部分水解聚丙烯酰胺驱油过程中机械降解研究——分子量、粘度及相关参数的变化

以单分散PAM为标样,1mol/LNaCl水溶液为溶剂,用GPC-LS联合技术在25℃测定了水解度25.0%的驱油聚合物HPAM的分子链远程结构参数。HPAM在新配溶液中,〈M〉n和〈M〉w分别为4.672×106和4.820×106,开始聚合物驱2年、4年、6年后采出液中分别降至原值的12.6%和19.0%,18.4%和24.9%,20.2%和22.2%;均方回转半径值的变化相似。1000mg/L的HPAM清水溶液在45℃受剪切后,〈M〉n和〈M〉w随剪切速率和剪切时间增加而下降,5000s-1和3min时降至最小,为原值的25%左右。HPAM溶液流经2.0μm2岩心后,粘度(45℃,7.34s-1)和〈M〉w随注入流量增加而持续下降,粘度在流量20mL/min(2747s-1)时下降至原值的20.8%,〈M〉w在流量大于1mL/min(137s-1)后迅速下降,5mL/min(687s-1)时下降至原值的1/3以下,此后下降趋缓;粘度和〈M〉w在岩心渗透率为2.0,1.0μm2时下降较缓,为0.45,0.25μm2时下降剧烈。用地层水配制的溶液在45℃放置5天,HPAM的〈M〉n基本不变,〈M〉w轻度下降。结论:HPAM发生降解的主要原因是HPAM通过油层孔隙孔喉时高分子链受到剪切和拉伸共同作用而断裂;岩心内的降解与注入流量密切相关,临界流量是1mL/min(相当于175s-1);化学降解等不是主要因素。图7表2参19。

以部分水解聚丙烯酰胺和原油为营养源的微生物筛选及性能评价

在大庆油田,聚合物驱工业化推广应用取得了显著的经济效果,比水驱提高采收率10%以上,目前产油量已突破 107t/a,成为油田可持续发展的重大技术措施.尽管如此,聚合物驱后油层中仍剩有50%的原油未被采出.针对大庆油田聚合物驱后油层的物化环境,筛选出了以聚合物和原油为营养源增油的菌种.并对其性能进行了系统的评价.物理模拟驱油实验结果表明,聚合物驱后单独微生物驱可提高采收率5%,微生物驱与化学驱结合可提高采收率16%.

Eu^3＋掺杂TiO2纳米晶的制备及光催化降解部分水解聚丙烯酰胺

以四异丙氧基钛(TTIP)为钛源,采用溶胶-凝胶及水热合成方法,制备了不同Eu3+含量的TiO2纳米晶催化剂,运用X射线衍射谱、紫外-可见漫反射光谱仪、X射线光电子能谱仪和电感耦合等离子体原子发射光谱仪等手段对催化剂晶型、微晶尺寸、表面状态、组成及光学性能进行表征.结果表明,所制备的样品均为锐钛矿型纳米晶,粒子尺寸在9nm左右,铕以Eu2O3的形式存在于TiO2的晶格间隙.在紫外光条件下降解部分水解聚丙烯酰胺(HPAM),通过比较Eu3+的不同掺杂量对催化活性的影响,得出Eu3+的最佳掺杂量为2.4%(w),矿化率最终可达67%.通过液质联机测定HPAM降解的中间产物,推断了Eu3+/TiO2降解HPAM的机理.

部分水解聚丙烯酰胺水溶液初始粘度的影响因素

聚合物驱是三次采油中提高采收率技术的重要手段之一,该技术用聚合物水溶液作为驱油剂,而聚合物水溶液的初始粘度是表征聚合物性能的一个重要指标。目前油田聚合物驱中最常用的聚合物是部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)。针对温度、pH值、阴离子、阳离子等影响HPAM水溶液初始粘度的因素进行了研究,并对其作用机理进行了分析。实验结果表明:pH值在7～10时溶液粘度较高;阴离子对HPAM水溶液初始粘度有一定影响;一价、二价阳离子对HPAM水溶液初始粘度的影响曲线符合傅立叶函数式;温度对HPAM水溶液初始粘度的影响满足关系式μ=73.465e5.8/t。

