基于MBA凝胶纤维的RAFT聚合制备聚合物微米管

以三乙二醇双丙烯酸酯(TEGDA)为共聚单体,通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合反应,将N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)凝胶纤维直接转化为聚合物微米管.用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)和元素分析等表征了聚合物微米管的结构和组成.研究结果表明,TEGDA的加入可显著提高聚合物微米管的产率,并使其具有自支撑性.环境扫描电子显微镜(ESEM)原位表征结果表明,聚合物微米管具有一定的溶剂溶胀性能.采用流变仪测定了加入TEGDA前后的聚合物凝胶的机械性能,相对于MBA凝胶,聚合物凝胶的机械性能显著提高.

共聚单体对MBA凝胶纤维RAFT聚合制备聚合物微米管的影响

在不同丙烯酸酯类共聚单体存在下,通过可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合,将N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)凝胶纤维转化为聚合物微米管.主要研究了RAFT试剂及共聚单体官能度对产物收率及形貌的影响,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外吸收光谱、元素分析和热失重分析等手段分析所得产物.结果表明,适量RAFT试剂的加入有助于形成形貌规整的聚合物微米管;共聚单体的加入可显著提高聚合物微米管的收率,并且随着共聚单体官能度的增加,对收率的促进效果越明显.对比不同链长的二官能度共聚单体对聚合物微米管形貌的影响,发现随着链长的增加,聚合物微米管的管壁增厚.通过在单官能度共聚单体反应体系中加入少量四官能度单体,显著提高了聚合物微米管的收率.

纳微米聚合物微球的水化膨胀封堵性能

为改善聚合物微球的深度调剖效果,利用蒸馏沉淀聚合法制备纳微米聚合物微球,并利用激光粒度分析仪、微孔滤膜装置和驱替装置对纳微米聚合物微球的粒径、水化膨胀能力和变形封堵能力进行测试分析.结果表明:纳微米聚合物微球为较规则均匀的球形,粒径分布集中,具有良好的水化膨胀性能;随着盐矿化度增大,纳微米聚合物微球膨胀性能变差;随着温度升高,微球的膨胀性能变强;在氯化钙和氯化镁水型中,微球膨胀性能变差;在酸性和碱性环境中,微球膨胀性能变差;随着水化时间增长,微球的封堵性能和变形能力逐渐增强,对孔道产生有效封堵的同时又能变形通过孔道,在渗透率较低的岩心中具有更好的深度调剖效果.

纳微米聚合物驱油室内实验及数值模拟研究

用模拟污水配制了纳微米聚合物溶液,在未膨胀和预膨胀条件下,进行了室内封堵实验。结果表明,纳微米聚合物可顺利注入储层,膨胀后可以有效地封堵高渗透层,在一定压力下发生突破和运移,可实现逐级封堵。根据纳微米聚合物驱油渗流特点,建立了三维三相三组分纳微米聚合物调驱数学模型。考虑到对流扩散和调驱渗流特性,采用隐压、显饱、隐浓的差分方法求解该数学模型,并编制了相应的数值模拟软件。在大庆龙虎泡油田纳微米聚合物驱油矿场试验区进行了数值模拟研究,优化了注入参数,实施后达到了增油降水和提高采收率的目的,与数值模拟预测指标基本符合。

低渗透储层纳微米聚合物颗粒分散体系调驱多相渗流理论

采用岩心驱替装置进行渗流规律实验,建立反映纳微米聚合物颗粒水化膨胀、渗流阻力变化、堵塞、相对渗透率变化、颗粒沉淀破碎、残余阻力系数和黏度特性等的渗流特性方程,并建立反映纳微米聚合物颗粒分散体系调驱过程中水、油和纳微米聚合物颗粒之间相互作用与传输,质量的相互转换作用等特点的调驱渗流数学模型。研究结果表明:纳微米聚合物颗粒分散体系单相流动时非达西渗流特征明显,具有启动压力梯度;注入段塞体积、颗粒浓度以及颗粒粒径对驱油效果均有较大的影响,在低渗透高含水油田进行纳微米聚合物颗粒分散体系调驱是可行的,通过优化驱油方案,合理实施,能够取得较好的增油降水效果。

