交联聚合物溶液的热稳定性

 采用黏度法、核孔膜过滤和动态光散射(DLS)法, 研究了高相对分子质量、低浓度的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)反应所形成的交联聚合物溶液(LPS)的热稳定性、HPAM降解后与AlCit反应所形成的体系的封堵性能及降解机理. 结果表明, 在较低温度下(40～60℃), HPAM与 AlCit反应所形成的LPS能够长时间地稳定存在, 对1.2μm的核孔膜有很好的封堵效果. 而在较高温度下(70～110℃), 所形成的LPS很快降解, 不能对核孔膜形成有效封堵; 温度越高, 降解速率越快, 对核孔膜的封堵性能越差. LPS高温降解后封堵性能下降的原因是LPS中交联聚合物线团(LPC)尺寸变小, 平均表观流体力学半径从降解前的292nm减小到39.9nm左右. HPAM高温降解后与AlCit反应所形成的交联体系不能对1.2μm的核孔膜产生有效封堵.     

交联聚合物溶液的热氧降解研究

交联聚合物溶液(LPS)是一种对多孔介质具有特殊封堵性能的深部调剖剂,在油藏高温条件下,其稳定性对调剖效果具有重要影响.用黏度法、核孔膜过滤和动态光散射(DLS)法,对交联聚合物溶液的热氧降解稳定性和部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)热氧降解后与柠檬酸铝(AlCit)反应所形成的体系的封堵性能及降解机理进行了研究.结果表明,HPAM与交联剂AlCit反应形成的LPS的热稳定性较差,热氧降解作用会使LPS的封堵性变差,封堵能力减弱.HPAM稀溶液在90 ℃下降解不同时间后与AlCit反应,所形成的LPS封堵能力随降解时间的增加而减弱,最终不能对1.2 μm核孔膜形成有效封堵.LPS和HPAM热氧降解后形成的LPS的封堵性能下降的原因是热氧降解使得LPS中交联聚合物线团(LPC)尺寸和HPAM中高分子线团的尺寸变小.     

盐度对交联聚合物溶液性质的影响

采用核孔膜过滤和动态光散射手段，研究了盐度对部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)交联反应过程的影响以及所形成的交联聚合物溶液线团(LPC)的大小。结果表明，HPAM与AlCit反应所形成的交联聚合物线团对1．2μm核孔膜的封堵程度与其反应时间有关。随着NaCl含量的增加，交联聚合物溶液(LPS)对1．2μm核孔膜的封堵程度先增加后下降，且存在一最佳值。HPAM与AlCit交联后形成的交联聚合物线团尺寸比相同条件下形成的HPAM线团尺寸小．并随着盐度的增加而减小。     

交联聚合物溶液液流转向作用机理研究

 摘要：用并联岩心驱替实验及毛玻璃可视模型和微观可视模型，研究了部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）与交联剂柠檬酸铝（AlCit）反应所形成的交联聚合物溶液（LPS）在不同孔隙介质中的液流转向作用。结果表明，HPAM与AlCit反应所形成的交联聚合物溶液能够封堵高渗透岩心，使后续注入液转向低渗透的含油层，并将其中的原油采出，起到增加波及体积和提高原油采收率的作用。毛玻璃可视模型可模仿地层孔隙介质，通过它可直观、实时地从宏观上观察水驱过程中的指进、LPS驱过程中的液流转向作用。而通过微观可视模型，可清楚地观察到LPS驱后同向流动的粗细不均匀的孔道中，小孔道中的剩余油减少的现象，比较直观地证明了LPS的液流转向作用。     

交联聚合物溶液的剪切稳定性

采用核孔膜过滤和动态光散射法,研究了高相对分子质量低浓度的部分水解聚丙烯酰胺与柠檬酸铝反应所形成的交联聚合物溶液的剪切稳定性及降解机理.结果表明,随着剪切速率的增加,交联聚合物溶液对孔径为1.2μm的核孔膜的封堵能力降低,但仍能对孔径为0.4μm的核孔膜形成有效封堵.交联聚合物溶液受剪切作用后封堵性能下降的原因是体系中的交联聚合物线团粒径和部分水解聚丙烯酰胺分子线团粒径受剪切作用后变小,不能对核孔膜形成有效封堵.     

稳定剂对交联聚合物线团形态的影响

采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱法及低压差微孔滤膜法等手段，考察了低浓度下部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)在60℃、m(HPAM)／m(Al^3 )=20、NaCl质量分数2000mg／kg、稳定剂存在下所形成的交联聚合物溶液(LPS)中交联聚合物线团(LPC)的微观形态及其封堵性能。结果表明，加入稳定剂的LPS体系中的基础粒子仍然是纳米尺寸的球形LPC，但稳定剂的种类会影响LPC的尺寸和聚集形态，并有助于改善其封堵效果。在SEM观测LPC形态实验中，在除尘与自然干燥条件下制作干片，同时为更好地观测LPC微观形态，在体系中加入少量NaCl。     

