井下注聚管径对聚合物溶液流动影响

聚合物驱油技术被广泛应用在石油开采中,在地面工艺流程及地层渗流等方面对其做了大量研究,但对注聚井注入管柱工艺方面的研究较少,而井下注聚管径对聚合物溶液井下流动有重要影响。本文针对单管分层注聚工艺,基于幂律流体圆管层流流动理论,研究不同浓度的聚合物溶液在不同日注入量下的流态、表观黏度、管壁应变速度等参数受井下注聚管径影响的变化规律。研究表明,随着管径的减小,溶液的Re值缓慢增大,且属于层流;当管径减小到一定程度后,Re值急剧增大,由层流向紊流过渡;之后,随管径继续减小,Re值迅速攀升,彻底变为紊流。随着管径的变化,Re值会发生"突变",且日注入量越小,这种"突变"现象越明显。聚合物溶液流动时的表观黏度随注聚管径的增大而增大,但增大速率逐渐减小;会随流量的增大而减小,减小的速率逐渐增大。溶液流动时的平均速度梯度随注聚管径的减小而增大,增大速率逐渐增大;应通过优选注聚管径保持合理的应变速度,进而减小聚合物溶液的黏度损失。本文的研究结果,对注聚工艺的管柱尺寸设计和黏度变化规律认识有指导意义。     

温度对硅烷偶联剂/地聚合物性能的影响

将硅烷偶联剂/地聚合物复合材料在不同的温度下养护,探究养护温度对硅烷偶联剂/地聚合物复合材料的性能及微观结构的影响。结果表明:养护温度20～80℃,纯偏高岭土基地聚合物随养护温度的升高,抗压和抗折强度先增大后减小;掺入硅烷偶联剂的地聚合物复合材料,抗压强度随养护温度的升高而减小。养护温度为20℃,硅烷偶联剂质量掺量为0.2%的复合材料的力学性能最好,3 d和28 d的抗压强度分别为46.7 MPa和48.8 MPa。养护温度变化没有产生新的水化产物,不掺硅烷偶联剂地聚合物50℃养护下更易形成Si-O-Si,地聚合物力学性能较好。     

射孔参数对注聚溶液黏度影响研究

注聚井射孔孔眼附近的高速剪切会使聚合物溶液发生机械降解导致黏度损失严重,影响驱油效率。分析了聚合物溶液在射孔孔眼处的黏损机理,研究不同射孔参数对孔眼内黏度与孔眼前后黏损的影响。研究表明,孔眼内聚合物溶液的表观黏度及其对流量的敏感性随流量增大而减小;其对孔径的敏感性较射孔密度更强;在高射孔密度、大孔径下溶液黏度更高。为保持黏度的有效性,特定射孔参数下存在极限流量。孔眼处聚合物溶液黏损对不同参数的敏感性差异大,较高流变指数、射孔密度、孔径及小尺寸套管可减小黏损。运用本文的研究结果,可以合理选定射孔完井参数,进而提高聚驱效率。     

粉煤灰基地质聚合物凝结时间的影响因素研究

以粉煤灰为原料,系统研究了水玻璃模数及掺量、水胶比、温度、外掺剂等参数对粉煤灰基地质聚合物凝结时间的影响。研究结果表明,随着温度升高,地质聚合物凝结时间显著降低;在10℃条件下,地质聚合物凝结时间随着水玻璃掺量增加而增加,随水玻璃模数增加先增加后减小,水胶比对地质聚合物凝结时间影响较小,掺入Ca(OH)₂会促进地质聚合物的凝结。在粉煤灰掺量100%、水玻璃模数1.2、水玻璃掺量8%、水胶比0.35、养护温度10℃条件下,地质聚合物的初凝及终凝时间分别为65 min和114 min,在养护3 d和28 d后,地质聚合物的强度分别为23 MPa和51.7 MPa。     

高岭土基矿物聚合物材料的制备及抗压强度的影响因素

以高岭土、水玻璃和NaOH为原料,制备矿物聚合物材料,研究高岭土煅烧温度及掺量、水玻璃和NaOH的掺量、养护温度分别对矿物聚合物抗压强度的影响。结果表明,高岭土煅烧温度升高、掺量增大、水玻璃和NaOH的掺量的分别增大,矿物聚合物抗压强度均先增大后减小;提高养护温度,可以显著提高矿物聚合物的早期抗压强度,缩短养护时间;并讨论了各影响因素的作用机理。最后得出矿物聚合物的最佳合成条件为:高岭土在600℃煅烧4h,高岭土、水玻璃、NaOH的配比为7.5∶6∶1,在60℃下养护2h,抗压强度可达70MPa以上。     

