阳离子聚丙烯酰胺的反相乳液合成及其絮凝性能

以二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺为原料,白油为连续相,反相乳液聚合制备了DMDAAC-AM二元共聚物乳液,研究了HBL值、油水体积比及乳化剂用量对乳化体系稳定性的影响,得到了HBL值为4.5,油水比为1.5∶1,乳化剂含量为7%的最佳乳液体系配方。研究了单体浓度、阳离子度、反应温度、引发剂用量等因素对聚合物乳液特性粘度的影响。较佳的制备条件为：单体浓度为30%,阳离子度为30%,引发温度为50℃,引发剂用量为0.5%。用红外光谱对共聚物进行了结构表征,结果表明,产物为阳离子聚丙烯酰胺。对共聚物进行了油田污水絮凝性能评价,单独使用时浊度的去除率为89.37%,COD去除率为89.76%,与聚合氯化铝复配使用时浊度去除率提高到95.28%,COD去除率提高到92.32%。     

改进型酚醛树脂交联剂的合成与成胶性能

通过对活性酚醛树脂交联剂的合成方法进行改进,制得改进型酚醛树脂交联剂.该交联剂的的毒性低,稳定性高;而且从制备的凝胶体系性能来看,其成胶强度、热稳定性及抗盐性能均优于常规酚醛交联剂,适用范围更广.     

聚丙烯酰胺反相乳液深部调驱先导试验初步结果

题示反相乳液(W/O乳液)以油田污水携带进入地层设定位置后,在环境温度、矿化度及转相剂作用下发生相反转,原分散相中所含的聚丙烯酰胺和交联剂迅速溶于水并生成可流动的水基凝胶,起深部调剖、液流转向及驱替作用。胜利孤岛油田中二南Ng3-4先导试验区,原始地温69℃,地下原油黏度20~100 mPa.s,产出水矿化度5.5g/L,注入水矿化度7.2 g/L,包括5口注水井,21口采油井,试验前处于聚驱后的水驱阶段。设计注入聚丙烯酰胺反相乳液在注入水中的稀释液,其中前置段塞浓度8 g/L,段塞尺寸8×103m,折合反相乳液64 t,主体段塞6 g/L,1.2×104m3,72 t,以及顶替液(注入水)1.2×104m3,连续注入45天。预测先导试验区采收率将提高1.05%,其中高、中、低渗层分别提高0.50%,1.48%,2.47%,含水率降低2.65%,增产油效果将延续至2010年。注水井21-4的调驱作业于2004年12月底开始,共注入反相乳液25吨,转相剂1.75吨,施工注入压力由7.5 MPa升至9.5MPa,作业后注水压力由6.8 MPa升至7.0 MPa;2005年4月统计,对应5口油井平均日产液量上升21.3%,日产油量上升37.0%,含水率下降1.1%,有4口井产油量增加,1口井持平。图5表2参8。     

部分水解聚丙烯酰胺/乳酸铬在油田污水条件下的成胶特性研究

为了采用油田污水配制性能优良的聚合物弱凝胶调驱剂, 研究了油田污水中各组分对部分水解聚丙烯酰胺/乳酸铬成胶性能的影响, 优选出适合污水条件下的部分水解聚丙烯酰胺/乳酸铬凝胶体系, 考察了该凝胶体系对岩心的封堵作用。结果表明： 随着 Na⁺、 Mg²⁺、 Ca²⁺浓度及矿化度的增加, 部分水解聚丙烯酰胺/乳酸铬成胶时间缩短、 凝胶黏度增加; 随 S^2-浓度增加, 成胶时间延长、 凝胶黏度降低, S^2-加量大于 30 mg/L时, 体系难以成胶; 含油量对凝胶的成胶无影响; 凝胶最佳配方为： 三氯化铬与乳酸摩尔比 1∶8, 部分水解聚丙烯酰胺、 交联剂和硫脲的质量浓度分别为 2000、 200和 800 mg/L, 该凝胶体系的成胶时间为 25 h, 成胶后的黏度为 20 Pa·s, 对岩心的封堵率达 85%以上, 可用油田采出污水配制。表8参12     

