基于图对比学习网络的碳捕集利用与封存过程临界物性预测

针对获取化合物临界温度(T_(c))的传统实验和计算方法成本高的问题,将图对比学习(GCL)算法应用于原油组分T_(c)的预测中,结合现有的Tc数据集与补充的原油组分相关数据比较了GCL算法和传统计算模型区别。计算结果表明,GCL算法可捕捉图结构中的节点和边特征,同时对训练数据量要求较小,适用于分子性质预测;GCL算法具有更高的预测准确度,同时调整分子二维和三维结构编码可对GCL的预测性能起到提升的效果。

部分交联聚丙烯酰胺的合成机理

采用水溶液聚合合成出一种新型部分交联结构的聚丙烯酰胺。通过实时红外追踪、二维红外相关光谱分析和动态流变测试,揭示了由三官能度功能单体形成支化结构的反应历程和交联反应受动力学控制的独特机理。因支化活性链端偶合终止形成部分交联聚丙烯酰胺的反应,受急剧增大的体系黏度的影响,使支化活性端链的运动受到不同程度的抑制,耦合终止难以发生,部分支化链得以保留。这为深入理解部分交联的聚丙烯酰胺结构的形成机理和有效调控部分交联聚丙烯酰胺的支化和交联的比率提供了依据。

通过聚合物水溶液流经滤膜的流出曲线计算不溶凝胶含量的方法

本文对聚合物水溶液在通过多孔滤膜时的流动行为进行了数学分析,进而建立了一套在恒压模式下聚合物溶液通过多孔滤膜时的流动曲线分析方法,得到了聚合物水溶液中≥滤膜微孔可封堵尺度的不溶凝胶含量,可以有效评价聚合物溶液的溶解性和均匀性。与传统的过滤因子测试方法相比,该方法获得的参数与溶液的均匀性和滤膜孔径相关,排除了其他测量条件的影响,同时有更高效的测试效率。对于三次采油中大量使用的驱油剂聚丙烯酰胺,本文设计的方法能有效评价其中不溶凝胶含量。通过该方法计算也可以得到过滤因子与对应的不溶凝胶含量的关系曲线,计算发现,驱油剂用聚丙烯酰胺的通用行业标准中的过滤因子1.5对应溶液中的不溶凝胶含量应在0.4%左右。

白炭黑原位复合聚丙烯酰胺水凝胶的流变行为与次级网络

采用水溶液聚合法以过硫酸钾为引发剂,丙烯酰胺为主要单体,聚乙二醇双丙烯酸酯为交联剂,与不同类型和不同添加量的白炭黑原位复合,合成制备出交联型和线型的两类复合聚丙烯酰胺凝胶,并获得了在50 000 mg/L的高矿化度盐水中吸水30倍后弹性模量达100 Pa以上的聚丙烯酰胺水凝胶。采用高级流变仪证实了白炭黑与聚丙烯酰胺形成的次级网络的存在,通过对比不同类型白炭黑和不同白炭黑填充量对聚丙烯酰胺水凝胶流变性能的影响,发现白炭黑填充形成的次级交联网络对聚丙烯酰胺水凝胶的模量和损耗角正切的影响规律,通过与合成的无化学交联的白炭黑原位复合聚丙烯酰胺模型化合物对比和FTIR分析,揭示了白炭黑次级网络对水凝胶的增强机理。

白炭黑原位复合聚丙烯酰胺水凝胶的合成及次级网络对流变行为的影响

采用水溶液聚合法,通过丙烯酰胺与白炭黑原位复合,制备出复合聚丙烯酰胺凝胶。采用高级流变仪和红外吸收光谱证实了白炭黑与聚丙烯酰胺形成的次级网络的存在,通过对比不同白炭黑填充量和不同吸水倍数对聚丙烯酰胺水凝胶模量、损耗角正切、零切黏度和流动指数的影响,发现白炭黑的加入对聚丙烯酰胺凝胶力学性能的贡献,随着白炭黑用量在0%～3%范围内增加,凝胶交联密度增大,弹性增强,流动性降低。当亲水型白炭黑T40用量在3%时,水凝胶的弹性模量在0.1 Hz时达100 Pa,而疏水型白炭黑H2000填充的水凝胶在0.1 Hz时弹性模量小于0.1 Pa,确切反映了次级网络的明显影响。

