17.9mg/g;在室温、振荡1h、苯酚初始浓度500mg/L、pH=6.14的条件下,最大Qe达15.3mg/g。PAE-β-CD对碱性品红和苯酚的吸附符合Freundlich吸附等温方程。     

不同相对分子质量两亲聚合物的分级及溶液黏弹性

受聚合工艺的影响, 两亲聚合物具有一定的相对分子质量分布范围, 不同相对分子质量组分的结构与性能存在一定差异。为了揭示不同分子结构的两亲聚合物组分对性能的影响规律, 采用双梯度淋洗法, 对两亲聚合物 AP-3按相对分子质量大小进行分级, 得到了不同相对分子质量梯度的两亲聚合物分离组分, 优化改进了分级装置, 筛选了沉淀-溶解对, 考察了不同级分两亲聚合物的红外光谱特征、 增黏和流变特性。结果表明： 乙醇-水构成的沉淀-溶解对能够有效地分离两亲聚合物中相对分子质量较小的组分, 丙酮-水构成的沉淀-溶解对能够有效地分离两亲聚合物中相对分子质量较大的组分; 分离后大、 小分子组分与原聚合物分子结构相似, 区别在于相对分子质量和疏水基团含量不同; 分离出的大分子组分及小分子组分增黏能力和流变性均低于原聚合物, 结构差异的大、 小分子组分聚合物在溶液中的协同作用使原聚合物有更好的黏弹性能。图 6参 9     

用于超稠油乳化降黏的两亲型聚合物

为了提高超稠油油藏乳化降黏开发的效率,首先以丙烯酰胺（AM）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、溴代烷烃 和溴化苄等为原料制得功能单体N-苄基-N-烷基丙烯酰胺（DTAM）,然后再以AM、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 钠（AMPS）和DTAM为原料制得两亲型聚合物（PBS-2）。采用红外光谱仪、核磁共振波谱仪和元素分析仪对聚 合物的结构进行了表征;以合成产物的降黏率为评价指标,对PBS-2的合成条件进行了优化;评价了PBS-2的界 面活性、润湿性能和对不同黏度稠油的乳化降黏性能。结果表明,PBS-2的最佳合成条件为：AM、AMPS、DTAM 物质的量比为90∶4∶6,单体总质量分数为25%,引发剂偶氮二异丙基眯唑啉盐酸盐的质量分数为0.4%,反应温 度为50 ℃,反应时间为6 h。PBS-2的界面活性较强,当其质量浓度达到3 g/L时,即可将油水界面张力值降至 10^-2 mN/m数量级。PBS-2的润湿性能较好。PBS-2溶液的质量浓度由0增至5 g/L时,其与稠油之间的接触角由 113.2°降至32.9°,稠油表面的润湿性由亲油转变为亲水。PBS-2对超稠油的乳化降黏效果较好,当质量浓度为3 g/L时,对黏度为10.5～112.5 Pa·s的超稠油样品的降黏率可以达到99%以上。合成的两亲型聚合物PBS-2能有 效乳化剥离稠油,改善稠油的流动性,满足超稠油乳化降黏的需求,为超稠油油藏化学降黏开发提供借鉴。     

两亲聚合物泡沫稳定性及影响因素研究

针对泡沫驱两亲聚合物起泡剂的泡沫性能及影响因素开展了室内实验研究。结果表明:与普通表面活性剂泡沫相比,两亲聚合物泡沫的起泡体积较小,但其稳定性要远远优于表面活性剂泡沫;两亲聚合物泡沫性能随着两亲聚合物浓度的变化存在一个最优值,炼化Ⅰ型两亲聚合物在浓度为1.5 g/L时,其泡沫性能最优,且该泡沫体系具有良好的耐温、抗盐性;在高剪切下(转速大于4000 r/min)或煤油含量超过20%后,该泡沫体系的泡沫性能变差。     

两亲聚合物驱油剂对渤海油田采出液处理的影响

针对两亲聚合物驱油剂,研究了两亲聚合物对渤海油田原油乳状液和生产污水稳定性影响的规律性,探讨了两亲聚合物的结构和界面性能对采出液处理效果的影响。实验结果表明：①两亲聚合物对原油乳状液和污水体系的稳定性有明显影响;②随着聚合物浓度的升高,原油乳状液中的分散相水珠的直径明显变小,破乳难度增大,污水体系中的分散相油珠聚并的难度明显增加,且易形成水包油型乳状液;③两亲聚合物具有一定的界面活性,对采出液具有一定的乳化作用。     

