非光滑管路中HPAM溶液减阻与流变性关系研究

通过研究不同分子量、不同浓度的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液的流变性能,并测试其在大型摩擦阻力测试装置中的压差,探究聚合物浓度、聚合物分子量等因素对HPAM溶液在非光滑管路中减阻性能的影响。结果表明,在实验条件范围内,聚合物分子量增大,溶液的减阻率先降低后升高;聚合物的浓度增大,溶液的减阻率降低。通过计算得到了HPAM溶液在内径为0.46 cm非光滑管路中流动时的摩擦阻力系数f和广义雷诺数Re并与HPAM溶液流型参数n相关联,建立了表征非光滑管路中聚合物溶液摩擦阻力系数新方程,同时建立了聚合物溶液摩擦阻力系数f与广义雷诺数Re、减阻率DR与广义雷诺数Re的经验关系,便于HPAM溶液的工程应用。

微纳米气泡对HPAM溶液黏度保留率及结构的影响

海上油田聚合物驱配液过程产生的微纳米气泡氧化降解会造成聚丙烯酰胺(HPAM)黏度损失。分析了不同充气条件下HPAM溶液黏度保留率的变化规律,并结合动态激光散射、生物显微镜、红外光谱等技术研究了驱配液过程中微纳米气泡对HPAM溶液结构的影响。结果表明,以空气为气源,用微纳米气泡发生器循环20 min后的模拟矿化水配制的HPAM溶液黏度保留率下降幅度最大,黏均相对分子质量也最低。这是由于氧气与溶液中的HPAM分子发生化学反应,出现了氧化降解现象,含有空气的微纳米气泡增大了溶液中氧气的溶解度并产生了羟基自由基(·OH),导致黏度保留率降低;不充气时,由于机械剪切作用HPAM溶液在配制过程中也会产生微纳米气泡,但溶液质量浓度过大,不利于微纳米气泡的分散,从而减缓了黏度保留率的降低幅度;微纳米气泡在溶液中的稳定时间比大气泡更长,且会影响聚合物的粒径分布,使其平均粒径增大,粒径分布不均匀。

HPAM/AlCit交联体系研究

文章研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)的交联反应。通过黏度测量研究出AlCit和HPAM的浓度作为反应的影响因素,并通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)揭示了HPAM的交联基团。研究表明,AlCit与HPAM的羧基发生交联反应。交联过程分为两个阶段:缓慢触发阶段和快速交联阶段。与这两个阶段相对应的是AlCit与水之间的旧配位键断裂,以及AlCit和HPAM的羧基之间的新配位键形成。AlCit和HPAM的浓度是交联反应的重要影响因素。作为交联剂,较高浓度的AlCit会导致过度交联,从而形成刚性交联聚合物并降低黏度。然而,如果AlCit的浓度较低,交联反应将不充分。此外,交联体系还存在临界HPAM浓度,只有在临界浓度以上,交联体系才能充分反应。

HPAM/柠檬酸铝胶态分散凝胶形成条件研究

采用一种简化的实验程序测定胶态分散凝胶（ＣＤＧ）的转变压，用测得的转变压值作为评价参数，考察由ＨＰＡＭ、柠檬酸铝、硫脲、氯化钾组成的ＣＤＧ的形成条件及相对强度。所考察的形成条件包括ＨＰＡＭ的来源和浓度，柠檬酸铝和氯化钾的浓度，ｐＨ值，绝大部分实验工作在４０℃和ｐＨ＝７．０的条件下进行，用一组实验考察了温度的影响（７０℃和４０℃）。

石油磺酸盐、HPAM、pH值对蒙脱土zeta电位的影响

The effects of petroleum sulphonate, HPAM and pH value on the zeta potential of Na-montmo-（rrillonite） suspensions were investigated, and orthogonal design of experiment was used to study the effect of these factors on the zeta potential of montmorillonite suspensions when the three factors existed simultaneously. The results show that the zeta potential of montmorillonite becomes more negative with the increase of the concentration of petroleum sulphonate, that of HPAM, and the pH value. Moreover, FpH=13.3(>F0.01=9.78), FHPAM=7.73(>F0.05=4.76) and Fpetroleum sulfonate=3.05 when the three factors co-exist, thus the effect of pH value on the zeta potential of montmorillonite is the most prominent factor, the HPAM a less prominent factor, and the petroleum sulphonate is least prominent.

