疏水缔合水溶性聚合物在油田领域研究进展

疏水缔合水溶性聚合物是一类分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物。由于疏水基的作用使溶液具有特别的流变性能,在油田开采领域有巨大应用价值。本文从疏水缔合聚合物在界面的吸附行为和疏水缔合聚合物的疏水基类型及含量、分子量、温度、表面活性剂浓度等因素对流变性能的影响两方面综述了研究进展。综述了疏水缔合水溶性聚合物在调剖堵水、酸处理、钻井和完井、聚合物驱油、油田污水处理、减阻剂等方面的潜在应用价值和已经取得的实际进展,展望了今后的研究方向。     

胜利坨-聚合物驱采出液油水界面性质及乳状液稳定性研究

用界面张力仪、表面粘弹性仪和Zeta电位仪测定了胜利坨-原油模拟油与采出水间的界面特性,并研究了聚合物3530S浓度对这些界面特性及乳状液稳定性的影响。结果表明,由于采出水中含有固体悬浮物,使得过滤后采出水与原油模拟油间的界面张力和界面剪切粘度降低;模拟水中加入聚合物后,模拟水与原油模拟油间的界面张力和界面剪切粘度及油滴表面的Zeta电位绝对值均增大,原油与含聚合物溶液的模拟水间所形成的W／O乳状液稳定性随聚合物浓度增加先增强后减弱,存在一个使乳状液最稳定的聚合物浓度。     

疏水缔合水溶性聚合物的分子结构对疏水缔合的影响

疏水缔合水溶性聚合物是水溶性聚合物中含有少量疏水基团,在水溶液中疏水基团由于范德华力聚集在一起,使水溶液具有良好的增粘作用和抗盐耐温性。对该类聚合物的分子结构对疏水缔合的影响作了综述。     

胜利坨11南交联聚合物驱采出液油水界面性质及乳状液稳定性研究

用界面张力仪、表面粘弹性仪和Zeta电位仪测定了胜利坨11南原油模拟油与采出水间的界面特性,研究了聚合物、交联剂及弱凝胶对这些界面特性及乳状液稳定性的影响。结果表明,模拟水中加入聚合物、弱凝胶后,模拟水与原油模拟油间的界面张力、界面剪切粘度和油滴表面的Zeta电位绝对值增加,原油与含聚合物和弱凝胶的模拟水间所形成的W/O和O/W乳状液稳定性随聚合物、弱凝胶浓度增加而增强;交联剂对原油模拟油与模拟水间的界面性质及所形成的乳状液稳定性影响很小。     

矿化度对疏水缔合聚合物溶液溶解时间的影响研究

疏水缔合聚合物是在亲水的聚丙烯酰胺大分子主链上引入少量疏水基团合成的新型水溶型聚合物。其有耐温耐盐的良好特性。但是疏水基的引入降低了聚合物的水溶性,增加了溶解时间。本文以渤海某油田地层水的离子构成作为参考,通过配制不同矿化度溶液来溶解疏水缔合聚合物,探索矿化度对疏水缔合聚合物溶液粘度及溶解时间的影响,并从原理上解释了出现这些现象的原因。最终发现,随着矿化度升高,疏水缔合聚合物溶液粘度降低,溶解时间增大。这种现象是由于矿化度升高,溶液中电解质增多,溶液极性增强,影响了疏水缔合聚合物分子的展开和缔结。     

疏水缔合聚合物对NaCl溶液中低溶解度PF分散特性的影响

为改善LPFR(低溶解度酚醛树脂)在低矿化度水中的分散稳定性,以HAP(疏水缔合聚合物)作为LPFR的稳定剂,并测定了分散体系在去离子水或NaCl溶液中的流体力学直径(Dh)、Zeta电位、浊度及稳定时间。结果表明:当LPFR水溶液浓度为300 mg/L时,LPFR以单分子或较小的分子聚集体形式存在于去离子水中,Zeta电位较高、浊度较小且稳定性良好;加入NaCl后,LPFR形成了较大的分子聚集体,Zeta电位降低、浊度增大且稳定性变差;引入HAP后,LPFR/HAP因疏水缔合作用而形成了Dh较小的复合分子聚集体,其Zeta电位较大,浊度明显降低,稳定性增强;HAP能明显改善LPFR在NaCl溶液中的分散特性及稳定性。     