石墨对碳毡/地质聚合物复合材料摩擦性能影响

以地质聚合物为基体,水玻璃和氢氧化钠为碱激发剂,碳(纤维)毡为增强材料,石墨为摩擦性能调节剂制备了碳毡/地质聚合物复合摩擦材料。使用AG-10万能试验机、摩擦试验机、扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)等检测仪器对碳毡/地质聚合物复合摩擦材料的力学性能与摩擦性能进行研究。结果表明,当石墨掺量增加到9%时,复合材料抗压强度和弯曲强度分别为55.13 MPa和20.22 MPa;石墨的加入让复合摩擦材料的摩擦因数及磨损率均减小。复合摩擦材料在同一摩擦转速下摩擦因数随石墨含量的增大趋于减小。     

聚合物改性煤矸石粉煤灰混凝土性能研究

为探讨聚合物对大掺量煤矸石粉煤灰混凝土性能的影响,制备不同掺量苯乙烯、191#UP和196#UP 3种聚合物改性大掺量煤矸石粉煤灰混凝土试件,进行抗压强度、抗折强度、碳化性能试验研究。结果表明,3种聚合物的加入均提升了混凝土试件抗压强度,且应控制掺加191#UP和196#UP的量在10%左右;掺加3种聚合物的混凝土试件抗折强度都有明显提高,折压比也呈增长趋势,测得掺191#UP和196#UP混凝土的韧性比掺苯乙烯的性能优越;混凝土试件的碳化深度随着聚合物掺量的增加而逐渐减小,说明聚合物可以改善混凝土的碳化性能,并且随着聚合物的增加,改善效果越明显。试验表明,适量掺入聚合物可以改善大掺量煤矸石粉煤灰混凝土的抗压强度、抗折强度及碳化性能,这为聚合物改性大掺量煤矸石粉煤灰混凝土性能的应用提供了试验依据。     

矿渣-粉煤灰基地聚合物抗冻性能的研究

以粉煤灰、矿渣等固体废渣为主要原料制备地聚合物,同时以硅酸盐水泥作为对比样,通过快速冻融试验探索了矿渣含量对矿渣-粉煤灰基地聚合物抗冻性能的影响。结果表明:矿渣含量增加能够降低地聚合物的强度损失和质量损失,有效提高其抗冻性能;体系中加入矿渣,地聚合物孔隙率降低,平均孔径和最可几孔径减小,无害孔含量提高,有害孔和多害孔含量降低,抗冻性能优于硅酸盐水泥。     

多壁碳纳米管分散剂的制备及分散性能研究

由于碳纳米管(CNTs)自身较大的比表面积及碳管间强的作用力,使其在溶剂中不易分散,因此应用前需要进行分散处理,使其能够满足更多应用的需求。利用在淀粉上接枝丙烯酸(AA)或苯乙烯(St),分别制备了淀粉接枝丙烯酸聚合物(SAa)、苯乙烯聚合物(SSty)、丙烯酸-苯乙烯聚合物(SSA)新型分散剂,并研究在水中对多壁碳纳米管(MWCNTs)的分散性。结果表明：改性淀粉的分子量(M_w)由4.25×10⁵减小到3.92×10⁵、分子量分布系数(M_w/M_n)由3.01减小到了2.88,分子量分布较窄,聚合物的结构更加稳定;改性淀粉颗粒溶胀崩解,原有形貌发生改变,晶型受到破坏,尺寸变小更有利于分散;此外,对于0.10 g·L^-1的MWCNTs,使用SSA的MWCNTs分散效果最好,SSA分散MWCNTs在20 d时的沉降率为30.6%。通过机理研究发现,SSA利用结构中接枝聚合的苯环与MWCNTs的p―p非共价键吸附在MWCNTs表面,通过静电斥力和空间位阻效应的协...     