驱油用部分水解聚丙烯酰胺微观性能评价方法研究

利用多角激光光散射法测定了部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM)的重均分子量、根均方旋转半径、第二维里系数等微观结构性能参数 ,发现了常规聚合物微观结构性能参数与粘均分子量的联系 ,同时比较了超高分子量抗盐聚合物与常规聚合物微观结构性能参数的差异 ,指出粘均分子量等指标表征聚合物性能的误差和局限性 ,建议在现有评价方法中补充微观结构性能参数 ,以准确衡量HPAM的综合性能 ,优选高效聚合物品种 ,进一步提高聚合物驱的技术经济效果。

水解聚丙烯酰胺柠檬酸铝体系成胶行为与形态结构的研究

采用光学显微镜、扫描电镜及流变性能测试等手段 ,研究了部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM )与柠檬酸铝 (AlCA)的成胶行为与形态结构 .结果表明 ,当AlCA浓度超过 10 0mg/L时 ,随HPAM浓度由低向高变化 ,HPAM AlCA交联体系可形成三种不同形态结构的凝胶 :分散凝胶 (由交联聚合物颗粒形成的分散体 )、两相(分散凝胶相与连续网状凝胶相 )共存凝胶和连续网状凝胶 .HPAM AlCA形成分散凝胶时 ,无明显的粘度升高现象 ,但体系中存在由HPAM大分子交联在一起的颗粒结构 .HPAM AlCA在形成连续网状凝胶时 ,体系复模量和复粘度大幅度提高 ,网状凝胶中含有粒状凝胶颗粒 .

流变学法研究部分水解聚丙烯酰胺/Cr(Ⅲ)交联反应 Ⅰ.浓度的影响

采用流变学法系统地考察了部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM) /Cr(Ⅲ )交联体系的反应动力学 .HPAM溶液的粘性模量G″大于弹性模量G′ ,且其数值随时间不发生变化 ,体系为粘性溶液 .而HPAM/Cr(Ⅲ )体系的G′和G″的数值都随时间变化 ,G″在反应开始阶段大于G′ ,当反应进行一段时间后 ,G′超过G″占据主要地位 ,体系成为弹性体系 .交联过程可分为三个阶段 :第一上升阶段 ,平缓上升阶段和第二上升阶段 .利用G′～t曲线可以推测反应机理 .实验发现成胶速率随反应物HPAM和Cr(Ⅲ )的浓度的增加而增加 ,而成胶时间缩短 .在羧基浓度过量的情况下 ,交联反应对Cr(Ⅲ )浓度的反应级数是 1.凝胶的有效弹性交联密度随聚合物浓度的增加而增加 ,且随凝胶反应的进行而增加 .凝胶的交联点间的链平均分子量随Cr(Ⅲ )浓度的增加和交联反应的进行而下降 .

部分水解聚丙烯酰胺对α-烯烃磺酸钠泡沫性能的影响

选择油田广泛使用的表面活性剂α-烯烃磺酸钠作为发泡剂,系统研究了部分水解聚丙烯酰胺对α-烯烃磺酸钠的发泡性能和泡沫稳定性的影响。部分水解聚丙烯酰胺加入α-烯烃磺酸钠溶液中,在提高体系黏度的同时,使体系的表面张力略有增加。用气流法评价二元体系的泡沫性能发现存在最佳的表面活性剂浓度,α-烯烃磺酸钠的最佳浓度在1000 mg/kg左右,此时产生的泡沫体积和泡沫稳定性最大。在最佳表面活性剂浓度下,少量部分水解聚丙烯酰胺的加入可以明显提高α-烯烃磺酸钠泡沫的稳定性,泡沫性能的增效作用最好。虽然黏度较大体系的泡沫稳定性较好,但是用罗氏泡沫仪评价时该体系的发泡能力降低,产生的泡沫较大且不均匀。部分水解聚丙烯酰胺仅是通过增大体系黏度来提高泡沫的稳定性,体系黏度相同时,部分水解聚丙烯酰胺的相对分子质量对α-烯烃磺酸钠的泡沫性能没有明显的影响。

原子吸收法研究部分水解聚丙烯酰胺/Cr(Ⅲ)凝胶的交联密度

In this paper the crosslinking reaction between partially hydrolyzed Polyacrylamide (HPAM) with ultrahigh molecular weight and chromium (Ⅲ) was investigated by atomic absorption method. The results showed that when the concentration of HPAM was fixed , the crosslinking density decreased with the increase of n (COO -)/ n . When the amount of Cr(Ⅲ) was fixed, the crosslinking density increased with the increase of n (COO -)/ n . When the initial pH value of HPAM/Cr(Ⅲ) system was between 4 and 8, the crosslinking density increased with the increase of pH value. The crosslinking density also increased with the increase of temperature and the increase of salinity.

