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。

HPAM/AlCit交联体系研究

文章研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)的交联反应。通过黏度测量研究出AlCit和HPAM的浓度作为反应的影响因素,并通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)揭示了HPAM的交联基团。研究表明,AlCit与HPAM的羧基发生交联反应。交联过程分为两个阶段:缓慢触发阶段和快速交联阶段。与这两个阶段相对应的是AlCit与水之间的旧配位键断裂,以及AlCit和HPAM的羧基之间的新配位键形成。AlCit和HPAM的浓度是交联反应的重要影响因素。作为交联剂,较高浓度的AlCit会导致过度交联,从而形成刚性交联聚合物并降低黏度。然而,如果AlCit的浓度较低,交联反应将不充分。此外,交联体系还存在临界HPAM浓度,只有在临界浓度以上,交联体系才能充分反应。

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。

HPAM/AlCit体系交联聚合物反应的^(27)Al核磁共振研究

用2 7AlNMR谱、自旋 -晶格弛豫时间结合数字拟合方法研究了 pH值对柠檬酸铝(AlCit)水溶液中络合物结构及组成的影响 ,研究了部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM )与柠檬酸铝(AlCit)形成的低聚合物浓度交联体系中 ,当HPAM与AlCit配比改变时及体系总浓度改变时铝络合物的结构及组成的变化 ,研究结果表明 :在所研究的配比范围内 ,聚丙烯酰胺作为配体 ,首先进攻柠檬酸铝中的由水分子作配体的位于高场的Al。

HPAM/AlCit胶态分散体系段塞驱油试验

采用部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和柠檬酸铝(A lC it)合成了可用于油田高含水期段塞驱油的部分水解聚丙烯酰胺/柠檬酸铝胶态分散体系(HACDS)。利用人造岩心和岩心流动实验装置进行了HACDS段塞驱油试验研究。研究结果表明,注入HACDS段塞后,水驱压力明显升高;HACDS段塞可以在水驱油的基础上进一步提高原油采收率10个百分点以上,并可降低采出液含水率;HACDS重复驱油有效,但提高采收率效果变差;成胶时间对HACDS段塞驱油效果有一定的影响;HACDS中的HPAM浓度要与岩石的渗透率相匹配。该研究对于进行胶态分散体系驱油现场试验具有指导意义。

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。

CMC/AlCit/GDL防灭火凝胶的流变性能及本构方程研究

采用安东帕流变仪对CMC/AlCit/GDL防灭火凝胶交联体系进行时间扫描以及粘弹性测定,考察了各组分浓度对凝胶流变性能的影响,计算了不同时刻下流变模型的相关参数及其本构方程。结果表明,随着温度的升高,G′和G″均呈现出逐渐下降趋势;在实验范围内,CMC浓度变化对体系粘度影响最大,AlCit次之,GDL影响最小;CMC/AlCit交联体系随着剪切速率的增大,其粘度急剧下降,属于屈服假塑性流体;此外,建立了表观剪切力-剪切速率之间关系的本构方程。

非光滑管路中HPAM溶液减阻与流变性关系研究

通过研究不同分子量、不同浓度的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液的流变性能,并测试其在大型摩擦阻力测试装置中的压差,探究聚合物浓度、聚合物分子量等因素对HPAM溶液在非光滑管路中减阻性能的影响。结果表明,在实验条件范围内,聚合物分子量增大,溶液的减阻率先降低后升高;聚合物的浓度增大,溶液的减阻率降低。通过计算得到了HPAM溶液在内径为0.46 cm非光滑管路中流动时的摩擦阻力系数f和广义雷诺数Re并与HPAM溶液流型参数n相关联,建立了表征非光滑管路中聚合物溶液摩擦阻力系数新方程,同时建立了聚合物溶液摩擦阻力系数f与广义雷诺数Re、减阻率DR与广义雷诺数Re的经验关系,便于HPAM溶液的工程应用。

微纳米气泡对HPAM溶液黏度保留率及结构的影响

海上油田聚合物驱配液过程产生的微纳米气泡氧化降解会造成聚丙烯酰胺(HPAM)黏度损失。分析了不同充气条件下HPAM溶液黏度保留率的变化规律,并结合动态激光散射、生物显微镜、红外光谱等技术研究了驱配液过程中微纳米气泡对HPAM溶液结构的影响。结果表明,以空气为气源,用微纳米气泡发生器循环20 min后的模拟矿化水配制的HPAM溶液黏度保留率下降幅度最大,黏均相对分子质量也最低。这是由于氧气与溶液中的HPAM分子发生化学反应,出现了氧化降解现象,含有空气的微纳米气泡增大了溶液中氧气的溶解度并产生了羟基自由基(·OH),导致黏度保留率降低;不充气时,由于机械剪切作用HPAM溶液在配制过程中也会产生微纳米气泡,但溶液质量浓度过大,不利于微纳米气泡的分散,从而减缓了黏度保留率的降低幅度;微纳米气泡在溶液中的稳定时间比大气泡更长,且会影响聚合物的粒径分布,使其平均粒径增大,粒径分布不均匀。

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.

聚丙烯酰胺水溶液的分子动力学模拟研究

为模拟实际选煤过程中产生的含聚污水,采用分子动力学的方法,选择COMPASS II力场,分别对含非离子型聚丙烯酰胺(NPAM)的水溶液体系和含阴离子型聚丙烯酰胺(HPAM)的水溶液体系进行模拟。通过分析聚合物的平衡构象、均方位移曲线、径向分布函数、扩散轨迹及均方回转半径等,进一步探究聚丙酰胺(PAM)水溶液的微观结构与高分子溶液性质的关系。研究结果表明:NPAM在溶液中形成疏水内核球体而悬浮,而HPAM在溶液底部聚集;含HPAM的水溶液中水分子比含NPAM的水溶液中水分子扩散系数较大;HPAM表面与附近水分子作用数较多,形成强氢键;HPAM在溶液中水分子位移和活动范围都比NPAM中水分子大;在水溶液中NPAM比HPAM更好地舒展。

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。

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。

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。

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.

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。

油田污水中聚丙烯酰胺(HPAM)的降解机理研究

随着聚合物驱油技术在我国油田的大面积推广,含聚丙烯酰胺污水的产量在逐年增加。聚丙烯酰胺在为油田生产提高原油采收率的同时,也大幅度增加了混合液的粘度和乳化性,使油水分离难度加大,造成采出水含油量严重超标。含聚丙烯酰胺污水具有粘度高、油水分离难度大、可生化性差等特点,对环境的负面影响也越来越明显。因此,亟待解决的问题便是部分水解聚丙烯酰胺的降解。本文综述了聚丙烯酰胺化学、生物降解机理,总结了降解聚丙烯酰胺的典型的微生物种群,阐述了生物方法的优势,为油田含聚丙烯酰胺污水的处理研究提供参考。

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。