阴离子型三元疏水缔合聚合物PAtBS的合成及溶液性能研究

以丙烯酰胺(AM),对特丁基苯乙烯(tBS)和对乙烯基苯磺酸钠(SSS)为原料,采用胶束聚合方法合成了阴离子型三元疏水缔合聚合物(PAtBS)。利用红外光谱法、紫外光谱法和核磁共振氢谱法对共聚物的结构进行了表征;采用旋转黏度计研究了PAtBS的水溶液性能。研究结果表明,所得共聚物中单体结构单元组成与单体投料比基本一致,PAtBS在NaCl或CaCl2水溶液中的增黏能力比相对分子质量1.97×107、水解度19.43%的部分水解聚丙烯酰胺黏的高,当温度高于50℃时,PAtBS水溶液黏度随温度的升高下降幅度较小,显示出良好的耐温抗盐性能。

醇对石油磺酸盐/缔合聚合物二元复合驱体系界面张力的影响

研究了不同碳链长度醇及混合醇对石油磺酸盐/疏水缔合聚合物二元复合体系界面张力的影响。研究表明,醇与石油磺酸盐具有很好的协同效应,醇的加入降低了油/水界面张力;在石油磺酸盐浓度为1000mg/L,醇的浓度为1000mg/L时,C4-C12及混合醇均能使油/水界面张力达到10-3 mN/m;混合表面活性剂与单独石油磺酸盐相比达到超低界面张力的时间更短,使用浓度更低。

磺酸盐表面活性剂与疏水缔合聚合物作用的热力学

采取物理涂敷的方式将疏水缔合聚合物(HAWP)直接涂敷到硅胶表面制备了HAWP涂敷硅胶固定相。对该固定相的元素分析结果表明HAWP被成功的涂敷到了硅胶表面。分别用蒸馏水、不同矿化度的试液作流动相,测定了不同碳数的单链苯磺酸盐、萘磺酸盐和双链苯磺酸盐在该固定相上的色谱保留参数,并对不同种类磺酸盐类表面活性剂和固载疏水缔合聚合物间的相互作用进行了热力学研究。结果表明,在蒸馏水溶液中,疏水缔合聚合物处于舒展状态,与磺酸盐表面活性剂之间的相互作用主要表现为疏水效应和位阻效应的竞争;在盐水溶液中,疏水缔合聚合物处于收缩状态,与磺酸盐表面活性剂之间的相互作用主要表现为疏水效应,且盐水的矿化度越高,HAWP收缩越严重,与磺酸盐之间的疏水效应也就越小。

中原油田表面活性剂／聚合物二元复合驱技术室内研究

针对高温高盐的中原油田，考察了石油磺酸盐MJ2和DQ分别与M=2．4×10^7的HPAM Y2、疏水基含量0.25％的疏水缔合聚合物AP—P5组成的4个表聚二元体系98℃下的界面张力、表观黏度、耐盐性和热稳定性。配液用水为矿化度122．4g／L、含钙镁的胡12块产出水，在考察耐盐性时使用NaCl盐水，基础实验体系含石油磺酸盐3．0g／L，含聚合物1．5g／L。含MJ2的表聚二元体系与胡12块原油间的界面张力在含盐量30～210g／L时维持10^-3～10^-4mN／m超低值，受含盐量的影响相对较小，动态界面张力迅速达到稳定。含Y2的表聚二元体系即使Y2浓度增至2．5g／L，黏度仍小于10mPa·s。含AP-P5的表聚二元体系在温度超过60℃后，黏度快速上升，在AP-P5浓度超过1．0g／L后，98℃黏度快速上升，含盐量达到230g／L时为54～59mPa·s。3．0g／L MJ2＋1．5g／LAP-P5体系为最佳体系，在98℃老化150天过程中界面张力波动小，150天后黏度31．3mPa·s。在98℃用此体系在天然岩心上驱油，注入段塞体积为0．25～0．30PV，采收率提高值为14．3％～15．8％。图8表3参2。

AM-nBS-SSS三元疏水缔合聚合物PAnBS的合成及溶液性能

以对正丁基苯乙烯(nBS)、对乙烯基苯磺酸钠(SSS)和丙烯酰胺(AM)为原料,采用自由基胶束聚合法合成了阴离子型三元疏水缔合聚合物PAnBS,用红外光谱法、紫外光谱法以及核磁共振氢谱法对共聚物的结构进行了表征;考察了不同反应条件对共聚物溶液表观黏度的影响,得到了具有较强增黏能力的聚合物合成工艺条件:nBS、SSS和引发剂用量分别为总单体摩尔分数的1.5%、9%和0.1%,总单体和表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)在溶液中的质量分数分别为25%和6%,反应温度50℃,反应时间10 h。与相对分子质量(简称分子量,下同)1 970万、水解度19.43%的超高分子量部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)相比,所得PAnBS在NaCl或CaCl2水溶液中具有更强的增黏能力;PAnBS在淡水或盐水溶液中于80℃下的耐老化性能优于超高分子量HPAM,表现出优良的耐温抗盐性能。