钻井液用β-环糊精聚合物微球降滤失剂的制备

针对现有环保型降滤失剂高温下易失效的问题,以β-环糊精为原料,ECH为交联剂,采用反相乳液聚合法合成一种环保型高温降滤失剂β-环糊精聚合物微球。分别采用红外光谱、扫描电镜、热重分析、粒度分布等测试方法对产物进行结构表征,并对高温降滤失性能进行评价。研究表明,β-环糊精聚合物微球粒径较为均匀,圆球度较好,平均粒径为42.88 μm,热稳定性较β-环糊精显著提高。180、200℃热滚后,有效降低膨润土基浆的滤失量,优于典型的抗高温降滤失剂;200℃热滚后高温高压降滤失效果突出。此外,β-环糊精聚合物微球对钻井液的流变性能影响很小。β-环糊精聚合物微球可以吸附大量水分子形成可变形的弹性微球,降低体系自由水含量,提高泥饼的压缩性。更重要的是,β-环糊精聚合物微球在高温下发生一定程度的降解,生成纳米颗粒,封堵泥饼孔隙,有效降低滤失量。β-环糊精聚合物微球高温降滤失性能优良,作用机理独特,显示出良好的应用前景。      

新型三元酸与β-环糊精交联聚合物的制备及其对染料吸附性能的研究

以二乙烯三胺和马来酸酐为单体合成了马来酰二乙烯三胺酸(Tri-acid),并以Tri-acid为交联剂与β-环糊精(β-CD)反应得到β-CD/Tri-acid交联聚合物(PCD-tri)。用IR,1H NMR,TG等方法分析了PCD-tri的结构,研究了PCD-tri对碱性品红(BF)和亚甲基蓝(MB)染料的吸附性能。实验结果表明,合成PCD-tri适宜的投料比为:n(β-CD)∶n(Tri-acid)=1∶20。PCD-tri对BF染料适宜的吸附条件为:ρ(BF)=300 mg/L、吸附时间240 min、溶液pH=6.34,在该条件下,PCD-tri对BF染料的饱和吸附量为94.17 mg/g;对MB染料适宜的吸附条件为:ρ(MB)=225 mg/L、吸附时间300 min、溶液pH=6.00,在该条件下,PCD-tri对MB染料的饱和吸附量为82.97 mg/g。     

新型β-环糊精交联聚合物的制备及其吸附亚甲基蓝性能的研究

以马来酸酐和乙二胺乃原料制备了马来酰胺酸,再将马来酰胺酸与β-环糊精进行交联聚合得到马来酰胺酸交联β-环糊精聚合物(PMCD)。采用FTIR方法对PMCD的结构进行了分析。表征结果显示,PMCD中含有预期的官能团。研究了亚甲基蓝(MB)的初始质量浓度、温度和溶液pH等吸附条件对PMCD吸附MB性能的影响。实验结果表明、PMCD对MB的吸附量随MB初始质量浓度的增大而增大;温度升高有利于PMCD吸附MB;在溶液pH=2～7时,PMCD对MB的吸附量随溶液pH的增大而增大;当pH>7时,吸附量基本不变。探讨了PMCD对MB的吸附动力学和等温吸附模型,PMCD吸附MB的动力学数据符合拟二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,为单分子层吸附。     

碱液中单6-对甲苯磺酰酯-β-环糊精的制备

以β-环糊精(β-CD)与对甲苯磺酰氯(p-TsCl)为原料,在不加入有机溶剂的条件下,采用分批加料的方式,在氢氧化钠溶液中制备了单6-对甲苯磺酰酯-β-环糊精(6-OTs-β-CD)。通过单因素法考察了反应条件对目标产物收率的影响,得到的较佳工艺条件为:反应温度为0℃,反应时间为5 h,碱液浓度为0.45 mol/L,n(p-TsCl):n(β-CD)=4,碱液用量为240 mL(β-CD的加入量为8 g时)。在较佳工艺条件下,6-OTs-β-CD的收率可达46.2%。     

环保型β-环糊精聚合物微球高温降滤失作用机理

高温高压条件下钻井液滤失性的调控是保证钻井安全顺利的关键。针对传统降滤失剂环保性与高温降滤失性能难以兼顾的问题,以β-环糊精为单体,环氧氯丙烷为交联剂,通过反相乳液聚合法制备了环境友好的β-环糊精聚合物微球（β-CDP）。评价了不同温度热滚后的API滤失性能和高温高压滤失性能,并与几种典型的抗高温降滤失剂进行了性能对比,综合探讨了其滤失控制机理。研究表明,β-CDP在温度低于160℃时,降滤失性能优良;当温度超过160℃后,降滤失性能随着温度的升高进一步增强,240℃热滚后降滤失性能仍然突出,表现出与传统降滤失剂显著不同的特征。当温度低于160℃时,β-CDP主要通过吸水膨胀、增加泥饼压缩性、提高黏土分散稳定性等作用降低滤失量;当温度高于160℃时,β-CDP发生水热碳化反应,降解生成微纳米碳球以及与黏土颗粒相互作用生成纳米复合物,能够对泥饼的微纳米孔隙进行填充,有效降低泥饼的渗透性。β-CDP特有的这种"温度响应"特征,实现了将高温破坏处理剂的不利因素转变成滤失控制的有利条件。     

聚β-环糊精微球包合丁香油的工艺研究

研究了聚β-环糊精(β-CDP)微球包合丁香油的最佳工艺,并与β-环糊精(β-CD)包合丁香油工艺进行了比较.以饱和水溶液法制备丁香油β-CDP微球(或者β-CD)包合物,经均匀(或者正交)实验设计对制备工艺进行了优化,并对产物进行表征.β-CDP微球包合丁香油的最佳工艺条件为:m(丁香油):m(β-CDP微球)=1:...     

