HPAM/Cr^(3+)体系交联机理及HPAM/XL耐温抗盐性

研究了HPAM /Cr3 + 体系的交联机理 ,认为部分水解聚丙烯酰胺参与交联的基团是羧基。通过粒度分析 ,研究了交联体系的交联过程 ,提出了聚合物交联的分子球理论。利用该理论对HPAM /XL交联体系的耐温。

HPAM和AM-AMPS与水溶性酚醛树脂的成胶规律研究

在110℃、水中盐含量12124 mg/L条件下,从成胶时间、冻胶强度和冻胶稳定性三个方面研究了HPAM、AM-AMPS(AMPS质量分数30%)与水溶性酚醛树脂的成胶规律。结果表明,成胶规律与聚合物、交联剂用量及聚合物分子结构有关。当成胶液中聚合物和交联剂用量相同时,HPAM成胶时间明显低于AM-AMPS而冻胶强度高于AM-AMPS;不同聚合物与水溶性酚醛树脂形成的冻胶均存在早期脱水现象,AM-AMPS形成的酚醛树脂冻胶长期热稳定性比HPAM差。冷冻扫描电镜(Cryo-SEM)分析表明,交联密度是影响冻胶强度和稳定性的重要因素;X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(IR)分析表明,氧化降解是酚醛树脂冻胶早期脱水的主要原因,少量添加对苯二酚可以稳定冻胶结构。研究结果可为高温冻胶的开发提供指导。

HPAM/柠檬酸铝胶态分散凝胶形成条件研究

采用一种简化的实验程序测定胶态分散凝胶（ＣＤＧ）的转变压，用测得的转变压值作为评价参数，考察由ＨＰＡＭ、柠檬酸铝、硫脲、氯化钾组成的ＣＤＧ的形成条件及相对强度。所考察的形成条件包括ＨＰＡＭ的来源和浓度，柠檬酸铝和氯化钾的浓度，ｐＨ值，绝大部分实验工作在４０℃和ｐＨ＝７．０的条件下进行，用一组实验考察了温度的影响（７０℃和４０℃）。

石油磺酸盐、HPAM、pH值对蒙脱土zeta电位的影响

The effects of petroleum sulphonate, HPAM and pH value on the zeta potential of Na-montmo-（rrillonite） suspensions were investigated, and orthogonal design of experiment was used to study the effect of these factors on the zeta potential of montmorillonite suspensions when the three factors existed simultaneously. The results show that the zeta potential of montmorillonite becomes more negative with the increase of the concentration of petroleum sulphonate, that of HPAM, and the pH value. Moreover, FpH=13.3(>F0.01=9.78), FHPAM=7.73(>F0.05=4.76) and Fpetroleum sulfonate=3.05 when the three factors co-exist, thus the effect of pH value on the zeta potential of montmorillonite is the most prominent factor, the HPAM a less prominent factor, and the petroleum sulphonate is least prominent.

不同油藏温度条件下HPAM水解度与黏度变化规律

实验测定了法国SNF公司的AN913（M^-=1．72×10^7，HD=15．0％）、AN923（1．92×10^7，20．0％）、AN934（2．11×10^7，31．0％）3种聚合物在驱氧并化学稳定的浓度1．0g／L的污水溶液中，在180小时热老化过程中水解度和溶液黏度（30℃）的变化。55℃老化的溶液用矿化度2．23g／L、pH9．0的下二门油田污水配制，70℃和80℃老化的溶液用矿化度5．33g／L、pH9.1的双河油田污水配制。水解度～老化曲线表明油藏条件下HPAM的水解是典型的自阻滞反应，初期水解快速，后期减慢，最终趋于稳定；初始水解度越低则水解越快；温度越高则水解越快且不同水解度聚合物的水解曲线越接近；55℃时的水解仍很明显。溶液黏度～老化时间曲线相似但有所不同：老化初期黏度增加快，达到最高值后维持稳定（55℃和80℃）或缓慢减小（70℃）；达到最大黏度的老化时间，55℃下为100天，70℃下为60天，80℃下为30天；水解度越低则黏度增加越快；在70℃老化30天和在80℃老化5天后，AN913溶液的黏度超过AN923和AN934。以3种聚合物溶液黏度对水解度（15％～68％）作图，水解度达到～30％前黏度增大，以后大体稳定，水解度大于60％后略有下降；用HPAM水溶液结构和污水低钙镁含量（26.32mg／L）解释这一结果。讨论了HPAM水解度对油藏的适应性：在55℃的下二门油藏及70℃和80℃的双河油藏，聚合物驱中分别使用水解度25％～30％、20％～25％、15％～20％的HPAM。图7表1参14。

