多孔介质中不同缔合能聚合物的吸附滞留研究

以疏水基含量分别为0.35%和0.2%的疏水缔合聚合物和常规线性聚丙烯酰胺为对象,研究聚合物缔合能力对吸附滞留特征的影响。采用浸泡法研究了不同浓度聚合物在石英砂上的静态吸附特征,并采用流动实验装置测定了浓度为1500mg/L的三种聚合物在不同速度下的动态滞留量。结果表明,疏水缔合聚合物呈现三段式的静态吸附特征,即先缓慢上升,达到临界缔合浓度后快速上升,最后趋于平稳;缔合能力越强,在临界缔合浓度之后的上升段幅度越大;缔合能力强的聚合物HAWP-0.35能够在3mL/min的注入速度下与HPAM在0.5mL/min具有相当的吸附滞留量,表明缔合能力能够克服注入速度对聚合物在多孔介质中动态滞留量的影响,缔合能力越强,吸附滞留量越大.

疏水缔合聚合物乳化性能及分相特征

配制了不同的疏水缔合聚合物(HAP),分析了HAP含量、疏水单体含量和油相含量对于聚合物乳化性能的影响,探讨了连续相中疏水缔合结构与油滴的相互作用规律。实验结果表明,HAP乳化时,油滴与连续相中的缔合结构相互作用,形成新的分子链间网络节点,构成了新的三维网络结构,使乳状液增黏。HAP的乳化增黏幅度由连续相与分散相的性质共同决定,其中,HP-1乳状液表观黏度最高增幅为36%。随着HAP中疏水单体含量的增加,乳化增黏幅度逐渐上升;HAP含量一定时,随油相含量增大,HAP乳状液乳化增黏幅度先增大后稳定、稳定性增强,但富集相体积存在最大值。HAP乳化性能及分相特征取决于连续相中的疏水缔合结构与油滴相互作用。

耐温耐盐疏水缔合聚合物的合成及性能评价

以丙烯酰胺(AM)、疏水单体烯丙基十二胺、两性可聚合型离子表面活性剂(H-66)为原料,通过自由基水溶液聚合制备了一种聚丙烯酰胺类聚合物(RDTA)。通过1HNMR、13CNMR、FTIR和MS表征了聚合物结构,通过表观黏度、SEM和流变性能测试了RDTA在不同溶液中的缔合效应,考察了该缔合行为与温度的关系。结果表明,RDTA的临界缔合质量分数为0.25%~0.30%。盐离子对RDTA高分子链的刺激作用能够增强该分子链的结构黏度。弹性模量随RDTA质量分数的增加而增大,溶液体系表现为弹性体,体系的空间结构更加密集。在70、90、120℃和170 s^(-1)剪切下,质量分数0.5%的RDTA盐溶液(以质量分数6%的NaCl水溶液为溶剂)中剪切时间<300 s时,溶液表观黏度呈现缓慢上升趋势,说明RDTA在Na Cl水溶液中存在盐刺激RDTA溶液增稠的现象,继续剪切1 h后,剩余表观黏度仍保持在60 mPa·s以上。

胶束修饰疏水缔合聚合物聚合机理及流变性能研究

以椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)为分散剂,将油酸(OA)、N,N-二甲基丙二胺(DMAPA)、氯丙烯(AC)合成的疏水单体KS-3与丙烯酰胺(AM)经自由基聚合得到聚合物RES。临界胶束浓度、TEM与粒径测试结果表明,KS-3与CAB在AM单体溶液中混合时呈现良好的协同效应,且可形成蠕虫状胶束。研究KS-3的胶束状态与AM的聚合机理发现,RES具有更好的热稳定性、更小的临界缔合浓度,同时分子聚集更加紧密,在水溶液中形成密度更高的网络结构。利用流变仪对RES进行耐温性、触变性及黏弹性测试,RES展现出优良的耐温性、更大的触变环及更好的黏弹性,且G′>G″,聚合物具有更强的缔合结构。

疏水缔合聚合物强化泡沫室内实验研究

多轮次吞吐稠油储层非均质性加剧,传统氮气泡沫封堵强度难以满足油藏调剖需求。利用疏水缔合聚合物PDR-1对氮气泡沫进行强化,研究了疏水缔合聚合物强化泡沫的机理,评价了强化泡沫的稳泡定性、封堵强度、改善非均质性能和驱油性能。实验结果表明,PDR-1能够与高温起泡剂FCY-2形成混合胶束,具有向气液界面聚集的趋势,同时利用缔合作用大幅提高泡沫液相和气液界面的黏弹性,从而延长了强化泡沫析液半衰期;强化泡沫能够有效封堵大孔道、改善非均质,提高驱油效果,100℃时阻力因子为466.2,综合驱油效率提高29.43百分点;温度越高,PDR-1提升泡沫性能的幅度越小。疏水缔合聚合物强化泡沫体系的研究可为稠油开发的提质增效提供技术支撑。