低浓度HPAM/AlCit体系的评价及其成胶性能影响因素研究

分别用粘度法和微孔滤膜法研究了部分水解聚丙烯酰胺 /柠檬酸铝交联体系 (CDG)的形成 ,并用微孔滤膜法研究了多元醇类物质、酚类物质、油田用缓蚀阻垢剂及油田回注水对CDG交联体系的影响。结果表明 ,粘度法不能用于评价低浓度的CDG体系交联情况 ,但可用微孔滤膜法评价 ;多元醇对CDG体系基本无影响 ;微量的酚类物质会严重影响交联聚合物的形成 ;含磷酸基团的缓蚀阻垢剂对CDG的影响很大 ;改变交联比 ,可以用油田回注水配制CDG体系 ,最佳交联比为 1 0∶1。

聚丙烯酰胺水溶液的分子动力学模拟研究

为模拟实际选煤过程中产生的含聚污水,采用分子动力学的方法,选择COMPASS II力场,分别对含非离子型聚丙烯酰胺(NPAM)的水溶液体系和含阴离子型聚丙烯酰胺(HPAM)的水溶液体系进行模拟。通过分析聚合物的平衡构象、均方位移曲线、径向分布函数、扩散轨迹及均方回转半径等,进一步探究聚丙酰胺(PAM)水溶液的微观结构与高分子溶液性质的关系。研究结果表明:NPAM在溶液中形成疏水内核球体而悬浮,而HPAM在溶液底部聚集;含HPAM的水溶液中水分子比含NPAM的水溶液中水分子扩散系数较大;HPAM表面与附近水分子作用数较多,形成强氢键;HPAM在溶液中水分子位移和活动范围都比NPAM中水分子大;在水溶液中NPAM比HPAM更好地舒展。

不同油藏温度条件下HPAM水解度与黏度变化规律

实验测定了法国SNF公司的AN913（M^-=1．72×10^7，HD=15．0％）、AN923（1．92×10^7，20．0％）、AN934（2．11×10^7，31．0％）3种聚合物在驱氧并化学稳定的浓度1．0g／L的污水溶液中，在180小时热老化过程中水解度和溶液黏度（30℃）的变化。55℃老化的溶液用矿化度2．23g／L、pH9．0的下二门油田污水配制，70℃和80℃老化的溶液用矿化度5．33g／L、pH9.1的双河油田污水配制。水解度～老化曲线表明油藏条件下HPAM的水解是典型的自阻滞反应，初期水解快速，后期减慢，最终趋于稳定；初始水解度越低则水解越快；温度越高则水解越快且不同水解度聚合物的水解曲线越接近；55℃时的水解仍很明显。溶液黏度～老化时间曲线相似但有所不同：老化初期黏度增加快，达到最高值后维持稳定（55℃和80℃）或缓慢减小（70℃）；达到最大黏度的老化时间，55℃下为100天，70℃下为60天，80℃下为30天；水解度越低则黏度增加越快；在70℃老化30天和在80℃老化5天后，AN913溶液的黏度超过AN923和AN934。以3种聚合物溶液黏度对水解度（15％～68％）作图，水解度达到～30％前黏度增大，以后大体稳定，水解度大于60％后略有下降；用HPAM水溶液结构和污水低钙镁含量（26.32mg／L）解释这一结果。讨论了HPAM水解度对油藏的适应性：在55℃的下二门油藏及70℃和80℃的双河油藏，聚合物驱中分别使用水解度25％～30％、20％～25％、15％～20％的HPAM。图7表1参14。

纳米SiO2/HPAM/NaCl分散体系的稳定性、流变性及驱油性能研究

利用纳米粒度及Zeta电位分析仪、流变仪和悬滴法对纳米SiO2/HPAM/NaCl体系60℃的稳定性、流变性及油水界面张力进行了研究。结果表明,HPAM的加入使SiO2悬浮液的Zeta电位更负、粒径明显增加,静置10 d无明显浑浊现象。加入纳米SiO2后,HPAM溶液的黏度增加,耐温、耐盐和耐剪切性能得到改善。对于质量分数为0.18%的HPAM溶液,SiO2质量分数小于0.5%时,随SiO2质量分数的增加,体系的黏度、储能模量和损耗模量增加,临界线性应变减小,蠕变回复能力增强;SiO2质量分数大于0.5%时,出现了相反的现象;这是因为SiO2质量分数不同时,HPAM在SiO2表面的吸附量、吸附构型及两者之间形成的网状结构不同。纳米SiO2的加入同时强化了HPAM降低油水界面张力的性能,加入质量分数为0.2%和0.5%的SiO2后,HPAM的采收率分别提高了4.5%和6.0%。