部分水解聚丙烯酰胺弱凝胶交联动力学的流变学分析

用流变学方法对部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)苯酚甲醛间苯二酚交联体系的弱凝胶化过程进行了研究,通过对基团转化率和高分子交联转化率的分析,发现凝胶化过程在接近凝胶点时,处于反应动力学的初期,这使得交联点增加的动力学是比较简单的.通过在不同聚合物浓度和交联剂浓度并在地层温度和矿化度条件下线性粘弹性行为的研究,得到了交联体系凝胶化动力学过程的完整数据,发现聚合物浓度与交联剂浓度对凝胶点与凝胶强度的影响比较类似,反映出交联点增加的共同动力学特征.复数粘度在一个诱导期后,是以指数上升的,类似一个一级反应的特征.产生交联的临界聚合物浓度约为250mg L左右.并提出了剪切粘度数学模型,可以描述凝胶化过程中流变性质的变化.

油田化学驱用部分水解聚丙烯酰胺环境基准值研究

为明确油田化学驱用聚合物是否会对矿区生态环境产生影响,依据国际构建环境基准所需最低毒性数据和实验选种准则,引入部分水解聚丙烯酰胺为环境本底引物,筛选出具有大港油田矿区特征的三门八科全覆盖的环境生物毒理受试物种,开展受试物种毒性实验,构建环境基准理论数值模型。结果表明,受试物种的环境生物急/慢性毒理值比为9.98,利用物种敏感度分布曲线法推导在用聚合物(部分水解聚丙烯酰胺)对矿区急/慢性环境基准值分别为672.93、7.43 mg/L时,其急/慢性环境基准值具有很高的安全边际承受浓度,大规模应用不会对油田矿区造成较大的环境安全风险。

低浓度部分水解聚丙烯酰胺/柠檬酸铝交联体系剪切稳定性研究

采用粘度法、核孔膜过滤和动态光散射(DLS)法,研究了高分子量低浓度的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)反应所形成的交联体系的剪切稳定性和HPAM剪切降解后与AlCit反应所形成的体系的封堵性能及降解机理.研究结果表明,低浓度的HPAM与AlCit反应所形成的交联聚合物体系随剪切速率增加,其对1.2μm的核孔膜的封堵能力降低.HPAM稀溶液剪切降解后再与AlCit反应,低剪切速率对其封堵性能影响较小,而高剪切速率会使得其封堵性能大大降低.HPAM/AlCit交联体系和HPAM剪切降解后形成的交联体系的封堵性能下降的原因是HPAM/AlCit交联体系中交联聚合物线团(LPC)尺寸和HPAM中高分子线团的尺寸变小.

部分水解聚丙烯酰胺的结构形貌研究

用自组装技术在云母片表面制备了固体膜,研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的结构形态。用原子力显微镜(AFM)观测和分析了4种去溶剂化后HPAM分子的结构形貌。结果显示,HPAM在云母片表面均呈现规则的分布,但分布形态差别很大。有的呈花朵状,有的呈树枝状,有的呈梳子状,形态各异,结构的异同非常清楚。这种方法有助于了解聚合物分子形态乃至其凝胶结构,同时也有助于研究聚合物溶液结构和开发新型聚合物。

低剪切速率下部分水解聚丙烯酰胺溶液的流变特性研究

在低剪切速率下,用HAAKE RS150流变仪测定了溶液浓度、相对分子质量和含盐浓度对部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液流变性能的影响。结果表明,溶液浓度和相对分子质量对HPAM溶液流变性能的影响是由于HPAM溶液中大分子之间形成的网状结构的稳定性能所致,而含盐浓度对HPAM溶液流变性能的影响是由于HPAM溶液的带电性能所致。因此,增大HPAM溶液与油膜间作用力的主要措施是:第一,增大HPAM溶液的浓度或相对分子质量;第二,减少HPAM溶液的含盐浓度。这样有利于提高聚合物的驱油效率。

几种水解聚丙烯酰胺及其相似物浓度测定方法分析

通过检索1975-2002年期间有关HPAM及其相似物浓度测定的研究成果,论述了6种水解聚丙烯酰胺及其相似物浓度测定技术,但其中5种测定技术受水解聚丙烯酰胺及其相似物水解度的影响,要求制作标准曲线的HlPAM水解度和待测样品中HPAM的水解度相同。通过对6种测定技术的基本原理、特点、干扰因素和应用范围评价得知,SEC和荧光分光光度法检测灵敏度最高,适用于样品中微量HPAM浓度测定;淀粉-碘化镉比色法干扰因素较少,精确度较高,是较为实用的方法,用于油田室内动态、静态吸附滞留研究和现场采出液聚合物浓度测定;粘度法可用于高浓度HPAM注入液常规质量检测,快速简便;浊度法具有较高的准确度和较少的干扰因素,在油田也有较广泛应用。