疏水缔合聚合物高效溶解方法研究进展

疏水缔合聚合物在提高采收率领域中展现出巨大应用潜力,但其疏水基团结构特征使溶解性成为关注焦点。综述了近年来疏水缔合聚合物高效溶解的研究进展,分析了面临的挑战及未来的发展方向。重点介绍了添加化学试剂屏蔽疏水基团的缔合作用,采用筛网切割和胶体研磨等方式增加水与聚合物颗粒的接触面积,以及通过改变聚合物自身溶解性、提高溶液质量浓度或温度、优化搅拌器类型及搅拌方式以增大体系熵变等方法加速疏水缔合聚合物的溶解。化学方法虽然能够快速溶解疏水缔合聚合物且不损害其性能,但其使用成本和环境影响仍需考量。而物理方法尽管经济有效,但可能导致溶液的机械降解和热降解,进而影响增黏性能和驱油效果,同时还需要解决机械设备的运输、能耗以及空间限制问题。因此,研发新型环保溶剂和优化工艺设备对于实现疏水缔合聚合物高效溶解具有重要意义。此外,综合考虑多种高效溶解方法的协同作用,依据实际应用情况进行调整,以期扩大疏水缔合聚合物的规模应用。

增溶改性疏水缔合聚合物的溶解机理及性能

目的疏水缔合聚合物的溶解性制约了在油气开采领域的应用。为了满足油气开采的需要和实现低成本化,研制了疏水缔合聚合物APO,并通过主客体包合技术实现聚合物的增溶改性。方法通过对聚合物结构的设计,提升聚合物的性能,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和疏水单体十八烷基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯(OEMA)为原料,采用自由基水溶液聚合的方法,合成了疏水缔合聚合物APO,再利用β-环糊精独特的空腔结构进行主客体包合作用来提高其溶解性能。结果25℃下,β-环糊精与聚合物APO的物质的量比为2∶1时,溶解时间由85 min缩短至45 min,聚合物APO在一价及二价盐水中粒径分别降低19.59%和11.50%。结论该聚合物具有好的耐盐性能,β-环糊精能促进聚合物APO的溶解性,减少聚合物用量,实现油气开采的低成本化。

基于β-环糊精包合的激基缔合荧光

激基缔合荧光具有发射谱带宽、斯托克斯位移大的特点,在传感、检测、成像及照明等方面具有广泛应用。本文提出了一个基于β-环糊精(β-CD)包合作用构建激基缔合发光体的新方法。通过多环芳醛(蒽醛和芘醛)与金刚烷胺缩合合成了2个席夫碱(ANAD和PYAD),二者都显示激基缔合增强的聚集诱导发光。席夫碱的金刚烷基与β-CD的疏水空腔高度匹配,与β-CD形成包合物后荧光性质会发生明显变化。在β-CD水溶液中,ANAD的发射光谱与β-CD浓度密切相关,当c(ANAD)∶c(β-CD)为1∶2时观察到明显的激基缔合发射。与ANAD不同,PYAD在各种浓度的β-CD水溶液中都发射激基缔合荧光,但过量的β-CD使荧光强度有所减弱。在固态下,ANAD和PYAD几乎没有荧光,与β-CD形成包合物后,二者都显示强激基缔合发射。总之,与β-CD形成包合物更有利于发射激基缔合荧光。

准饱和盐水基免配缔合交联压裂液的研究及应用

玛湖风城组含有大量可溶性碱盐,特殊储层压后压降快、堵塞井筒严重影响试油。为了验证入井压裂液对储层盐矿溶蚀是否会造成影响,基于风城组储层典型碱盐矿组成特点,模拟不同配液水对储层盐矿溶蚀影响,构建了一套耐温(120℃)、抗高盐(30×10^(4)mg/L)免配聚合物交联压裂液体系,并进行现场试验。结果表明:高盐水较自来水对典型模拟盐的抑溶率达到60%以上;以悬浮基疏水缔合聚合物溶液“链间缠结+缔合作用+盐效应”协同作用实现增稠剂速溶、高效增黏,并与多元络合离子为核心的有机硼锆铝缓交联剂以化学交联原理形成了耐温耐高盐的免配交联压裂液体系,最优配方为1.8%稠化剂GAF-TE+0.4%交联剂JL-3+0.3%增效剂GF15B+0.04%破胶剂APS,在120℃、170 s^(-1)下剪切1 h后的黏度大于100 mPa·s,具有良好的悬砂和携砂能力。现场M井压裂施工3层,成功率为100%,压后顺利完成试油,最高日产油4.4 m~3。采用高盐压裂液体系在抑制储层溶蚀减缓地层压降快具有一定效果。