部分水解聚丙烯酰胺-水溶性酚醛树脂在中高温中高盐条件下的成胶规律

为适应中高温中高盐的油藏条件,需要研制成胶时间长、稳定性好且成本低的冻胶堵剂。针对水中盐质量浓度分别为10174、41529 mg/L,温度分别为70、90℃的条件,考察了部分水解聚丙烯酰胺(G3515)与交联剂水溶性酚醛树脂(PR)的成胶规律。结果表明：在G3515质量分数0.4%～1.0%、PR质量分数0.4%～1.0%范围内,70、90℃均可形成储能模量3 Pa以上强度的冻胶;当盐质量浓度为10174 mg/L时,70℃下冻胶老化180 d稳定性良好,90℃下冻胶老化120 d储能模量略有下降,其中PR质量分数低于0.6%的冻胶脱水率偏高;当盐质量浓度为41529 mg/L时,70℃冻胶老化180 d储能模量增加,90℃下PR质量分数高于0.8%形成的冻胶老化60 d严重脱水收缩、储能模量大幅度升高。对冻胶老化前后进行红外光谱、X射线光电子能谱和冷冻扫描电镜分析。结果表明：盐质量浓度10174 mg/L、PR质量分数低于0.6%形成的冻胶强度降低是由于聚合物的氧化降解;而盐质量浓度41529 mg/L、PR质量分数高于0.8%所形成冻胶脱水收缩,一方面是由于部分伯酰胺与PR反应形...     

地下成胶的淀粉-聚丙烯酰胺水基凝胶调堵剂性能研究

题示调堵剂由4.1%淀粉、4.1%AM、0.16%引发剂、0.04%交联剂组成,用吉林油田采出水(矿化度5.15 g/L)配制,30℃成胶时间17小时,成胶强度(通过面积28.3 cm2的两层20目筛网所需驱动压力)为0.85～0.95 MPa,加入0.02%～0.20%缓聚剂可使成胶时间延至25～90小时.可用不同油藏采出水(矿化度4.47～263 g/L)配制,在各该油藏温度下(40～120℃)成胶.在30 m长40～60目含粘土约30%的露头砂填充管中注入9.5 m长调堵剂,沿程压力表明该调堵剂运移性能良好;入口处表观粘度计算值为0.05 Pa·s,8.16 m处下降至0.04 Pa·s;成胶后入口注水压力达60 MPa时,5.50 m及以下压力降至零.在2 m长、K=9.78 μm2填砂管中以不同流量注入调堵剂,流出后的成胶率≥90%.在渗透率0.199～23.7μm2的4支1 m长填砂管注入0.3 PV调堵剂,成胶后注水突破压力梯度(7.8～8.4 MPa/m)、水驱至9 PV时的残余阻力系数(30～2850)及封堵率(96.7%～99.7%)均随原始渗透率增大而增大.0.3 m长2组高低渗填砂管并联,注入0.35 PV调堵剂时的分流率比与渗透率级差成正比,成胶后注水分流率发生反转.图3表5参6.     

反相乳液法制备的AM/AAK共聚物的性能研究

以丙烯酰胺(AM)和丙烯酸钾(AAK)为原料,采用反相乳液法制备了AM/AAK共聚物胶乳产品,对其进行了粒径分析、组成分析和热失重分析,考察了其在水中溶解速度和溶液性质.结果表明,聚合后乳液颗粒的粒径较聚合前增大了4倍,胶乳产品在水中溶解速度较粉剂产品快,5 min内即可完全溶解,共聚物溶液具有较明显的聚电解质性质,在250 ℃前共聚物较稳定.     

阳离子聚丙烯酰胺PG-1稠化的土酸有机酸混合酸化液的性能

以煤油为外相进行反相乳液聚合，合成了AM／DMDAAC共聚物，将反应后的反相乳液干燥、洗涤，得到了粉末状酸液稠化剂PG-1，并用于稠化土酸有机酸混合酸。该酸液组成如下：7％～10％盐酸＋2％氢氟酸＋5％-8％乙酸。与国内常用酸液增稠剂CT1—6相比，在该混合酸液中PG-1的增稠性较好，耐温性略好，抗剪切性基本相同，缓速性略好，热稳定性和耐盐性良好。1.5％PG-1稠化混合酸的黏度（30℃，170s^-1）为34。6mPa·s；在90℃加热2h后和在30℃、1701／s剪切2惦，黏度均大于25mPa·s；在60℃、90℃加热4h后，黏度保留度分别为88．7％、81．2％；在60℃、90℃与孤南24块砂岩岩屑反应的有效时间超过12h。用矿化度40g／L的标准盐水配制的PG-1稠化混合酸在90℃放置4h或在常温放置15d，外观无显见的异常。图4表2参6。     