非均质储层纳微米聚合物颗粒体系驱油实验研究

为了深入揭示低渗透储层非均质性对聚合物颗粒分散体系驱油效果的影响,采用平板填砂模型和岩芯串、并联组合实验技术,对纳微米聚合物颗粒分散体系进行了非均质驱油实验研究,并分析了纵向、横向非均质性和渗透率级差对驱油效果的影响。平板填砂模型模拟实验结果表明,聚合物颗粒分散体系对改善储层纵向非均质性效果更明显,在纵向非均质模型中提高的采收率比横向非均质模型高9.83%。岩芯组合模拟实验结果表明,随着渗透率级差增加,聚合物颗粒分散体系提高串、并联岩芯组合模型的采收率均逐渐增大,在相近渗透率级差变化情况下,聚合物分散体系提高串联岩芯组合模型的采收率增幅为6.65%,而提高并联岩芯组合模型的采收率增幅为9.48%;渗透率级差越大,高、低渗岩芯的分流量相差越大,聚合物颗粒分散体系调驱后,高渗岩芯的分流量降低,低渗岩芯的分流量增大。

低渗透油藏纳微米聚合物颗粒分散体系封堵性能评价

为了使纳微米聚合物颗粒分散体系在低渗透油藏具有更好的控水稳油效果,从粘度特性、流变特性和封堵性能3个方面开展研究,并分析注入压力、渗透率、水化时间、颗粒质量浓度和注入速度对封堵性能的影响.实验结果表明,聚合物颗粒分散体系粘度较小,为剪切变稀的假塑性流体,具有良好的注入特性和封堵效果,注入压力呈波动性变化趋势.当水化时间、颗粒质量浓度和注入速度一定时,颗粒平均粒径与喉道平均直径比值小于0.16的区域为弱封堵区域,大于0.32的区域为强封堵区域,0.16-0.32的区域为中等封堵区域.若增加水化时间,弱封堵区域增大,强封堵区域减小.当水化时间、注入速度和岩心渗透率一定时,聚合物颗粒质量浓度小于1.0 g/L的区域为弱封堵区域,聚合物颗粒质量浓度大于2.0 g/L区域为强封堵区域.当水化时间、颗粒质量浓度和岩心渗透率一定时,注入速度小于0.1 mL/min的区域为弱封堵区域,注入速度大于0.5 mL/min的区域为强封堵区域.

磁性纳微米聚合物微球水化膨胀的耐温抗盐性

合成了一种粒径约300 nm的磁性纳微米聚合物微球,采用SEM,XRD,VSM等分析手段对合成的磁性纳微米聚合物微球进行表征,考察了NaCl含量、温度、地层水类型和pH对磁性纳微米聚合物微球膨胀性能的影响,研究了磁性纳微米聚合物微球的封堵性能。表征结果显示,合成的磁性纳微米聚合物微球具有良好的分散性和均一性,且纯度较高。实验结果表明,合成的磁性纳微米聚合物微球抗温、抗盐性能良好,温度从60℃增加到100℃时,微球的膨胀倍率从5.2增至6.4;氯化钙和氯化镁水型及pH对微球膨胀倍率影响较大,磁性纳微米聚合物微球可以对1.2μm的核孔膜形成有效封堵。

低渗透储层纳微米聚合物颗粒分散体系的流动机制

利用微孔滤膜模拟低渗透储层的喉道,将微孔滤膜过滤实验和激光粒度仪相结合,对纳微米聚合物颗粒分散体系在微孔滤膜过滤前后的粒径分布规律进行研究,并分析水化时间、注入压力、核孔膜尺寸、颗粒尺寸和颗粒浓度对粒径分布的影响。结果表明:保持其他条件为恒定值,存在一个最佳水化时间范围为大于240h,在该水化时间范围内,聚合物颗粒弹性变形能力逐步增强,使得更大粒径的聚合物颗粒得以通过1.2μm的喉道;增大注入压力,有助于更大粒径的聚合物颗粒通过1.2μm的喉道;增大聚合物颗粒浓度,会增强聚合物颗粒在1.2μm喉道处的封堵效果;不同尺寸分布的聚合物颗粒分散体系与一定大小的喉道相适应;聚合物颗粒粒径与喉道直径比值δ≥3.0的范围为聚合物颗粒直接封堵流动区域,1.0≤δ<3.0的范围为聚合物颗粒弹性流动区域,δ<1.0的范围为架桥封堵流动区域。