水玻璃对偏高岭土基地质聚合物材料性能的影响

以800℃煅烧2 h得到高活性偏高岭土为原料,水玻璃为碱激发剂,双氧水为发泡剂,通过缩聚反应制备了偏高岭土地聚合物基轻质材料;当双氧水用量为0.25%,60℃固化24 h,水玻璃与偏高岭土用量比为1∶1时,地质聚合物轻质材料的强度最高;水玻璃模数在1.0~2.5范围内,随着水玻璃模数的增大,地质聚合物的体积密度先增大后减小,抗压强度与其体积密度成正相关关系,当水玻璃模数为1.2时,抗压强度为10.13 MPa,体积密度为1.25 g/cm3。     

粉煤灰粒径对地质聚合物孔结构及性能的影响

对原状粉煤灰进行分级处理,获得3种不同粒径特征(D50=5.02μm、D50=15.74μm、D50=35.32μm)的粉煤灰颗粒,并利用其制备地质聚合物,研究粉煤灰颗粒粒径对地质聚合物孔隙率、孔径分布、显微结构、抗压强度的影响,探讨了影响抗压强度的关键因素,建立了该体系抗压强度与孔隙率的关系式。结果表明:细化粉煤灰粒径可制备具有高强度、低孔隙率地质聚合物。利用粉煤灰细灰取代粗灰,促进了致密凝胶相的产生,凝胶孔孔隙率明显减小,试样总孔隙率由18.72%降至11.04%;细灰颗粒与铝硅酸盐凝胶结合良好,试样早期强度基本无变化,28 d强度提升明显,达到62.6 MPa。地质聚合物的抗压强度与孔隙率符合y=80.53e~(-2.32x)的指数关系。     

基于渗滤效应的砂土注浆加固机理研究

含水砂层采用水泥注浆时不可避免产生渗滤效应,渗滤效应对浆液有效扩散范围、加固效果具有显著 影响。 基于渗流力学的一般原理和质量守恒,对浆液扩散速度、压力及水泥颗粒运移、滤出机制进行了分析,并采用矿 渣硅酸盐水泥、聚合物超细水泥对含水砂层进行了注浆试验。 理论推导和模型试验表明,浆液水灰比、注浆压力及介 质孔隙率均在一定程度上决定着注浆加固效果。 随水灰比和孔隙比减小,浆液浓度增加,有效扩散范围减小;注浆压 力减小,浆液扩散分布不均衡,在一定程度上也降低了注浆加固的效果。 研究结果对于含水砂层注浆治理具有一定 的参考价值和学术意义。     

基于幂律流变模式的旋流器分离性能数值模拟

对不同聚合物质量浓度水溶液的流变参数进行测试,采用幂律流体流变模式对数据进行回归分析,得到了各质量浓度下的本构方程。基于该幂律黏度模型对旋流器内连续相流场进行了计算,并采用离散相模型(DPM)对油滴运动轨迹及分离效率进行求解。聚合物质量浓度从0～5 000 mg/L过程中,模拟结果表明:受剪切作用介质黏度在旋流器内降幅较大,切向速度均值降幅8%,推动油滴向中心运移的压力梯度力减小;分离效率从96.70%下降到59.04%,油滴轴向向下运移距离的最大点呈现下移的趋势,在旋流器内最大停留时间增加。     

标准养护下CaO-粉煤灰地聚物制备及微观研究

在标准养护下,向粉煤灰中掺入适量CaO制备粉煤灰基地质聚合物。结果表明,加入CaO在早龄期会使抗压强度出现下降,养护7d后抗压强度随CaO掺量增加出现先增大后减小的趋势,最优n_Ca/n_Si为0.18。粉煤灰玻璃球中的硅铝相经历了解聚-聚合的过程,体系中水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和地质聚合物凝胶(N-A-S-H/C-A-S-H)共存,水化产物为无定形结构,无新的结晶相生成。CaO过量(n_Ca/n_Si>0.18)时,Ca(OH)₂及CO₃^2-的存在会对材料抗压强度产生不利影响。     

硫酸铵焙烧粉煤灰的熟料溶出动力学研究

以低活性钨尾矿为主要原料制备高活性的地聚合物反应前驱物,在直接加水条件下合成地聚合物试样。结果表明,助剂种类对加水一体化合成的地聚合物的抗压强度影响显著,地聚合物反应前驱物制备的最佳试验条件为:助剂种类为氢氧化钾,煅烧时间1 h,粉末硅酸钠掺量15%,在此条件下加水一体化合成的地聚合物7 d抗压强度达18.78 MPa。此外,研究认为高温湿气养护不利于该条件下所制成的地聚合物强度发展。     