含吡啶结构丙烯酰胺共聚物的合成及性能

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、N-烯丙基油酰胺(NAE)和3-烯丙胺基羰基-1-乙基吡啶溴化铵([mAEPy]Br)为单体,采用氧化还原引发体系,制备了一种含吡啶离子液体结构疏水缔合聚合物驱油剂AM/AA/NAE/[m-AEPy]Br。对共聚物进行了红外、核磁表征,并测定了其增黏性、剪切稀释性、耐温抗盐性,对其提高采收率能力进行了评价。结果表明:2 000 mg/L的共聚物溶液表观黏度可达510.3 m Pa·s;在剪切速率为510 s-1下,其表观黏度为27.2 m Pa·s,且在90℃时其表观黏度为42.8 m Pa·s;在10 000 mg/L NaCl、1 500 mg/L MgCl_2和1 500 mg/L CaCl_2溶液中,其表观黏度分别为21.8、27.4和27.0 m Pa·s;在模拟驱油实验中,共聚物溶液的采收率提高了11.4%。

疏水缔合聚合物湍流减阻特性影响因素

该文采用自行设计的气驱流体摩阻测试装置,研究了分子量、疏水单体比例和水解度对疏水缔合聚合物(HAWP)湍流减阻特性的影响;并且与ESEM观测不同质量浓度范围的HAWP水溶液的微观结构进行比对,讨论了HAWP的减阻机理。结果表明,当分子量大于1 000×104g/mol时,其减阻率在质量浓度为200 mg/L处和临界缔合质量浓度(CAC)处存在双峰值,对应两种不同的减阻机理;当分子量小于1 000×104g/mol时,仅在CAC处存在单一峰值;分子量越大第一峰值越高,分子量越小第二峰值越高。质量浓度小于CAC时,HAWP疏水单体比例越大,减阻率越小;而随着质量浓度的增大,疏水单体比例越大的,减阻率上升越快;而当质量浓度大于CAC时,则出现疏水单体比例越大减阻率越高的现象。HAWP在实验质量浓度范围内,减阻率均随着水解度的增大而增大。

不同疏水缔合聚合物之间协同效应的研究

将丙烯酰胺(AM)/丙烯酸钠(Na AA)/十六烷基二甲基烯丙基氯化铵(C16DMAAC)共聚物(PA),与丙烯酰胺(AM)/丙烯酸钠(Na AA)/2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠(Na AMC14S)共聚物(PB)混合得到混合溶液PA/PB。在5 000 mg/L Na Cl溶液中,固定聚合物质量浓度为2 000 mg/L的条件下,以黏度为依据确定了PA与PB的最佳质量比为3∶7,此时混合溶液PA/PB表观黏度为62.7 m Pa·s,高于单一聚合物溶液PA和PB的黏度。在最佳复合配比下,考察了Na Cl浓度、温度、剪切速率及聚合物浓度对混合溶液PA/PB黏度的影响,结果表明,混合溶液PA/PB具有比单一聚合物溶液PA和PB更好的耐温抗盐、抗剪切性能和增黏性能,证实PA与PB之间存在明显的协同效应。通过流变性测试获得特征松弛时间(TR)和平台区模量(G0)研究了两者的协同机理,表明混合溶液PA/PB网络结构交联点密度高于PA和PB,且强度强于PA和PB。

聚合物对石油磺酸盐体系驱油效率的影响

以部分水解聚丙烯酰胺为例,考察聚合物对石油磺酸盐油/水体系的动态及平衡界面张力的影响,验证了在该体系中加入一定浓度范围内的聚合物只改变该体系界面张力达到平衡所需要的时间和变化过程,不影响该体系的洗油能力。改变聚合物和石油磺酸盐驱油体系注入顺序和方式的室内模拟驱油和驱替吸附实验表明,聚合物驱后再进行石油磺酸盐驱油体系可获得更高的驱油效率。通过动态吸附实验分析其原因在于滞留的聚合物通过氢键作用在岩石表面的吸附减少了岩石表面可吸附石油磺酸盐的吸附位,石油磺酸盐在地层表面的吸附损失减少;比较聚合物及石油磺酸盐的混溶体系,残留聚合物与石油磺酸盐通过疏水缔合作用所形成的缔合体数量较少,均相对增加了石油磺酸盐可吸附于油水界面上的分子数量,从而获得较高的驱油效率。