离子缔合褪色反应分光光度法测定甜味剂甘草酸的含量

基于甘草酸二铵与三苯甲烷类阳离子染料乙基紫发生离子缔合反应,首次提出离子缔合褪色反应分光光度法间接测定甜味剂甘草酸含量的新方法。在pH 8.6的Clark-Lubs缓冲溶液中,甘草酸二铵与乙基紫发生离子缔合反应,生成的离子缔合物使溶液显著褪色,褪色的最大吸收波长在594 nm处,据此建立了间接测定甘草酸的分析方法。结果显示,甘草酸二铵的浓度在3.00~12.00 mg/L之间与吸光度差值ΔA呈良好的线性关系,相关系数为0.9995,检出限为0.46 mg/L,表观摩尔吸光系数为3.20×10^(4)L/(mol·cm)。方法成功用于市售凉茶样品的含量测定,加标平均回收率为97.11%~101.0%,测定值的相对标准偏差RSD为0.59%~3.23%(n=5)。该法灵敏度高、专属性强、省时简便,可用于实际样品分析。

环糊精功能化疏水缔合丙烯酰胺聚合物的制备与性能评价

以十六烷基二甲基烯丙基氯化铵(C_(16)DMAAC)为疏水单体、烯丙基环糊精(A-CD)为环糊精功能化单体,与丙烯酰胺(AM)通过自由基共聚作用制备了环糊精功能化疏水缔合丙烯酰胺聚合物P(AM/A-CD/C_(16)DMAAC)。采用红外光谱和电子扫描电镜对P(AM/A-CD/C_(16)DMAAC)的结构进行表征。并考察了聚合物的水溶性、粘浓性质、特性粘数和粘均分子量。发现聚合物具有良好的空间结构和溶解特性,临界缔合浓度为1600mg/L,粘均分子量达5.5×10^(6)g/mol,聚合物具备作为三次采油的应用潜能。

疏水缔合聚合物压裂液的制备及性能评价

随着非常规油气资源开发的迅速发展,水力压裂技术的压裂液性能成为提高油气产量的关键因素。通过合成阳离子型疏水缔合聚合物PDAH,并将其应用于压裂液体系中,系统评价了其在不同条件下的黏弹性、携砂性和静态滤失性能。研究结果表明,新压裂液体系在室温下剪切速率为0.1s^(-1)时黏度达到503 mPa·s,而在100℃、剪切速率为1 000 s^(-1)时黏度仍保持在262 mPa·s,显示出良好的黏弹性能。携砂性实验表明,该体系在低流速条件下能有效携带和分布支撑剂。静态滤失性实验结果显示,30 min内滤失量稳定在18.7 mL,形成的滤饼厚度约为2.1 mm,表明该压裂液体系具有优秀的滤失控制能力。成本效益分析表明,随着压裂液成本增加,油气产量提升,但成本效益比逐渐降低,需要平衡成本和效益以实现最佳组合。该研究为非常规油气藏水力压裂技术提供了新型压裂液体系,具有重要的研究意义和应用价值。

浅谈离子的水化与缔合作用

电解质溶液中粒子并非简单的共存,体系中一般存在水化与缔合作用,溶液结构与性质通常与理想溶液存在差异比较复杂。为了解释复杂的溶液结构现象,分别采用Stokes-Robinson水化理论、BET模型水化理论、Debye-Hückel离子互吸理论、Bjerrum离子缔合理论和Pitzer电解质溶液理论阐述了离子的水化与缔合作用的存在原理及其发展简史,并通过举例实际数据证明在浓度较高的电解质溶液中离子水化与缔合作用的存在。

无溶剂聚氨酯缔合增稠剂的合成与性能研究

以相对分子质量为2000~10000的聚乙二醇和己二异氰酸酯(HDI)为原料,异构十六醇为封端剂,在无溶剂添加的情况下,使用相同工艺合成了一系列聚氨酯缔合增稠剂。探究了不同相对分子质量聚乙二醇及配比因素对涂料增稠效果的影响。结果表明,在无溶剂添加的情况下,成功合成了多款具有较好增稠效果和良好触变性的聚氨酯缔合增稠剂;聚氨酯缔合增稠剂的增稠效率受到聚乙二醇相对分子质量的大小、封端效率以及相同固含量下疏水链段数量的综合影响;以PEG2000为原料合成的HEUR-2-1是一款环保的高黏高触变性的无溶剂聚氨酯缔合增稠剂。