表面活性剂和碱对Cr3+聚丙烯酰胺凝胶成胶效果的影响及作用机理

在三元（或二元）复合驱过程中,调剖剂不可避免与表面活性剂和碱接触,因此碱和表面活性剂 的性能可能会对调剖剂的性能造成影响。室内采用黏度计、动态光散射仪、扫描电镜和驱油实验装置, 研究了碳酸钠、石油磺酸盐和脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚对Cr3+聚合物凝胶调剖剂的黏度、分子聚集体 尺寸、分子聚集体形态和调剖效果的影响。结果表明,石油磺酸盐和脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚对Cr3+ 聚丙烯酰胺凝胶的黏度和分子聚集体尺寸几乎不影响;而Na2CO3的加入使Cr3+聚合物凝胶不成胶,且 Cr3+聚丙烯酰胺凝胶成胶后加入Na2CO3会发生破胶现象,分子聚集体尺寸大幅下降,聚集体形态从大的 团块状变成小的团块状,驱油过程中封堵效果明显变差。进一步分析发现,在碱性条件下,Cr3+聚丙烯 酰胺凝胶难以发生交联反应,即使发生了交联也会发生解交联。     

反相乳液聚合法制备聚丙烯酰胺

采用反相乳液聚合方法,在氧化-还原引发体系下,制备阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂。应用均匀设计的方法研究引发剂量、乳化剂量、抗交联剂量、单体摩尔比、油水体积比以及反应温度对产物特性粘数的影响,得出了优化的工艺条件。在乳化剂0.80 g、引发剂2.50 mL、抗交联剂0.05 g、单体丙烯酸与丙烯酰胺摩尔比3.5／6.5、油水体积比2.25、反应温度45℃时,产物的特性粘数为12.07 dL／g。     

反相乳液聚合法制备阳离子聚丙烯酰胺的研究

对以反相乳液聚合法制备阳离子聚丙烯酰胺的合成工艺进行了研究,考察了聚合反应及聚合物性能的影响因素,得到了阳离子度为10%～25%、特性粘度[η]为9～12的稳定的阳离子聚丙烯酰胺胶乳。     

水溶性AM/DMPS两性共聚物的反相乳液法制备及性能评价

通过反相乳液法,以甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基丙磺酸盐（DMPS）两性单体与丙烯酰胺（AM）进行共聚反应,制得具有反聚电解质性质的AM/DMPS两性共聚物.分别采用元素分析、红外光谱和核磁共振仪对AM/DMPS共聚物进行了分析表征,并对该共聚物在不同泥浆中的效果进行了评价.     

剪切作用对聚丙烯酰胺与三价铬醋酸盐成胶过程的影响

在矿场实践中，用采堵水和调整水的波及状况的凝胶组分通常要经过地面和各种井设备（如泵、油管等）以及地层近井地带数小时剧烈的剪切作用后才会处干静止状态。本文进行了流变性质的测定，目的是研究在比较典型的油田实际条件下，剪切作用对聚丙烯酰胺与铬醋酸盐（三价）成胶过程的影响。凝胶性质包括两方面：胶凝时间和最终的屈服应力，它们分别与泵入时同和凝胶在地层中所能承受的最大压差有关。两种不同的聚丙烯酰胺与铬醋酸盐（三价）配方：一种配方适合堵塞裂缝，由高分子量的聚丙烯酰胺组成；另一种配方适合堵塞基岩中的孔隙，由低分子量的聚丙烯酰胺组成。这些配方过去在油田的实践中一直用于其它特殊场合。本文进行了有矢凝胶溶液粘度、储存模量、屈服应力等参数的一系列实验测定工作，以期实现对凝胶动力学特性和最终强度特性的量化描述。研究结果表明，剪切作用抑制了凝胶的形成，尤其是限制了粘度的增加，此外，本文还进行了长时间剪切作用下凝胶经持续静止恢复后的实验研究，从屈服应力的测量结果来看，两种配方的最终凝胶强度与剪切作用的历史无关。     

高温下PAM/PEI体系延缓成胶技术研究

使用一种氨基保护剂与3种商品聚乙烯亚胺反应,制得了钝化率不同(50%,70%,95%)的3个系列改性聚乙烯亚胺PEI-Sc,通过红外光谱和1H核磁共振谱确认了改性物的化学结构。考察了1.25%PAM(相对分子质量1.0×107)+0.625%PEI-Sc水溶液在120℃的成胶时间(形成Sydansk相对强度代码D级凝胶所需时间)。结果表明成胶时间随PEI-Sc钝化率的增大而大幅度增大,最大值超过40小时,为使用未改性PEI时的30倍以上;减小原料PEI的相对分子质量,增大配液用水的矿化度(由0增至6、20 g/L),均可增大成胶时间;在较低温度下(90℃,100℃),成胶时间大幅度增加。PEI-Sc/PAM体系可用于高温高盐油藏的堵水剂。图9表5参8     