高温高盐油藏S/P二元复合驱室内实验研究

针对高温(98℃)、高盐(矿化度122.4 g/L)、不宜使用含碱驱油剂的中原胡12块砂岩油藏,实验考察了S/P二元复合驱替液的配方和性能.实验温度98℃,实验溶液用矿化度122.4 g/L、Ca2++Mg2+ 1.0 g/L的油田污水配制,实验原油地下密度0.8236 g/cm3,地下粘度9.11 mPa·s.从11种商品表面活性剂中筛选出的石油磺酸盐MJ2和DQ,0.4%溶液的界面张力平衡值达10-3 mN/m超低值.=1.7×107、2.4×107的商品HPAM Y1、Y2与MJ2、DQ(0.3%)的二元体系粘度(7.34 s-1,下同)很低,＜4 mPa·s,疏水基摩尔分数为0.20%、0.25%的商品疏水缔合聚合物AP-P4、AP-P5的二元体系粘度高,当聚合物浓度为1.5 g/L时MJ2/AP-P5体系的粘度＞50 mPa·s.1.5 g/L AP-P5/MJ2和DQ体系在表面活性剂质量分数为0.1%～0.3%时出现宽的高粘度峰.AP-P5/MJ2和DQ体系在11000 r/min剪切0.5分钟后静置时,60分钟粘度恢复率为80%,10小时为85%.在天然岩心中注入0.25 PV 0.05%～0.50% MJ2/1.5 g/L AP-P5体系,采收率随MJ2质量分数增大而提高,MJ2为0.25%时采收率比水驱提高20%.图5表2参1.

AP-P4/SDBS二元体系在石英砂上的吸附特性

针对AP-P4/SDBS聚表二元体系,选用不同浓度配方的聚表体系,在石英砂上展开静态吸附和动态滞留实验,研究聚表体系中各组分的吸附规律,考察了浓度、温度、矿化度对组分的吸附影响。结果表明,聚表二元体系中各组分在石英砂上的吸附符合Langmuir吸附模式,其中,SDBS表现为双分子层吸附、AP-P4表现为单分子层吸附特质。AP-P4与SDBS存在竞争吸附关系,SDBS的吸附量是AP-P4的20多倍。温度和矿化度升高,SDBS的吸附量增大。聚表二元体系中SDBS的动态滞留量小于其静态吸附量,而AP-P4的动态滞留量大于其静态吸附量。

复配体系色谱分离的影响因素及规律

以石油磺酸盐(PSA)-烷醇酰胺(AMD)-疏水缔合聚合物(HAWP)复配体系为研究对象,油砂为色谱分离介质,考察环境因素(包括矿化度、钙镁离子质量浓度、温度、进样量、油砂量等)对该体系色谱分离的影响规律。实验结果表明,PSA与HAWP之间不存在色谱分离现象,环境因素对其无影响;AMD与PSA或HAWP之间存在色谱分离现象,矿化度、钙镁离子质量浓度和进样量对色谱分离无影响,而温度和油砂量对色谱分离有明显影响。分别以绝对分离度和色谱分离度(Rs)为评价指标,建立该体系的色谱分离模型和色谱重叠模型,对模型变化趋势进行分析。以流出液中PSA和AMD的质量浓度50 mg/L为始点和终点进行计算,Rs>1.5,PSA-AMD体系达到完全色谱分离;以10 mg/L为始点和终点进行计算,0<Rs<1.5,体系具有色谱重叠现象。

疏水缔合聚合物HT-1在多孔介质中的渗流类型

用实验自制平板夹砂渗流装置,考察了疏水缔合聚合物在两级串联平板夹砂渗流模型中渗流。结果表明：疏水缔合聚合物在两级串联多孔介质中存在三类不同的渗流类型,与孔隙介质的渗透率相关。第Ⅰ类：当渗透率大于1.8μm^2时,表现为阻力系数在流动方向上相等的渗流特性;第Ⅱ类：当渗透率等于1.8μm^2时,表现为阻力系数在流动方向上增大的渗流特性;第Ⅲ类：当渗透率小于1.8μm^2时,表现为阻力系数在流动方向上减小的渗流特性。通过单级与两级串联平板夹砂渗流模型中渗流实验的对比,推断出第Ⅱ类和第Ⅲ类渗流类型中阻力系数的差异是由聚集体变化造成的。并采用单级与两级串联微孔滤膜过滤实验和动态光散射实验考察了渗流过程中聚集体尺寸变化,验证出第Ⅱ类和第Ⅲ类渗流类型中阻力系数的差异是由疏水缔合聚合聚集体尺寸在串联平板夹砂模型中发生变化造成的。

NaCl对疏水缔合聚合物/十二烷基苯磺酸钠复合体系流变性能的影响

本实验研究了不同浓度NaCl对疏水缔合聚合物／sDBs复合体系的流变性能的影响，研究表明：不同浓度的NaCl对聚／表体系的作用模型各异，其在低NaCl浓度时，当SDBS浓度为0～100mg／L时，体系出现增黏，最大增黏率为566．5％，增黏幅度随着NaCI浓度增加而下降；而在高NaCl浓度时，体系同样出现增黏，增黏区间随着NaCl浓度的增加而增大。通过流变测试、荧光光谱实验，进一步验证了不同NaCl浓度对聚／表相互作用的影响，发现NaCl的加入增强了聚／表相互作用，促进了聚／表混合聚集体的形成；同时发现NaCl的浓度影响着SDBS的溶解度。