纳微米聚合物颗粒分散体系微孔滤膜流动特征

为了评价纳微米聚合物颗粒分散体系在低渗透油藏中的流动特征,利用微孔滤膜模拟低渗透油藏的喉道,采用激光粒度仪和微孔滤膜过滤装置,对其流动特征及其影响因素进行了研究。结果表明:水化时间小于120 h时,聚合物颗粒的封堵作用较强;水化时间大于120h后,聚合物颗粒逐级调驱能力增强;随着压力差增大,聚合物颗粒储层深处逐级调驱的效果增强,压力差大于0.15 MPa后,逐级调驱效果增加的速度明显加快;随着滤膜孔径减小,聚合物颗粒过滤速度急剧降低,在0.45,0.80μm微孔滤膜上粒径为1.68μm聚合物颗粒具有很强的封堵能力,而在3.0μm微孔滤膜上具有较强的储层深部逐级调驱效果;随着聚合物颗粒浓度增加,储层深部逐级调驱效果变弱,颗粒浓度增至2.0 g/L后,聚合物颗粒已经没有深部逐级调驱的效果。

纳微米级聚合物调驱技术优选及应用

通过对4种纳微米聚合物样品的粒径、形态和膨胀尺寸变化实验,筛选适合龙虎泡油田的纳微米聚合物;应用模拟污水配制纳微米聚合物溶液,在未预膨胀和预膨胀条件下,开展封堵实验.结果表明:纳微米聚合物可顺利注入,膨胀后封堵高渗透层,在一定压力下发生突破实现逐级调驱;纳微米聚合物能有效动用低渗透层的原油,采收率可提高17%以上,渗透率级差越大,采收率提高越明显.纳微米聚合物在矿场注入过程中起到增油降水的效果,并且注入压力出现周期性变化,能够实现逐级封堵.

基于单独MBA凝胶纤维的RAFT聚合制备聚合物微米管

研究凝胶形成温度对N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)凝胶纤维尺寸的影响,发现凝胶纤维平均直径随着凝胶形成温度的降低而降低,在-25℃下可得到平均直径为1.1μm的小尺寸凝胶纤维.在不加共聚单体条件下,以1.1μm小尺寸MBA纤维为模板和反应单体,通过可逆加成断裂链转移(RAFT)自由基聚合,以较高收率得到形貌规整并有一定自支撑能力的聚合物微米管.研究各种反应条件对聚合反应的影响,结果表明RAFT试剂用量、引发剂用量及反应温度都会影响产物形貌及收率.采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和红外光谱仪表征了聚合物微米管的微观形貌和组成,热失重分析表明产物具有很高的耐热性能.

交联剂和后滴加法对微米级聚合物均球属性和粒径的影响

以醇水为介质,偶氮二异丁腈为引发剂、由分散聚合制得粒径5μm单分散交联聚苯乙烯(CPS)微球.初步讨论了不同交联剂对苯乙烯微球的热失重温度与交联度的影响,不同交联剂的极限引入值不同.研究了后滴加方式加入交联剂对聚合物微球的粒径大小以及单分散性的影响.

纳微米聚合物微球在致密砂岩中的渗流规律及驱油效果研究

纳微米聚合物微球调驱技术已成为低渗致密油藏提高采收率的主导技术。首先测定了纳微米聚合物微球在致密砂岩中的单相流动特征;然后采用非稳态法研究了纳微米聚合物微球/水-油两相渗流规律;最后分析了纳微米聚合物微球的驱油效果。结果表明,纳微米聚合物微球单相流动表现为非达西流动,启动压力梯度普遍略高于水单相流;基质型-致密砂岩中纳微米聚合物微球的相渗曲线共渗区比水单相增宽5.18%,两相流动区增加;裂缝型-致密砂岩中纳微米聚合物微球的相渗曲线呈"凸型",共渗区比水单相增宽10.34%。含水率为40%时,转注纳微米聚合物微球最好,采收率最高,裂缝的存在对其影响较小;裂缝存在时致密砂岩的最佳注入时机为0.4 PV,比基质型-致密砂岩低0.2 PV。

单根聚己内酯电纺亚微米纤维的动力学特性分析

通过静电纤维制造技术得到直径范围在100～500nm的PCL亚微米纤维,并使用信号发生器和压电片联用对收集到的单根纤维进行振动实验,由共振频率数据得到单根纤维的弹性模量,并同时对直径的测量方法进行了修正.实验结果显示,PCL亚微米纤维的弹性模量随直径变化而显著增加,存在明显的尺寸效应.通过引入应变梯度的振动模型对实验中观测到的尺寸效应进行了理论解释,等效弹性模量的理论预测值与实验数据吻合良好.