评价低浓度交联聚合物的新方法

提出了一种快速有效评价交联聚合物溶液(LPS)的新方法,即用微孔滤膜模拟油藏的微孔介质,以LPS通过微孔滤膜的能力对其形成机理及封堵性能进行评价。考察了在聚铝比确定的情况下,HPAM的相对分子量以及矿化度对LPS封堵性能的影响。结果表明,随着HPAM的相对分子质量的增大,HPAM与柠檬酸铝AlCit反应的时间增加;不含有电解质同样可以对多孔介质形成有效封堵,但其封堵效果与含有适量电解质的LPS体系相比较差;LPS对微孔滤膜的封堵程度随反应时间的增加而增加,当达到一定反应时间后体系趋于稳定。     

盐浓度对交联聚合物溶液剪切增稠现象的影响

交联聚合物溶液（LPS）是一种新型调剖剂,LPS在油藏中的流动特性是影响其调剖效果的关键因素之一。采用奥式黏度计模拟油藏中多孔介质的剪切作用,研究了在不同盐质量浓度范围内,重复剪切作用下LPS流动特性的变化,并结合流变学理论,分析了重复剪切作用下LPS剪切增稠现象与LPS中线团（LPC）分散状态间的关系。实验结果表明,在一定NaCl质量浓度范围内,随着NaCl质量浓度的增加,反应到一定时间的LPS会发生剪切增稠现象,且出现剪切增稠所需的反应时间随NaCl质量浓度的增加而缩短。此现象反映出盐质量浓度的提高增加了聚合物与交联剂间发生分子内交联的比例和LPC的数量,为研究低质量浓度聚合物交联体系的交联过程提供了一种简单可行的新方法。     

交联聚合物溶液的热氧化及剪切安定性对其封堵性能的影响

 摘要：采用核孔膜过滤和动态光散射(DLS)法,研究了高相对分子质量、低浓度的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)反应所形成的交联聚合物溶液(LPS)的热氧化及剪切安定性对其在油藏深部调剖封堵性能的影响及其原因。结果表明,HPAM与AlCit反应所形成的LPS在90℃下热氧化降解24h后,对0.4 m 和1.2 m核孔膜不能形成有效封堵,降低过膜压力也不能改善其封堵性能。LPS经剪切降解后对1.2 m的核孔膜不能形成有效封堵,但对0.4 m的核孔膜能形成有效封堵;降低过膜压力能够增大对1.2 m核孔膜的封堵性能。LPS中交联聚合物线团(LPC)尺寸变小及HPAM与AlCit之间交联点的破坏分别是热氧化和剪切降解造成封堵性能下降的原因。     

交联聚合物溶液与聚合物溶液的特性差异

采用光学显微摄影、动态光散射和核孔膜过滤等方法，研究了低浓度部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)形成的交联聚合物溶液(LPS)中交联聚合物线团(LPC)的形态、尺寸、变形性等特性。结果表明，LPC与聚合物线团(PC)相比，在形态、尺寸、变形性能等方面存在明显差异。干燥后的LPS样品中，LPC为球形，PC的形状不清晰。低于某一临界质量浓度(0．200～0．300g／1)时，LPC尺寸略小于PC；高于此浓度后，LPC的尺寸始终大于PC。HPAM／AlCit交联体系的临界质量浓度(0．280g／1)略高于聚合物溶液的临界交叠质量浓度(0．250g／1)。由于分子内的交联作用，与PC相比，LPC的剪切变形能力和水化变形能力有限，LPC较强的抗剪切变形特性使其具有特殊的封堵多孔介质的能力。     

交联聚合物溶液深部调驱先导试验

聚丙烯酰胺柠檬酸铝交联聚合物溶液(LPS)深部调驱先导试验结果表明,低浓度的交联聚合物溶液可以堵塞聚合物驱、水驱形成的水通道,提高注水井的注入压力,起到深部调剖、液流改向的作用,使驱替液进入聚合物驱、水驱未波及的含油层(层内或层间),增加生产井的产油量,降低含水率,进一步提高聚合物驱油藏的采收率。LPS深部调驱技术可作为聚合物驱的接替技术用于聚合物驱后油田的开发.     

新型聚合物溶液的微观结构研究

采用显微、动态光散射和流变测定技术研究了梳形聚合物(CP)、疏水缔合聚合物(HAP)和聚丙烯酰胺(HPAM)溶液的微观结构。HPAM样品和CP样品单个水化分子的水动力学半径主要呈正态分布在10~100nm范围内。聚合物分子在溶液中是无序分布,形成粗细不均的网络骨架。大部分网络骨架不是由单个聚合物分子形成,而是由聚合物分子聚集体形成。在一定条件下才能出现较为有序的网络骨架结构,产生某种符合分形特性的自相似性。网络骨架既对溶液本体有支撑作用,又吸附和包裹大量水分子产生形变阻力。形成的网络结构越完善,增粘能力将越强。溶液中的盐份为非均匀分布,在聚合物分子上带电基团附近富集后形成浓度梯度。多种表面活性剂能造成HAP分子卷缩,聚集程度过大,聚合物分子吸附和包裹水分子的数量急剧减少,使HAP溶液粘度大幅度下降。另外,多孔介质孔喉可造成HAP分子结构的破坏,使增粘能力损失。     