低浓度HPAM/AlCit体系的评价及其成胶性能影响因素研究

分别用粘度法和微孔滤膜法研究了部分水解聚丙烯酰胺 /柠檬酸铝交联体系 (CDG)的形成 ,并用微孔滤膜法研究了多元醇类物质、酚类物质、油田用缓蚀阻垢剂及油田回注水对CDG交联体系的影响。结果表明 ,粘度法不能用于评价低浓度的CDG体系交联情况 ,但可用微孔滤膜法评价 ;多元醇对CDG体系基本无影响 ;微量的酚类物质会严重影响交联聚合物的形成 ;含磷酸基团的缓蚀阻垢剂对CDG的影响很大 ;改变交联比 ,可以用油田回注水配制CDG体系 ,最佳交联比为 1 0∶1。

热缔合接枝物HPAM-g-PNIPAm的温敏增稠性能

采用流变仪与毛细管粘度计研究了热缔合接枝聚合物———水解聚丙烯酰胺-g-聚(N-异丙基丙烯酰胺)(HPAM-g-PNIPAm)盐水溶液流变特性,测定了外加盐浓度、聚合物浓度、剪切速率及接枝率和接枝链长对HPAM-g-PNIPAm温敏增稠效果的影响。结果表明,此接枝聚合物在接枝率大于4%,接枝侧链相对分子质量大于8000且聚合物质量浓度大于2g/L时具有较强的温敏增稠性,即在30～50℃水溶液中,粘度随温度的升高而增大,且增稠效果随外加盐浓度的升高而加大。

油田化学剂对低浓度HPAM/柠檬酸铝体系的影响

用微孔滤膜方法测定了油田用不同类型破乳剂 (9种 )、絮凝剂 (1种 )以及缓蚀阻垢剂 (3种 )对LPS交联体系的影响。LPS体系用HPAM(10 0mg/kg)和柠檬酸铝 (10mg/kg ,以Al3 + 计 )在清水中配成 ,化学剂加量 5 0mg/kg ,在 6 0℃反应 2天后通过平均孔径 3μm的滤膜 ,测定累计滤过时间与累计滤过体积关系曲线 ,以空白LPS和聚合物溶液为参比体系。结果表明 ,酚醛树脂类嵌段聚醚 (破乳剂 )和含磷酸基团的缓蚀阻垢剂对LPS影响很大。

一种用于深部调剖的HPAM/Cr^(3+)凝胶

由分子量4×106～7×106、水解度17.6%的聚丙烯酰胺(5～6g/L)、氧化还原体系交联剂Na2Cr2O7+NH4Cl、加入乙二醇的乳酸/丙酸/乙酸复配有机酸延缓剂组成的STP强凝胶调剖剂,其最佳成胶条件为pH值5.2,温度55℃,矿化度<7g/L,调节延缓剂用量可控制成胶时间(12～144h),适用温度为35～80℃。在3支串联高渗透率岩心和3支串联低渗透率岩心并联而成的非均质模型上,在水驱饱和油之后(合层采收率24.3%),依次用STP调剖剂封堵第一、第二、第三高渗岩心后水驱,合层采收率分别达到46.8%、62.2%和69.1%,由此得出结论:封堵深度越大,采收率提高幅度越大。讨论了有关的驱油机理。简介了2000～2001年大庆萨中开发区48井次处理半径10～20m的STP深部调剖作业的结果(成功率91.2%)。图5参5。

柠檬酸铝的合成与HPAM/柠檬酸铝弱凝胶体系的配制

考察了温度、反应时间、pH值及柠檬酸与氯化铝的比例对合成柠檬酸铝作为交联剂的HPAM/柠檬酸铝弱凝胶体系黏度的影响,结果显示最优的合成条件是:反应温度为80℃,反应时间为3h,pH约为7.0,柠檬酸与铝的物质的量比为1:2.0。采用油田污水制备了柠檬酸铝交联的HPAM/柠檬酸铝弱凝胶体系,考察了不同的配制方法对凝胶强度和稳定性的影响,发现采用自来水配制HPAM/柠檬酸铝预先交联体系,而后用污水稀释的方法可以配制出与自来水直接配制效果相当的凝胶体系。