流变仪与黏度计测定聚合物黏度的影响因素研究

传统用布氏黏度计测定聚合物黏度有一定的误差,指出用布氏黏度计与流变仪测量聚合物黏度的差异,考察布氏黏度计转子选择、温度、聚合物浓度、相对分子质量对聚合物黏度的影响,并对布氏黏度计和流变仪进行了比较。结果表明,选择适宜转子的布氏黏度计,在聚合物黏度100 mPa.s以下时,布氏黏度计与流变仪测量相对误差仅在±3%以内;随着聚合物黏度增加,相对误差可达±10%,此误差不影响实验结果,可在油田领域广泛应用。     

污水水质对聚合物黏度影响研究

针对油田含聚污水配聚所面临的问题,研究了污水水质对聚合物黏度的影响规律,结果表明,根据水质的不同,污水中主要成分对聚合物黏度的影响程度各不相同,若存在还原性物质,则其对配制聚合物溶液黏度降黏起主导作用,少量的S2-(3.2mg/L)使黏度降低88%左右;污水中常规阳离子对聚合物黏度的影响视Ca2+、Mg2+含量所决定,若含量高则对聚合物降黏起主导作用,若Na+含量高则Na+占主导作用。     

油田聚合物产出液黏度的影响因素

三次采油含聚污水中残留HPAM的含量体现在采出液的黏度上,直接影响到含聚污水的处理.实验以乌氏黏度计法测量聚合物溶液的黏度下降率,通过对pH值、水质阴阳离子量、黏均分子量和剪切速率等相关因素的研究发现,渤海JZ9 -3油田注聚用FP3640C型聚合物的溶液黏度在pH值2～4范围内影响明显,pH＞7以后,黏度损失率减小;...     

两亲聚合物对非均质稠油油藏化学驱的适用性研究

为了高效开发海上油田高粘原油,研制对稠油油藏有更好增溶和乳化能力的两亲聚合物,应用岩心物理模拟方法评价两亲聚合物对非均质稠油油藏的注入性、流度控制能力和化学驱提高采收率效果。两亲聚合物在海上高渗透砂岩油藏中注入性好,质量浓度为1 000 mg/L的两亲聚合物的阻力系数为201,残余阻力系数为115,两亲聚合物的流度控制能力最好,总采收率最高;降粘聚合物界面活性高,流度控制能力差,在均质岩心中采收率达到90.13%,在非均质油藏中采收率仅为33.76%,驱替效果与普通聚合物基本一致。实验结果表明:一维均质岩心实验中的两亲聚合物适用于小段塞流度控制的调剖剂,恒压驱油实验中的两亲聚合物能减缓水驱产量递减趋势;3层非均质岩心驱替实验中分别累积注入3倍孔隙体积的普通聚合物和两亲聚合物,普通聚合物采收率为32.73%,而两亲聚合物采收率为54.45%,具有较高流度控制和乳化作用的两亲聚合物在非均质稠油油藏化学驱中的应用潜力较大。     

羧甲基-β-环糊精制备工艺改进

对以β-环糊精(β-CD)与氯乙酸为原料合成羧甲基-β-环糊精(CM-β-CD)的工艺进行了改进。优化工艺条件是:氯乙酸与β-CD的物质的量比为7.2∶1,氢氧化钠与氯乙酸的物质的量比为3.6∶1,在冰水浴中碱化30min后,继续于50℃下醚化6h。在此条件下,CM-β-CD取代度为6.7,产率为48.6%。产物经过红外光谱、氢核磁谱进行了确证。     

JZ9-3油田水质对聚合物3640C溶液黏度的影响分析

实验研究了JZ9-3油田的3种水质(水源水、污水、清污混合水)对聚合物溶液剪切前后黏度的影响。结果显示:在相同浓度条件下,清污混合水配制的聚合物溶液黏度最高,其次是污水配制的聚合物溶液,水源水配制的聚合物溶液黏度最低;聚合物溶液经WARING搅拌器(1档3 500 rpm,20 s)剪切后的黏度保留率数据显示,污水配制的聚合物溶液剪切后黏度保留率最高,当浓度大于1 000 mg/L时,保留率在90%左右;最低的是水源水配制的聚合物溶液,保留率在55%左右。分析发现二价阳离子除了对聚合物溶液的黏度存在一定的影响外,对聚合物溶液剪切后的黏度保留率影响更大。