聚丙烯酰胺微球的制备方法及其在油田调剖封堵中应用的研究进展

综述了聚丙烯酰胺微球的制备方法,包括反相乳液聚合法、反相微乳液聚合法、分散聚合法及反相悬浮聚合法。分析了各种方法的特点、影响聚合的工艺条件及所得聚丙烯酰胺微球的性能。介绍了聚丙烯酰胺微球在油田调剖封堵中的应用,不同粒径的聚丙烯酰胺微球适用于不同渗透率的油藏。未来的研究应加强数值模拟和分子设计以缩小聚丙烯酰胺微球在实验室研究与现场应用的差距。

预交联共聚物驱油剂高温高盐环境下长期耐老化机理研究

由AM、DMAM及一种支化单体合成了在水中可形成非均相溶液的预交联共聚物,以相同条件下合成的AM均聚物为对比剂,考察了该共聚物作为驱油剂在温度85℃、盐度30 g/L水溶液中老化3个月后流变性能变化。1 g均聚物和共聚物在100 mL盐水中的溶液,老化前表观黏度分别为1.013和0.604 Pa.s,老化后分别为0.576和1.830 Pa.s;老化后的均聚物和共聚物水解度分别由15.3%和13.2%增至49.7%和42.6%;70℃下在测试频率范围内,老化前后共聚物的G′和G″均高于均聚物,老化后共聚物G′和G″曲线相交点频率增大,即共聚物溶液的弹性大于均聚物;70℃下在测试剪切速率范围内,老化后共聚物溶液的黏度降幅明显小于均聚物,黏度保留率基本上随剪切速率增大而增大。根据以上实验结果并结合核磁共振图谱,认为该共聚物的耐老化机理,一是聚合物分子线团的适度交联,二是DMAM单元阻止相邻酰胺基催化水解作用。推荐该共聚物用作高温高盐环境的驱油剂。

骨修复用聚磷酸钙/壳聚糖复合材料的合成及其细胞相容性

采用自行设计的悬浮液热分散复合法，用硬脂酸（Sad）作为致孔剂，通过复合-沉析-浸溶-漂洗-干燥的工艺制备大孔聚磷酸钙／壳聚糖（CPP／CS）复合材料棒材。将复合悬液滴入凝固液中，经浸泡-漂洗-干燥的工艺制备CPP／CS微孔复合材料颗粒。用红外光谱及扫描电镜对复合材料进行了表征。实验表明，合成的复合材料中CS的氨基和CPP的P=O基生成了氢键，其形态结构致密均匀，大孔复合材料棒材的孔径为50～300μm，孔隙率为71．13％；微孔复合材料颗粒的孔径为10～100μm，孔隙率为40．76％。研究了2种工艺不同配比复合材料的细胞相容性，发现：大孔复合材料棒材的细胞相容性比微孔复合材料颗粒好，复合材料中随着CPP含量的增加，细胞相容性增加，当复合材料中CPP和CS的质量比为7／3时，复合材料的细胞相容性较好。CPP与CS复合可以提高其压缩强度，原料质量配比为CPP／CS=7／3时，复合材料的强度最高。

二价阳离子对疏水缔合聚合物溶液性能的影响

利用黏度测试、拉伸流变测试和过滤因子测试考察了二价阳离子对疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)溶液黏度、拉伸行为和溶液均匀性的影响。实验结果表明,钙镁离子对HAPAM溶液黏度的影响没有明显规律;缔合温度随总矿化度(TDS)的增大而下降。固定Na Cl含量时,随ρ(Ca^(2+)+Mg^(2+))的增大,缔合温度下降;固定TDS时,随ρ(Ca^(2+)+Mg^(2+))的增大,缔合温度升高。当Na Cl含量不变时,加入钙镁离子会使溶液的弹性降低,ρ(Ca^(2+)+Mg^(2+))=7 000 mg/L时,HAPAM溶液弹性较好。TDS不变时,ρ(Ca^(2+)+Mg^(2+))较低的HAPAM溶液弹性较小。溶液中的微凝胶含量影响溶液的流动性能。HAPAM溶液适合的油藏条件为:温度高于80℃、TDS在120 000~200 000 mg/L范围内、钙镁离子总量不高于10 000 mg/L。