胜利坨一聚合物驱采出液油水界面性质及乳状液稳定性研究

用界面张力仪、表面粘弹性仪和Zeta电位仪测定了胜利坨一原油模拟油与采出水间的界面特性,并研究了聚合物3530S浓度对这些界面特性及乳状液稳定性的影响。结果表明,由于采出水中含有固体悬浮物,使得过滤后采出水与原油模拟油间的界面张力和界面剪切粘度降低;模拟水中加入聚合物后,模拟水与原油模拟油间的界面张力和界面剪切粘度及油滴表面的Zeta电位绝对值均增大,原油与含聚合物溶液的模拟水间所形成的W/O乳状液稳定性随聚合物浓度增加先增强后减弱,存在一个使乳状液最稳定的聚合物浓度。     

疏水缔合聚合物溶液抗稀释性研究

通过聚合物粘—浓关系研究了疏水缔合聚合物溶液抗地层水的稀释性能,通过研究表明缔合聚合物分子间相互缔合作用使溶液内形成均匀分布于整个溶液体系的三维立体网状结构,是一种热力学稳定体系,其内聚能密度更高,使其较普通聚丙烯酰胺溶液更难被稀释,表现出具有明显抗稀释的能力。     

污水中离子对疏水缔合型聚合物溶液粘度的影响研究

通过开展单因素对疏水缔合型聚合物溶液粘度的影响实验,研究污水中非还原性离子Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)和还原性离子S~(2-)、Fe~(2+)对疏水缔合型聚合物溶液粘度的影响。单因素实验研究表明,疏水缔合型聚合物溶液粘度保留率为60%时,单因素Na~+含量达到350 mg/L,单因素Ca~(2+)或Mg~(2+)含量达到100 mg/L左右,单因素S~(2-)含量达到6.5mg/L,单因素Fe~(2+)含量达到0.5 mg/L,确定对疏水缔合型聚合物溶液粘度的影响顺序是Fe~(2+)>S~(2-)>Ca~(2+)≈Mg~(2+)>Na~+,一方面,少量的还原性离子S~(2-)、Fe~(2+)对疏水缔合型聚合物溶液粘度影响较大,另一方面污水中非还原性离子Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)含量较高,对疏水缔合型聚合物溶液粘度的影响也不能忽视。     

老化条件对疏水缔合聚合物HAWSP老化性能的影响

依据聚丙烯酰胺的使用环境,以自制的疏水缔合聚合物HAWSP为主要研究对象,采用一定时间老化后的粘度保留率为评价标准,分析对比了HAWSP、部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和抗盐聚丙烯酰胺(KYPAM)的老化稳定性,并系统地研究了温度、矿化度、剪切作用及溶解氧含量对HAWSP老化稳定性的影响。通过对比发现,HAWSP的老化性能优于一般HPAM和KYPAM,其粘度保留率随着温度升高和矿化度的增加而降低;高于300 r/min的剪切作用,使得HAWSP在老化过程中粘度发生大幅下降,而60 min的真空处理,可以在很大程度上抑制溶解氧对聚合物的降解作用,实验结果表明60 min真空处理的2 000 mg/L聚合物HAWSP,在3#盐水中80℃老化150 d后的粘度保留率高于80%。     

新型疏水缔合水溶性聚合物的合成及溶液性能研究

以四甲基乙二胺分别与溴代正十四烷/溴代正十六烷反应得到单季铵盐,再与溴丙烯反应即得到2种新型疏水单体十四烷基烯丙基二溴化四甲基乙二铵(C14PDBTMN)和十六烷基烯丙基二溴化四甲基乙二铵(C16PDBTMN)。用1HNMR和IR对单体结构进行表征,结果表明为目标化合物。以C16PDBTMN为功能性单体,和丙烯酰胺进行共聚得到新型疏水缔合物P(C16PDBTMN/AM),研究表明,新型疏水缔合物具有其独特的抗盐、抗剪切性能。     

HPAM对孤岛原油及沥青质油水界面特性影响的研究

用界面张力仪、表面粘弹性仪和Zeta电位仪测定了孤岛原油及沥青质模型油的界面特性,研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)浓度对这些界面特性的影响。结果表明,加入HPAM会使孤岛原油模型油及沥青质模型油与模拟水间的界面张力上升,但随着HPAM浓度增加,界面张力基本保持不变。当水溶液中HPAM的质量浓度大于5.0mg/L时,孤岛原油模型油及沥青质模型油与模拟水的界面剪切粘度随HPAM浓度增大明显增加,随着体系老化时间从1h增加到12h,其界面剪切粘度也有所增加。另外,HPAM还使得原油及沥青质模型油与模拟水体系所形成的O/W型乳状液的油珠表面Zeta电位变大。     