界面扩张流变法研究部分水解聚丙烯酰胺与表面活性剂相互作用

利用界面扩张流变方法研究了部分水解聚丙烯酰胺(HY)和阴离子(SDS)、非离子型表面活性剂(Brij-35、TX-100)在十二烷-水界面上的扩张流变性质,探讨了油/水界面上聚合物与表面活性剂不同的相互作用方式和机理。结果表明,HY+TX-100体系的界面模量最小(约3 mN/m),HY与HY+Brij-35体系相当(约16 mN/m),HY+SDS体系的略高(约18 mN/m)。阴离子表面活性剂(SDS)带负电荷的头基、聚合物的羧基与矿化水中高价金属阳离子通过桥连作用在油水界面形成复合膜,导致界面膜强度增加。而非离子表面活性剂与部分水解聚丙烯酰胺的静电相互作用较弱,不易形成界面复合膜。在油水界面吸附能力较强的表面活性剂分子(TX-100)足以替换聚合物大分子,形成小分子界面膜,表现出与复合膜完全不同的界面流变性质。

部分水解聚丙烯酰胺溶液稳定性的影响因素

考察了不同的环境因素对聚丙烯酰胺溶液稳定性的影响。通过浓度、黏度的变化反映各种因素对其稳定性的影响,通过红外光谱考察不同样品结构的变化。结果表明:pH值、光照和矿化度对聚丙烯酰胺的黏度影响较大,而对于聚丙烯酰胺的浓度影响较小;低温和弱的机械剪切强度对聚丙烯酰胺的黏度和浓度影响都不大,而高温和强的机械剪切强度对聚丙烯酰胺的黏度和浓度影响都比较大。对聚丙烯酰胺固体、聚丙烯酰胺溶液、高温加热后聚丙烯酰胺溶液的红外光谱分析的结果表明,其酰胺基不同程度的水解造成了不同聚丙烯酰胺样品结构的不同。温度、pH值、光照、机械剪切、矿化度对聚丙烯酰胺的稳定性都有较大影响。

腐生菌对水解聚丙烯酰胺降解过程的研究

水解聚丙烯酰胺被广泛应用于油田以提高原油的采收率。在实验室模拟油田的二元复合聚合物驱的条件研究腐生菌(简称TGB)在碱-聚合物驱中的生长情况,讨论改变溶液pH值、TGB初始接种量、培养时间、连续活化次数对水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液粘度的影响。研究表明,连续活化5次的TGB在1000mg/L的HPAM中恒温培养7d,可使溶液粘度损失率达11.2％。通过SPS100型高效液相色谱仪测接种TGB前后HPAM的相对分子质量及其分布,探讨HPAM溶液粘度的损失机理,初步认为是由于在TGB的作用下,HPAM的高分子链断裂发生生物降解所致。

超声光催化降解部分水解聚丙烯酰胺废水技术研究

针对聚合物驱产出污水特性及处理困难的特点,以含部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的模拟废水为研究对象,提出了超声光催化处理HPAM废水的新思路,研究了催化剂TiO2用量、HPAM初始浓度、H2O2用量等因素对超声光催化降解HPAM废水的影响。试验表明,在超声波频率30kHz,输出功率50W,TiO2催化剂用量为600mg/L,HPAM的初始浓度为200mg/L的条件下,经120min超声光催化处理后的HPAM降解去除率可达97.5%以上,表明超声光催化技术去除污水中的HPAM是可行的。

部分水解聚丙烯酰胺生物降解的初步研究

聚丙烯酰胺降解细菌G1能在一定浓度的聚丙烯酰胺溶液中生长繁殖,具有降解水解聚丙烯酰胺(HPAM)并降低其溶液黏度的能力。实验通过改变HPAM溶液浓度、pH和降解菌初始接种量、培养温度、培养时间、及连续活化次数等,探究G1菌对HPAM溶液的降解特性。实验结果表明:G1菌连续活化3次,接种量10%,在浓度10 g.L-1HPAM的溶液中,30℃恒温振荡培养10 d,可使溶液黏度损失率达到29.8%。