超高分子量缔合聚合物溶液的流变特征及微观结构研究

超高分子量缔合聚合物比普通缔合聚合物具有更高的分子量和更小的缔合度,因此具有不同的增黏性、黏弹性和微观结构。选择了相对分子量500万的普通缔合聚合物和相对分子量1 900万的超高分子量缔合聚合物溶液,通过渗流黏度测试装置和安东帕流变仪对其进行了渗流黏度、黏弹性测试。结果表明,超高分子量缔合聚合物通过自身的高分子量和分子链间相互缔合的协同作用,在多孔介质渗流中能形成更高的渗流黏度,在稳态剪切条件下具有更高的威森伯格数;通过冷冻蚀刻扫描电镜对超高分子量缔合聚合物溶液的微观结构观测表明,相对于普通缔合聚合物,超高分子量缔合聚合物溶液链与链间能形成更加紧密的网状结构;驱油实验研究表明,超高分子量缔合聚合物具有比普通缔合聚合物更好的驱油性能。     

Influence of dissolved oxygen content on oxidative stability of linked polymer solution

The influence of dissolved oxygen content on the oxidative stability of a linked polymer solution(LPS) was studied by micro-filtration,dynamic light scattering and viscosity measurements.The results showed that at the same temperature,the degree of the oxidative degradation of the LPS increased and the rapidity of the oxidative degradation was accelerated with the increase of the dissolved oxygen content.Consequently,the size of linked polymer coils(LPCs) of the LPS became small,and the plugging capability of the LPS decreased.At a fixed content of dissolved oxygen,with increasing degradation temperature,almost the same results were observed,namely,an increased degree of oxidative degradation,accelerated rapidity of the oxidative degradation and decreased plugging capacity,with decreased oxidative stability of LPS.At 90 oC,in the presence of oxygen,LPS lost its plugging capability after having been degraded for a period of time.But at 40 oC,LPS with low dissolved oxygen content could be stable for a long time.The decreased plugging ability of LPS after oxidative degradation is mainly caused by the decreased size and number of the LPCs due to the breaking of hydrolyzed polyacrylamide(HPAM) molecule segments and the structural changing of HPAM molecules.     

交联聚合物微球分散体系的流变性

用HAAKE RS600型流变仪研究了交联聚合物微球分散体系的流变性及其时间效应.结果表明,质量浓度为100mg/L的交联聚合物微球在40℃下恒温溶胀10d时,其流变性与相同条件下低浓度部分水解聚丙烯酰胺溶液的流变性不同.交联聚合物微球分散体系在中等剪切速率(335～1380s-1)时表现为胀流性,在低剪切速率(60～335s-1)时表现为假塑性,在高剪切速率(1380～1600s-1)时表现为近似牛顿性.而相应的部分水解聚丙烯酰胺溶液只表现为轻微的假塑性.交联聚合物微球分散体系具有时间效应,表现为负触变性(震凝性),而部分水解聚丙烯酰胺溶液的流变性没有时间效应.     

交联聚合物驱数学模型研究

在现有交联聚合物驱油机理和地下调剖研究成果的基础上，结合常规聚合物驱数值模拟方法，建立三维三相七组分交联聚合物调剖的数学模型。模型中不仅考虑了聚合物的各种物化现象，还对聚合物和交联剂在地下交联反应后，产生交联聚合物的物化反应、吸附滞留机理以及凝胶封堵高渗层的情况等进行了系统的研究。     

Determining the Particle Size of Asphaltenes

Abstract

Study of heavy organics and their behavior is of great importance while occurrence of their deposition in production and processing of hydrocarbon fluids. The physical properties of heavy organics, especially asphaltenes, have been a subject of controversy for several years. The aim of the present work is to determine and measure particle size of asphaltenes. Several mixtures of crude oil and n-heptane were prepared with various dilution ratios (R_v ). Two different techniques were employed to determine and measure the particle size of asphaltenes. The first was utilizing an OLYMPUS BX60, a polarizing microscope with an appropriate magnification, and the second was using high-resolution scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction techniques. The results revealed that the size of asphaltene particles is in the range of 1–4 μm for each mixture, regardless of its n-heptane content. Although the quantity of deposited asphaltene was increased by increasing the concentration of n-heptane in mixture, the particle size of asphaltene was independent of the n-heptane concentration.     

疏水缔合水溶性聚丙烯酰胺的溶液结构的研究

应用流变学方法及扫描电镜,环境扫描电镜手段对疏水缔合聚烯酰胺和传统的超高分子量部分的水解聚丙烯酰胺进行了对比研究。结果表明,在相同浓度的条件下,前者的增粘能力远大于后者。其原因在于前者通过疏水缔合作用在溶液中形成了三维网络状结构。在不同浓度和不同放大倍数的条件下观察到的溶液结构具有一定的自相似性,说明该疏水缔合水溶必聚合物的溶液结构具有一定的分形特性。