纳米SiO2/HPAM/NaCl分散体系的稳定性、流变性及驱油性能研究

利用纳米粒度及Zeta电位分析仪、流变仪和悬滴法对纳米SiO2/HPAM/NaCl体系60℃的稳定性、流变性及油水界面张力进行了研究。结果表明,HPAM的加入使SiO2悬浮液的Zeta电位更负、粒径明显增加,静置10 d无明显浑浊现象。加入纳米SiO2后,HPAM溶液的黏度增加,耐温、耐盐和耐剪切性能得到改善。对于质量分数为0.18%的HPAM溶液,SiO2质量分数小于0.5%时,随SiO2质量分数的增加,体系的黏度、储能模量和损耗模量增加,临界线性应变减小,蠕变回复能力增强;SiO2质量分数大于0.5%时,出现了相反的现象;这是因为SiO2质量分数不同时,HPAM在SiO2表面的吸附量、吸附构型及两者之间形成的网状结构不同。纳米SiO2的加入同时强化了HPAM降低油水界面张力的性能,加入质量分数为0.2%和0.5%的SiO2后,HPAM的采收率分别提高了4.5%和6.0%。

油田用水溶性高分子聚合物(HPAM)的可生化性及降解特性研究

油田含聚污水处理过程中一个重要问题就是降低污水中COD含量,其主要原因为聚合物驱动采油技术中广泛使用的高分子聚合物提供较大COD。因此如何实现HPAM的快速降解并且对其降解机制的研究对现有油田污水处理技术有重大意义。研究主要通过从油田含聚合物污水中分离Desulfovibrio sp.JQ2菌株进行室内降解研究,采用三维荧光光谱、气质联机和核磁共振等方法进行表征分析,研究表明,聚合物的可生化性为0.149,生物降解的产物主要包括:正十六酰胺(C_(16)H_(33)N)、3-甲基-4-康醇(C_8H_(18)O)、2-甲基丁二酸异丁酯(C_(13)H_(24)O_4)。降解产物中大部分低分子量化合物除含双键、环氧和羰基的聚丙烯酰胺碎片外。降解后的产物多为短链的C-C键,其中以CH_3-CH_3-CH_3-CH_3和CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3为主。

低浓度HPAM/Cr^(3+)凝胶成胶行为影响因素的研究

研究了聚合物浓度、ｐＨ、温度及Ｃａ２＋浓度对低浓度部分水解聚丙烯酰胺（ＨＰＡＭ）凝胶成胶行为的影响。实验结果表明：随着体系中聚合物浓度的降低，成胶速度降低，所成凝胶的强度和稳定性降低，成胶的ｐＨ范围变窄。在成胶的ｐＨ范围内，ｐＨ愈高，则成胶速度愈快，所成凝胶的强度愈高，稳定性也愈好。温度增高时成胶速度加快，凝胶的稳定性变差。Ｃａ２＋浓度增大时所成凝胶的强度下降。

复合交联剂对耐温抗盐型HPAM弱凝胶性能的影响

研制以聚丙烯酰胺（HPAM）为主剂、酚醛复合物和有机金属络合物为交联剂的耐温抗盐型复合交联弱凝胶体系,并与单一交联弱凝胶体系进行性能比较.结果表明,耐温抗盐型复合交联弱凝胶体系的优选配方为：HPAM、氯化铵、酚醛复合交联剂、有机金属络合物交联剂的质量浓度分别为1000、3000、300、25mg/L;与单-交联弱凝胶体系相比,复合交联弱凝胶体系在相同矿化度盐水中成胶,其黏度是单-交联弱凝胶体系黏度的8-10倍,在相同的温度下其黏度是单一交联弱凝胶体系黏度的3-4倍,在75 ℃下老化120d,其黏度依旧能保持在初始黏度的80%以上,具有优良的耐温、抗盐性能和良好的长期稳定性.

HPAM/有机钛弱凝胶调驱剂研制

在室内研制了一种可供较高温度、高矿化度油藏深部调剖用的HPAM/有机钛弱凝胶调驱剂。考察了组成变量和环境条件对弱凝胶形成及粘度的影响 ,得到了弱凝胶的典型配方如下 (单位mg/L) ;聚合物HPAM (M=1.8×10 7,HD =2 1% ) 10 0 0 ;有机钛交联剂J(以Ti4 + 计 ) 30 0 ;交联延缓剂Y 15 0 ;稳定剂WD 5 0。用矿化度 6 .0× 10 4 mg/L ,含Ca2 + +Mg2 + 12 0 0mg/L的水配成成胶溶液 ,适用pH值范围 5 .0— 8.0 ,最佳 pH值 6 .0 ,适用温度范围 6 0—80℃ ,70℃成胶时间为 3天 ,10天时粘度达到最高值 (12 2 0mPa·s) ,180天后保留粘度 92 0mPa·s。用矿化度和Ca2 + +Mg2 + 更高的水配制的成胶溶液形成的弱凝胶粘度和稳定性下降 ,最高矿化度应低于 10 .0× 10 4 mg/L。 10 0mL典型配方弱凝胶通过填砂管流出的时间 ,为相同浓度聚合物溶液的 16倍 (80s/ 5s)。