高分子量水溶性疏水缔合聚合物的合成条件研究

对合成AM/AHAC二元共聚物的引发体系进行了筛选,研究发现,用K2S2O8-DMAAM引发体系合成的聚合物相对分子量高于其它引发体系,并在此基础上进一步考察了DMAAM浓度、单体浓度、反应温度及反应时间对聚合物分子量的影响。结果表明,单体浓度为20%、K2S2O8浓度为80 mg/L,DMAAM浓度为60 mg/L,反应温度为30℃,反应时间为6 h条件下,合成的聚合物分子量较高。     

Synthesis,characterization, and solution properties of a surface‐active hydrophobically associating polymer

A nonionic surfmer (MAA‐EO₂₃C₁₂) was prepared and reacted with acrylamide, acrylic acid, and a double tailed hydrophobic monomer (BTMAM) to synthesize a surface‐active hydrophobically associating copolymer (SHAP) through photoinitiated free radical copolymerization in aqueous solution. Fourier transform infrared and ¹H‐nuclear magnetic resonance spectroscopy were used to characterize the functional monomer and the SHAP. Several performance evaluations, such as viscosification property, temperature resistance, salt tolerance, and shear resistance, were also conducted. Experiment results demonstrated that the introduced nonionic surfmer and hydrophobic monomer could endow the copolymer with excellent temperature resistance, salt tolerance, and shear resistance capability at low concentration. © 2018 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2018 , 135, 46569.     

聚合物3530S对坨一原油各组分油水界面性质及乳状液稳定性影响

用界面张力仪、表面粘弹性仪和Zeta电位仪研究了聚合物3530S对胜利坨一原油各组分模型油与模拟水间的界面特性及乳状液稳定性的影响规律。结果表明,沥青质及胶质模型油与模拟水间的界面张力低于蜡组分模型油,原油中的界面活性组分主要为沥青质和胶质。聚合物加入模拟水后,含有聚合物的模拟水与沥青质、胶质及蜡组分模型油之间的界面剪切粘度与界面张力均上升,油滴表面的Zeta电位降低。沥青质和胶质模型油与含聚合物3530S的模拟水所形成的W/O乳状液较蜡组分模型油所形成的W/O乳状液更稳定。     

疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的溶液性能与应用研究

以丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、丙烯酸十八酯(OA)为单体,用氧化-还原引发体系,通过自由基胶束共聚法制得疏水缔合型阳离子共聚物PADO。研究了共聚物组成对PADO溶液性能的影响,以及PADO对造纸中段废水的絮凝效果。结果表明,PADO水溶液中存在强烈的分子间缔合作用,在处理造纸中段废水时,其应用效果优于聚合硫酸铁、聚合氯化铝和非离子PAM。     

Polymeric and non-crosslinked acid self-thickening agent based on hydrophobically associating water-soluble polymer during the acid rock reaction

Different from traditional crosslinked polymer diverting agents, a polymeric and non-crosslinked acid self-thickening agent (ZPAM) based on hydrophobically associating water-soluble polymer of acrylamide (AM), [2-(methacryloyloxy)ethyl]trimethylammonium chloride (DMC) and N,N′-dimethyl octadecyl allyl ammonium chloride (DOAC) was synthesized. The apparent viscosity variation of ZPAM acid solutions in acid rock reaction and rheological properties of ZPAM spent acid solutions were studied. Results showed that ZPAM acid solutions demonstrated good uninterruptedly thickening ability from low apparent viscosity to high apparent viscosity during the acid rock reaction. Meanwhile, ZPAM spent acid solutions showed good shear resistance, viscoelasticity and high temperature resistance. The thickening mechanism of ZPAM acid solutions during the acid rock reaction was explained by apparent viscosity change, rheological properties of simulative ZPAM acid solutions, and ZPAM aqueous solutions with different concentrations of CaCl₂. The results showed increasing calcium chloride concentration enhanced the hydrophobic association strength of the thickener solution, resulting in increasing solution viscosity, in other words, the self-thickening agent showed excellent salt resistance and acid resistance. In addition, the change of association strength of ZPAM acid solutions during the acid rock reaction was further confirmed via environmental scanning electron micrographs and UV spectrum. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2019 , 136, 47907.     

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.