微米光子回路中能量的荧光显示与调节

基于弯曲的罗丹明B(rhodamine B)掺杂聚合物微米线,搭建了Y型分束器、微米线-环形腔耦合结构等典型微米光子回路;采用锥形光纤耦合的方式,将光能量导入回路并在微米线中激发荧光;通过移动锥形光纤增加光的传输距离,分析能量的输出强度与传输长度之间的关系。研究发现,通过激发出的荧光光路强度,可显示回路中的能量沿微米线轴线周期性地衰减振荡,并在微米线弯折处发生相位跃变;回路输出端能量随传输距离的增加呈周期性变化,且在半个周期内,可将Y型分束器分光比从1.3调节到2.4(<2μm),使耦合结构中单个输出端的强度峰谷比达到2.1(<6μm)。利用锥形光纤耦合激发出的荧光,可在远场直接显示回路的能量传输状态,并在传输距离改变时对能量的耦合情况进行实时反映,实现回路输出性能的大范围调节,为复杂微光子器件的搭建及性能调节提供了一种直观、简便的方法。

新型亚微米过滤装置

新型亚微米液固、气固过滤机由河北深州市净化设备器材厂研制成功，并获得国家技术专利。新装置利用高分子聚合物亚微米分离介质为主要原料，采用特种工艺和配方制作而成，具有过滤介质孔径均匀、阻力系数小、机械性能高、耐酸碱等特点，其抗拉强度达175kg／cm，在-12～105℃时性能不变。过滤精度达0．1um，过滤纯度比同类产品提高10倍，滤速提高4～11倍，使用寿命高出近30倍。该产品可广泛用于矿山、环保等领域，具有广泛的推广前景和经济效益。

微圆管中纳微米聚合物流动规律

针对低渗透油藏储集层孔道微细、孔隙结构复杂等特点,采用管径为20、15、10μm的微圆管,以纳微米聚合物颗粒溶液为流动介质,研究微圆管中流体微观流动规律,分析纳微米聚合物颗粒溶液的实验流速与压力梯度的关系,研究纳微米聚合物颗粒溶液在窄小孔道中微尺度效应下的微观流动规律,明确在微管内所受微观力和流体动力学特性。研究表明:随着微管内径的逐渐减小,纳微米聚合物溶液的流速均明显减小;随着纳微米聚合物颗粒尺寸和溶液质量浓度的增加,流体流速逐渐降低;实验压力范围内,纳微米聚合物流速与压力梯度基本呈线性关系;微管管径越小,颗粒粒径越大,非达西流动特征越显著。

纳微米聚合物颗粒驱油剂的表征及性能评价

蒸馏沉淀聚合法制备AM/AA/MMA聚合物颗粒,利用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和激光粒度仪进行表征,研究Na Cl质量浓度对聚合物颗粒水化膨胀性能的影响及水化时间对聚合物颗粒运移封堵性能的影响,并在不同渗透率的岩心中进行驱油实验。实验结果表明,AM/AA/MMA聚合物颗粒为规则球形,干球粒径约为500 nm。随着水化时间增加,聚合物颗粒粒径逐渐增加,水化时间增至200 h后,粒径基本不再增加。随着Na Cl质量浓度增加,聚合物颗粒的膨胀倍数逐渐减小,质量浓度由5 g/L增至20 g/L,膨胀倍数减小了1.01。随着水化时间增加,聚合物颗粒对岩心的封堵作用增强,水化时间由24 h增至120 h,岩心封堵率增大了40.62%。注入0.5倍孔隙体积、质量浓度为1.5 g/L的聚合物颗粒溶液段塞,可平均提高采收率9%以上,随着渗透率增加,提高的采收率逐渐增加,当渗透率大于50×10-3μm2后,提高的采收率基本不变。