加水一体化合成钨尾矿基地聚合物研究

以低活性钨尾矿为主要原料制备高活性的地聚合物反应前驱物,在直接加水条件下合成地聚合物试样。结果表明,助剂种类对加水一体化合成的地聚合物的抗压强度影响显著,地聚合物反应前驱物制备的最佳试验条件为:助剂种类为氢氧化钾,煅烧时间1 h,粉末硅酸钠掺量15%,在此条件下加水一体化合成的地聚合物7 d抗压强度达18.78 MPa。此外,研究认为高温湿气养护不利于该条件下所制成的地聚合物强度发展。     

矿物—溶液界面上聚合物—表面活性剂相互作用的研究

采用测定吸附、动电性质及浮选等技术,研究了阳离子聚合物(丙烯酰胺与甲基丙烯酰胺丙取三甲氯化铵的共聚物)与阳离子和阴离子表面活性剂(十二烷基氯化铵和十二烷基磺酸盐)在石英上的相互作用。在pH=6.5时聚合物可抑制胺浮选石英,但不抑制胺在石英上的吸附。动电性质测定表明只要有聚合物吸附无论胺吸附和石英原来的ζ-电位如何都会产生具有聚合物特征的ζ-电位值。在pH=10附近,胺的表面活性最大。聚合物从含有聚合物和胺溶液中的吸附可忽略不计,而且,在这个pH值时的预先吸附在表面上的聚合物都会被随后加入的胺所取代。提出了石英颗粒表面上大量聚合物分子罩盖着被吸附的胺的聚合物-表面活性剂吸附层分子模型,可解释颗粒的亲水特性。根据这个模型,用阴离子磺酸盐浮选石英可被吸附的阳离子聚合物所活化。     

聚合物驱微观剩余油运移规律及驱油效果研究

聚合物驱是进一步提高水驱油藏采收率的主要技术手段之一。目前的聚合物驱油机理研究仅能反映聚合物对不同类型剩余油的驱替过程,没有考虑孔隙结构的微观非均质性对驱油效果的影响。以光刻微观物理模型为研究手段,深入研究了聚合物驱不同类型剩余油运移规律及不同分子量聚合物在不同渗透率微观模型的驱油效果。研究结果表明,不同分子量的聚合物启动不同类型剩余油的顺序和难易程度不同,各类型剩余油动用比例不同,聚合物驱较易启动簇状、油滴、柱状剩余油,盲端、膜状剩余油主要依靠聚合物的黏弹性剥离,相比之下启动难度大于前几类剩余油。     

低价钼酸聚合物在201×7树脂上吸附机理的研究

本文对低价钼酸聚合物在201×7强碱性阴离子交换树脂上的吸附机理进行了研究,实验表明:1)低价钼酸聚合物在树脂上的吸附速度较钼酸盐的吸附速度慢,低价钼酸聚合物主要以六聚合物被吸附,而钼酸盐以四聚物被吸附;2)低价钼酸聚合物在树脂上主要以化学作用相吸附;占据着树脂的交换基团;3)低价钼酸聚合物的吸附曲线与钼酸盐的吸附曲线有明显的差异;4)低价钼酸聚合物和钼酸盐在树脂上的吸附符合层进反应机理,传质主要为通过已吸附层离子的扩散为控制的传质过程;5)吸附有低价钼酸聚合物的树脂比吸附有钼酸盐的树脂更难解吸,且不完全;氧化剂在解吸过程中有重要作用,稀硝酸作氧化剂较好。     

吸附的多糖和丙烯酰胺对滑石浮选的影响

研究了不同聚合物在滑石表面上的吸附及其对滑石的抑制作用.所研究的两种聚合物为淀粉基多糖和合成聚丙烯酰胺,它们具有不同的分子量和官能团.测定了聚合物在滑石表面上的吸附等温线、电声电泳Zeta电位、接触角、吸附层厚度和经聚合物处理后的滑石表面的亲水性.经聚合物处理后的滑石浮选结果表明,聚合物官能团对其抑制性质有影响.讨论了滑石浮选回收率与聚合物吸附层厚度和接触角之间的三维曲线关系,结果表明,可以根据吸附层的性质而不需进行浮选试验就可预测聚合物抑制剂的效果.这个方法在筛选大量可能的抑制剂时可能是有用的.