Cr^(3+)/HPAM冻胶深部调剖剂YG102实验研究

聚合物驱后恢复水驱,含水率迅速上升,油井很快水淹。研制了Cr3+/HPAM冻胶YG102,实验表明:YG102冻胶交联时间易于控制,冻胶体系成冻时间可调(1~20d),成冻后强度高。将YG102按照先弱后强的顺序注入地层,能得到更好的驱油效果。YG102的用量存在最优值,注入相同量YG102,越早注入,所得的最终采收率会越高。

NaCl浓度对低浓度HPAM/AlCit体系流变性的影响

采用HAAKE流变仪,研究了NaCl质量浓度对低浓度部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)交联体系(HPAM/AlCit)流变性、时间效应以及粘度的影响。结果表明,当NaCl质量浓度在5～10g/l时,聚合物质量浓度为0.1g/l的交联体系在一定剪切速率下(500～1500s-1)表现出胀流性和明显的负触变性;低于或高于该NaCl质量浓度范围,体系只表现出假塑性或牛顿性,并且没有明显的负触变性。交联体系的粘度随NaCl质量浓度的增加先降低后增加,NaCl质量浓度由0.5g/l增加至20g/l,体系粘度逐渐降低;其质量浓度由50g/l增加至100g/l,体系粘度随之增加。笔者对上述实验现象的微观机理进行了初步分析。

3种交联剂与HPAM溶液交联后的调驱效果

对 3种交联剂的制备方法及与HPAM溶液的交联性能进行了室内试验。将乳酸钠、重铬酸钠、有机硫按 3∶1∶2质量比配备 ,制成有机醛 ;将重铬酸钠、氯化钴、有机硫和乳酸钠按 6∶3∶8∶2 0质量比配备 ,制备成复合金属交联剂。 3种交联剂分别加入HPAM聚合物溶液中 ,结果证明 ,在HPAM聚合物溶液中加入有机铬、有机醛和复合金属复合金属交联剂后的调驱效果好于其它 2种交联剂。复合金属交联剂适合于矿化度 30 0 0 0mg/L、温度 70℃左右的地层 ,可提高采收率近 2 7.3%。

HPAM/Cr^(3+)冻胶压裂液的低温破胶体系

HPAM/Cr3+冻胶压裂液是一种报道较少的压裂液体系,该压裂液具有增粘能力强、携砂性好、摩阻低、冻胶水化破胶后残渣少等优点。但在低温条件下,聚丙烯酰胺可控制性降解比较困难,限制了在油田上的应用。考察了破胶剂的低温破胶性能;研究了影响该压裂液的低温破胶性能的影响因素;提出了用于低温地层的破胶体系配方。该体系可在低温(30℃)下破胶。

污水配制的有机醛R交联HPAM微凝胶体系研究

系统地研究了用污水配制的有机醛R交联聚合物微凝胶体系的配方和性能。所用聚合物为M=2.0×107、水解度23%的商品HPAM,交联剂有机醛R为苯酚 甲醛预缩聚物,工业品,用TDS=5004mg/L、pH=9.1的油田污水配液,成胶溶液含溶解氧<1mg/L,加有稳定剂100mg/L。研究结果表明:聚合物浓度150～400mg/L、交联剂浓度150mg/的成胶溶液,80℃下的成胶时间为20～4d,生成的微凝胶在30℃、7.34s-1下的粘度为30～170mPa·s,在80℃老化100～150d后略有升高,200d后仅有极轻微的下降;当交联剂浓度为150mg/L时,体系中聚合物的临界成胶浓度为150mg/L,而当聚合物浓度为400mg/L时,交联剂的临界成胶浓度为50mg/L;降低溶解氧含量或增大稳定剂加量可使成胶时间缩短、微凝胶粘度升高,长期稳定性改善;随温度升高(75→90℃)同一成胶溶液的成胶时间缩短,微凝胶粘度则相差不大;随TDS增大(360→1.0×105mg/L),同一成胶溶液的成胶时间缩短,微凝胶粘度略有升高。因此,该微凝胶体系浓度低、耐温(90℃),抗盐(1.0×105mg/L),长期稳定性好,在高温高盐油藏提高采收率中有良好应用前景。表5参7。