驱油用疏水缔合聚合物临界缔合浓度的性能研究

对自制的用于高温高盐油藏驱油用疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)处于临界缔合浓度(CAC)上下的两个浓度的溶液进行了各项性能评价对比。结果表明,该HAPAM在高于CAC之上表现出优异的性能:当NaCl溶液质量浓度从70 000 mg/L增长到200 000 mg/L时,聚合物溶液的黏度增长30倍,在180 000 mg/L模拟盐水中,90℃时的黏度是30℃时的6.2倍,显示出良好的耐温抗盐性;在变剪切实验中显示良好的剪切恢复性;流变学研究表现出具有明显的黏弹性;岩心实验结果表明,高于CAC的聚合物注入压力传播更均匀。

丙烯酰胺反相细乳液聚合

采用反相细乳液法,以白油为连续相,失水山梨醇单油酸酯/聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯为乳化剂,一种聚合物型乳化剂(聚异丁烯琥珀酸酯与山梨醇油酸酯的混合物)作为助稳定剂,通过正交实验确立了基本乳液体系,考察了微乳化工艺中转速变化、乳化剂体系组成、浓度及单体含量对聚合产物稳定性的影响,并研究了不同单体浓度和聚合时间等聚合工艺对微球粒径及分布的影响。结果表明,复合乳化剂含量为3.0%,转速为10 000 r/min下乳化20 min,在单体浓度55%,亲水疏水平衡值(HLB值)为5.5,采用氧化还原引发体系,聚合时间为6 h时,可以得到固含量35%以上、粒径数百纳米的长期稳定的亚微米级聚丙烯酰胺微球乳液。

CS/CPP复合骨修复材料合成及其降解可控性探索

采用自行设计的悬浮液热分散复合法,通过复合-沉析-浸溶-漂洗-干燥的工艺过程,用硬脂酸(Sad)作为致孔剂,合成出了不同配比的用于骨修复的多孔壳聚糖(CS)/聚磷酸钙(CPP)复合组织工程材料。用傅立叶红外光谱(FTIR)及扫描电子显徽镜(SEM)对复合材料进行了表征。重点研究了CS的分子质量、CS的脱乙酰度、CPP的粒径等条件对CS/CPP降解性能的影响。结果表明,复合材料中CS的-NH_2和CPP的P=O生成了氢键,材料形态结构致密均匀,孔径为50～300μm,孔隙率为71．13%,能够满足组织工程骨修复材料对孔径和孔隙率的要求;CS的相对分子质量为42万、CPP的粒径为501μm、脱乙酰度75．56%时,所得复合材料的降解速率最快; CS降解速率最快,CPP降解速率最慢,复合材料的降解速率居中,随着CS含量的增加,复合材料的降解速率增加,与CS复合可以增加CPP的降解速率。对CS和CPP来说,悬浮液热分散复合法是一种可行的复合方法。

适用于高温高盐油藏的驱油用疏水缔合聚合物室内研究

针对油田高温高盐的油藏特点,设计并合成了含长链烷基疏水单体及磺化基团的阴离子型结构驱油用疏水缔合聚合物(HAP)。室内评价结果表明,该聚合物常温速溶、溶液均一性好;在90℃、180 000mg/L矿化度下具有优良的耐温抗盐性能、黏弹性及老化稳定性;流变及岩心注入均显示良好的抗剪切性能;在HAP聚合物溶液中通过添加胶束聚合用的表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(T),可以形成混合胶束,用来调节聚合物的缔合强度;渗流实验表明,该疏水缔合聚合物溶液注入性良好,并且具有较高的阻力系数和残余阻力系数,显示出较强的流度控制能力。驱油实验表明,采用聚合物-驱油表面活性剂段塞式注入可以提高采收率13%以上。以上评价结果显示该疏水缔合聚合物有望用于高温高盐油藏的流度控制,以聚合物/表面活性剂二元复合驱的形式驱油具有良好的提高采收率能力。

以流变数据预测粘弹性颗粒驱油剂在多孔介质中运移时的平衡压力

基于如何不通过复杂的渗流实验粗略预测部分交联聚丙烯酰胺(PCPAM)的驱油性能,结合系统的流变试验和渗流实验的数据分析,发现聚合物溶液在流经填沙管时,填沙管的压差大小与聚合物溶液初始模量有关。文中通过Maxwell模型推导了平衡压力和流变性能的关系,再经过拟合得到PCPAM在多孔介质中的渗流模型。由此证明,可以由流变仪的平板模式在一定板间距下PCPAM样品的弹性模量G′等流变量据来衡量和预测聚合物溶液在多孔介质内的流动行为,进而有效评估新型驱油剂的驱油效果。