碱溶胀非缔合型聚丙烯酸增稠剂的制备

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酸为单体,采用溶液聚合的方法制备了碱溶胀非缔合型聚丙烯酸增稠剂。利用红外光谱仪、差示扫描量热分析仪、热重分析仪、涂四杯表征了增稠剂的相关性质。讨论了增稠剂的化学结构、增稠效果与溶液p H的关系。讨论了氨水和氢氧化钠两种碱分别调控溶液p H时的增稠效果。分析了增稠剂的热差分析图谱、热重分析图谱,讨论了引发剂与增稠效果、热性能的关系。这些工作为相关生产和科研提供了参考。

一种疏水缔合型丙烯酸钠增稠剂的合成及其性能研究

以丙烯酸钠、甲基丙烯酸十六酯为单体,采用胶束共聚法,紫外光引发共聚生成疏水缔合型增稠剂。最佳的反应条件:中和度为80%,固含量为38%的碱性丙烯酸中和液作为基础胶水;浓度50%的烷基糖苷APG表面活性剂,加入量为甲基丙烯酸十六酯量的2.5倍;浓度为2%UV光引发剂TPO,加入量为0.4%(以胶水量为基准)。研究表明,这种疏水缔合型增稠剂具有高黏度、抗电解质、抗剪切等优异性能。

疏水缔合阳离子型絮凝剂的合成及其除油性能研究

以丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和丙烯酸十八酯(OA)为原料,以K_(2)S_(2)O_(8)-Na_(2)SO_(3)组成的氧化还原体系为引发剂,通过水溶液聚合法合成一种疏水缔合阳离子型絮凝剂(PADO),并利用红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(^(1)HNMR)和热重(TGA)对其结构进行表征。将PADO用于处理含油废水,考察了单体n(AM)∶n(DMDAAC)、疏水单体OA质量分数、反应温度、反应时间、PADO投加质量浓度对除油效果的影响。结果表明,在反应温度为70℃、反应时间为6 h、n(AM)∶n(DMDAAC)=2∶1、疏水单体OA质量分数为2%、PADO投加质量浓度为40 mg/L的条件下,除油率和浊度的去除率分别可达98.06%和98.53%,破乳絮凝效果良好。含油废水处理后的油质量浓度降至4.36 mg/L,小于国家排放和行业回注标准中的5 mg/L。

缔合勒让德函数的列式递推公式

围绕完全规格化缔合勒让德函数(fully normalized associated legendre functions,fnALFs)的计算精度和稳定性问题,以及常用的列式递推公式的适用性问题,基于勒让德函数的原理性公式给出4种类型的列式递推公式。研究表明,Belikov的列式递推公式间接算法的普适性仅约3100阶,而完全规格化后直接算法的普适性约为15000阶。在所有的列式递推公式中,Belikov公式最优。列式递推公式中的系数越小,溢出现象出现得越慢,递推阶次越高,递推公式越优良。

基于长链疏水单体的新型疏水缔合聚合物的分子动力学模拟

为了探究不同疏水单体对聚合物类减阻剂耐盐性能的影响,采用分子动力学模拟方法研究了3种不同的疏水长链型疏水单体与亲水的丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚形成的疏水缔合聚合物在盐溶液中的减阻性能和聚集行为。结果表明:3种疏水单体均能提高共聚物与水的相互作用,其中疏水长链由亲水的烷氧基链、烷基链和芳环类疏水基共同组成的疏水单体性能最优异。3种疏水单体均能提高共聚物的回转半径,且链长更长并带有芳环类疏水基的疏水单体使共聚物的流体力学半径更大;此外,聚合物疏水链的疏水缔合有利于促进共聚物通过氢键进行分子间交联,形成聚合物链之间的空间网络结构,增加聚合物链的刚性。减阻性能测试验证了分子动力学模拟结果的正确性。

沥青质分子缔合作用机制、表征、理论计算与应用研究进展

石油中沥青质分子的缔合聚集现象对于石油(尤其是重质油或致密油藏等非常规石油)的开采、储运、加工等具有重要影响,直接决定了原油的体相和界面性质,是矿物或管道器壁表面石油组分吸附沉积、油水(固)乳化、原油高黏等现象的主要成因。系统地综述了沥青质分子间缔合现象及理论发展,从分子间非共价相互作用角度探究了沥青质分子缔合聚集的作用机制,阐述了静电与色散作用主导的非共价相互作用对于沥青质缔合聚集的决定性影响规律。在此基础上,总结了近年来分子模拟等理论计算与界面表征技术在沥青质界面现象研究中的应用现状与发展方向。最后,基于沥青质分子缔合现象与理论,探讨了其在固体表面吸脱附、沉积、分散、破乳技术开发、降黏技术开发等领域的应用与思考。