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。

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.

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。

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。

柠檬酸铝结构形态及其对部分水解聚丙烯酰胺柠檬酸铝体系交联性质的影响

通过分析27Al核磁共振波谱、自旋晶格弛豫时间,结合数字拟合方法、渗析法和原子吸收分光光度法,对柠檬酸铝的形态结构及其影响因素进行了研究;利用转变压法研究了pH值对部分水解聚丙烯酰胺与柠檬酸铝体系交联过程的影响。结果表明,柠檬酸铝溶液中pH值增加时,Al(1)化学位移减少;pH值降低时,Al(2)化学位移减少。在柠檬酸铝溶液中存在两种形态的铝,一种是分子态,另一种是胶态。pH值增加时,分子态铝的量减少,而胶态铝的量增加。对部分水解聚丙烯酰胺与柠檬酸铝形成低聚合物浓度体系交联过程的研究表明,该反应所需柠檬酸铝为最佳形态结构时,溶液的pH值为5.0～7.0。

多价金属离子与部分水解聚丙烯酰胺络合行为的研究

研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液中,多价金属离子与大分子之间的络合现象.在有络合物生成的范围内,通过实验,计算得出了Cu2+、Zn2+离子与HPAM形成络合物时的配位比和络合常数,以及Cu2+离子和HPAM配位比随HPAM的水解度改变的变化规律.

部分水解聚丙烯酰胺溶液的界面扩张流变特征

借助于界面扩张流变测量方法,研究了测量时间对超高分子量聚丙烯酰胺Mo 4 0 0 0溶液与十二烷形成界面的黏弹性特征;研究了Mo 4 0 0 0溶液浓度对界面扩张黏弹模量E的影响,探讨了Mo 4 0 0 0溶液与空气、十二烷、原油所形成界面的E特征.结果表明,同一浓度的Mo 4 0 0 0溶液与十二烷形成的E大小随测量时间而变化,初期E较小,随着测量时间的增长而逐渐增大直至达到平衡.在同一测量时间时,Mo 4 0 0 0溶液浓度愈大E愈大,达到平衡E的时间愈短.不同浓度时,初始E的差异大于平衡E的差异.由于Mo 4 0 0 0的黏均分子量高达2 .2×10 7,故弹性模量E′对E的贡献大,虽然随着溶液浓度的增大,黏性模量E″对E的贡献比例略有上升,但是弹性模量E′对E的贡献仍为主导.此外,Mo 4 0 0 0溶液与不同物质所形成的不同界面具有不同的黏弹性特征,与空气、十二烷、原油所形成界面的E的大小次序为E空气>E十二烷>E原油,即E的大小随两相密度差的减小而减小.

部分水解聚丙烯酰胺-羟乙基纤维素的水相pH响应性自组装

为考察无规共聚物在全水相环境中的自组装行为,合成了结构类似于无规共聚物的低相对分子质量的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM).尝试改变水溶液pH值来诱导HPAM与羟乙基纤维素(HEC)发生自组装,采用透射电子显微镜(TEM)观察到不同pH值时分别获得了100nm的似正方体胶束,200nm×100nm的类椭球胶束,100 nm的串珠状胶束以及500 nmx300 nm×50 nm的半月形胶束等pH响应性核壳型聚合物胶束.建立了金在胶束表面原位还原耦合TEM表征方法,用于检测低衬度聚合物胶束的纳米细节;配合电子探针X射线微区分析(EPMA)和扫描电子显微镜(SEM),证实了半月形聚合物胶束的精致分级构造为亲水性内囊@疏水性连续囊壁@亲水性外壳的多泡囊泡,并证实pH=0.9时多泡囊泡崩解为疏水性内核@亲水性外壳的10 nm类球体小胶束.通过分析链节质子化状态的pH响应性,结合zeta电位和吸光度测定结果,阐释了不同pH值时组成聚合物胶束的核和壳的链段归属,获得了全水相中HPAM自组装驱动力和形貌方面的全新知识.

低浓度部分水解聚丙烯酰胺与柠檬酸铝交联体系流变性研究

用HAAKERS150流变仪对低浓度部分水解聚丙烯酰胺与柠檬酸铝交联反应所形成的交联聚合物溶液流变性及其时间效应进行了分析。结果表明,聚合物质量浓度为0.1g/L及NaCl质量浓度为2.0g/L的交联聚合物溶液与同条件的低浓度部分水解聚丙烯酰胺溶液的流变性不同,交联聚合物溶液在中等剪切速率范围内(400～1000s-1)表现为胀流性,低剪切速率(43～400s-1)时为假塑性,高剪切速率(1000～1500s-1)时表现为牛顿性;而相应的低浓度部分水解聚丙烯酰胺溶液只表现轻微的假塑性(5～900s-1)。交联聚合物溶液具有时间效应,表现为负触变性(震凝性),而低浓度部分水解聚丙烯酰胺溶液流变性不产生时间效应。

部分水解聚丙烯酰胺/柠檬酸铝交联体系粘度在反应过程中的变化规律

利用奥氏粘度计研究了部分水解聚丙烯酰胺 /柠檬酸铝交联体系在反应过程中的粘度变化规律 ,结果表明 ,不同浓度的部分水解聚丙烯酰胺与柠檬酸铝在交联反应过程中的粘度主要呈现 3种形式的变化规律 ,对应形成3种形式的交联体系。低聚合物浓度 (低于 10 0mg/L)的交联体系 ,发生形成交联聚合物线团的反应 ,形成交联聚合物溶液 ,是交联聚合物线团在水中的分散体系 ;高聚合物浓度 (高于或等于 10 0 0mg/L)交联体系发生网状交联反应 ,生成网络结构整体凝胶 ;弱凝胶体系 (10 0～ 70 0mg/L)是上述两种体系的过渡状态 ,可同时发生交联聚合物线团反应和局部网状交联反应。对于一定聚合物浓度范围的交联体系 ,当反应过程中生成浓度较大、但仍有一定独立性的交联聚合物线团时 ,该体系出现明显的剪切稠化现象。考察了该交联体系出现剪切稠化现象的程度和浓度范围 ,并利用粒子簇理论对剪切稠化现象进行了初步探讨。交联体系在反应过程中的剪切稠化现象初步验证了不同聚合物浓度交联体系的反应机理。