DSC研究高吸水树脂吸水性能与分子结构的关系

以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为共聚单体合成了聚丙烯酸-丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(PAA-AM-AMPS)三元共聚物高吸水树脂.利用茶叶袋法测定了其最大吸水倍率,通过差示扫描量热仪(DSC)测定并比较了含水量为50%,75%和91%的各种水凝胶的自由水和结合水含量.结果表明在蒸馏水和生理盐水中高吸水树脂的最大吸水倍率分别为1900g/g和185g/g,共聚物的结合水含量随着AMPS和AA含量增加及AM含量的减少而增大;在0.9%生理盐水中,结合水含量随着AMPS和AM含量增加及AA含量的减少而增大,共聚物和均聚物高吸水树脂的最大吸水倍率呈现出与结合水含量相同的变化规律.

交联聚丙烯酰胺微球的合成及性能评价

采用反相乳液聚合法制备了纳微米交联聚丙烯酰胺微球，利用扫描电子显微镜和激光粒度仪对所制备的微球进行表征，并分别考察了乳化剂的种类和配比、乳化搅拌速率对聚合体系稳定性的影响，以及交联剂的加量、离子化程度对微球封堵性能的影响。结果表明：交联聚丙烯酰胺微球球形完整，平均粒径在400nm左右；Span80／Tween80复合乳化剂的HLB为5．3时，聚合体系最稳定；乳化速率大于1200r／min时，稳定性明显提高；交联剂加量越多，长期稳定性越好；离子化程度控制在15％～20％之间为佳。

反相乳液聚丙烯酰胺的合成及其在油田上的应用

综述了反相乳液聚合法的特点、反相乳液聚丙烯酰胺的制备及影响因素,介绍了反相乳液聚丙烯酰胺在油田上的应用,并对油田用反相乳液聚丙烯酰胺的应用前景和发展方向进行了展望。

人工神经网络在材料开发中的应用研究进展

介绍了人工神经网络(ANN)的发展历程、模型特性与分类,以及反向传播(BP)神经网络模型及其改进算法,重点论述了ANN在高分子聚合反应过程和质量控制、成型加工工艺设计与条件优化、材料使用与服役性能预测方面的应用进展,以及在辅助性能表征与分析等方面的应用研究状况,并指出了ANN在未来新材料开发中应用的发展方向和亟待解决的问题。

含环氧乙烷/环氧丙烷功能侧链聚合型大分子表面活性剂的溶液与界面性能的Mesodyn模拟

采用Mesodyn模拟,对含有环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)功能侧链及不同侧链分布结构的聚合型大分子表面活性剂(聚表剂)溶液性能及其在油水界面上的分布进行了研究。模拟结果表明,当EO链和PO链分别位于聚表剂主链两侧时,聚表剂在油水界面上的排布更有序,界面性能更好;当EO链和PO链位于聚表剂主链同侧时,聚表剂在油水界面上排布有序程度较低,界面性能较弱;在功能侧链长度相同的情况下,聚表剂的功能侧链结构对聚表剂的亲油功能侧链形成分子间缔合及其增黏性能影响较小。

HAPAM/NP-10复配溶液在高温高盐下的溶液性质及复配结构

在总矿化度180 000 mg/L、温度85℃条件下,考察了自制疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)/非离子表面活性剂(NP-10)复配溶液的黏度与拉伸流变行为,并研究了NP-10对HAPAM溶液流变性能的影响及复配结构的变化。实验结果表明,NP-10的加入对溶液黏度几乎没有影响,但对溶液弹性影响很大,将疏水单体(AMCn)质量分数1%的HAPAM配制成为质量浓度1 000 mg/L的溶液,并逐步提高NP-10的浓度,在ρ(NP-10)≤1 000 mg/L时,溶液表现出假塑性流体的特性;ρ(NP-10)=500 mg/L时,弹性最大;ρ(NP-10)≥1 500 mg/L时,溶液的假塑性逐渐消失,流变性能更趋近于牛顿流体;NP-10与HAPAM复配溶液的结构变化主要与溶液中AMCn及NP-10的含量有关,当AMCn与NP-10的质量比在1∶50及1∶150附近时,HAPAM与NP-10的复配结构发生明显转变。