反相乳液聚合制备高相对分子质量和高阳离子度的聚丙烯酰胺

以丙烯酰胺(AM)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)为单体,采用反相乳液聚合制备了高相对分子质量和高阳离子度的聚丙烯酰胺(P(AM-DAC);考察了乳化剂和引发剂的种类,乳化剂、引发剂、AM和阳离子单体DAC用量,乳化剂亲水亲油平衡值(HLB)对P(AM-DAC)的特性黏数的影响。实验结果表明,含脂肪醇聚氧乙烯醚(MOA)-3/MOA-9复合乳化剂的乳液体系稳定性最好,偶氮二异丁基脒盐酸盐(V-50)的引发效果最好。采用正交实验确定了最佳合成条件:MOA-3/MOA-9复合乳化剂质量分数(基于反应体系的总质量)和HLB值分别为4.8%和8.6、AM和DAC的总质量分数为40%(基于反应体系的总质量)、V-50质量分数为0.09%(基于单体的总质量)、DAC摩尔分数55%(基于单体总的物质的量)。在最佳合成条件下合成的P(AM-DAC)的特性黏数最大(1378.7 mL/g),对含聚污水的絮凝效果好。     

油田堵水用反相乳液的制备与性能研究

以柴油、乳化剂、纳米二氧化硅为主要原料,配制了一种可用于油田选择性堵水用的纳米粒子稳定反相乳液,考察多种因素对其性能的影响。实验结果表明,乳化剂用量对乳状液粘度影响不大,其用量选择2％较合适;油相中纳米二氧化硅用量增加,乳状液粘度随之增加,当油相中纳米二氧化硅含量低于0．2％时,乳状液粘度随温度升高而上升,添加少量纳米二氧化硅即可改变乳状液粘-温特性;调节油水体积比可调整乳状液的粘度,并且当水油比大于4：1时,乳状液的粘度急剧上升;氯化钠加入也导致乳状液的粘度随温度的增加而升高。     

AA/AM/AMPS超浓反相乳液聚合合成钻井液降滤失剂的研究

所合成的AA／AM／AMPS三元共聚合超浓反相乳液以白油为外相，可直接用作水基钻井液的降滤失剂。根据2．0％反相孔液在淡水基浆中的降滤失效果，得到了最佳合成条件：单体在水相中的质量分数55％。水相体积分数85％，乳化剂为油相质量的12％，引发剂K2S2O8与单体的摩尔比为0.2％，单体中水化基团（羧酸根，磺酸根）与吸附基团（酰胺基）摩尔比为1：1，实验中为0．75：1。在淡水、盐水、饱和盐水、复合盐水基浆中加入2．0％反相乳液，其API滤失量分别为12.2、14.3、19.5、14.0mL，在150℃滚动老化16小时后分别为13．8、19．2、28．0、16．3mL。该反相乳液稳定性良好，在3000r／min离心分离60min，油相分离率为2．2％，在室温储存3个月。油相分离率为6．0％。图6表1参17。     

微米级交联聚丙烯酰胺微球分散体系的封堵特性

采用SEM、激光衍射分析及核孔膜过滤实验,研究了微米级交联聚丙烯酰胺(CPAM)微球分散体系的封堵性能。实验结果表明,CPAM微球分散体系比部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液更容易在核孔膜中形成吸附滞留,CPAM微球分散体系对1.2μm核孔膜的封堵程度远大于HPAM溶液。在一定的盐浓度范围内,盐浓度对CPAM微球分散体系的封堵性能影响较小;随溶胀温度的升高,CPAM微球分散体系通过核孔膜的过滤速率变化不大;CPAM微球分散体系具有很好的耐温抗盐稳定性。随CPAM微球浓度的增大,CPAM微球分散体系通过核孔膜的过滤时间显著延长,其封堵性能增强。溶胀时间对CPAM微球分散体系的封堵性能有较大影响,随溶胀时间的延长,CPAM微球分散体系的封堵能力先逐渐增强,在溶胀15 d左右时达到最大,然后逐渐减弱。