柠檬酸铝的合成与HPAM/柠檬酸铝弱凝胶体系的配制

考察了温度、反应时间、pH值及柠檬酸与氯化铝的比例对合成柠檬酸铝作为交联剂的HPAM/柠檬酸铝弱凝胶体系黏度的影响,结果显示最优的合成条件是:反应温度为80℃,反应时间为3h,pH约为7.0,柠檬酸与铝的物质的量比为1:2.0。采用油田污水制备了柠檬酸铝交联的HPAM/柠檬酸铝弱凝胶体系,考察了不同的配制方法对凝胶强度和稳定性的影响,发现采用自来水配制HPAM/柠檬酸铝预先交联体系,而后用污水稀释的方法可以配制出与自来水直接配制效果相当的凝胶体系。

复合交联剂对耐温抗盐型HPAM弱凝胶性能的影响

研制以聚丙烯酰胺（HPAM）为主剂、酚醛复合物和有机金属络合物为交联剂的耐温抗盐型复合交联弱凝胶体系,并与单一交联弱凝胶体系进行性能比较.结果表明,耐温抗盐型复合交联弱凝胶体系的优选配方为：HPAM、氯化铵、酚醛复合交联剂、有机金属络合物交联剂的质量浓度分别为1000、3000、300、25mg/L;与单-交联弱凝胶体系相比,复合交联弱凝胶体系在相同矿化度盐水中成胶,其黏度是单-交联弱凝胶体系黏度的8-10倍,在相同的温度下其黏度是单一交联弱凝胶体系黏度的3-4倍,在75 ℃下老化120d,其黏度依旧能保持在初始黏度的80%以上,具有优良的耐温、抗盐性能和良好的长期稳定性.

低浓度HPAM/Cr^(3+)凝胶成胶行为影响因素的研究

研究了聚合物浓度、ｐＨ、温度及Ｃａ２＋浓度对低浓度部分水解聚丙烯酰胺（ＨＰＡＭ）凝胶成胶行为的影响。实验结果表明：随着体系中聚合物浓度的降低，成胶速度降低，所成凝胶的强度和稳定性降低，成胶的ｐＨ范围变窄。在成胶的ｐＨ范围内，ｐＨ愈高，则成胶速度愈快，所成凝胶的强度愈高，稳定性也愈好。温度增高时成胶速度加快，凝胶的稳定性变差。Ｃａ２＋浓度增大时所成凝胶的强度下降。

油田污水中聚丙烯酰胺(HPAM)的降解机理研究

随着聚合物驱油技术在我国油田的大面积推广,含聚丙烯酰胺污水的产量在逐年增加。聚丙烯酰胺在为油田生产提高原油采收率的同时,也大幅度增加了混合液的粘度和乳化性,使油水分离难度加大,造成采出水含油量严重超标。含聚丙烯酰胺污水具有粘度高、油水分离难度大、可生化性差等特点,对环境的负面影响也越来越明显。因此,亟待解决的问题便是部分水解聚丙烯酰胺的降解。本文综述了聚丙烯酰胺化学、生物降解机理,总结了降解聚丙烯酰胺的典型的微生物种群,阐述了生物方法的优势,为油田含聚丙烯酰胺污水的处理研究提供参考。

油田化学剂对低浓度HPAM/柠檬酸铝体系的影响

用微孔滤膜方法测定了油田用不同类型破乳剂 (9种 )、絮凝剂 (1种 )以及缓蚀阻垢剂 (3种 )对LPS交联体系的影响。LPS体系用HPAM(10 0mg/kg)和柠檬酸铝 (10mg/kg ,以Al3 + 计 )在清水中配成 ,化学剂加量 5 0mg/kg ,在 6 0℃反应 2天后通过平均孔径 3μm的滤膜 ,测定累计滤过时间与累计滤过体积关系曲线 ,以空白LPS和聚合物溶液为参比体系。结果表明 ,酚醛树脂类嵌段聚醚 (破乳剂 )和含磷酸基团的缓蚀阻垢剂对LPS影响很大。

一种用于深部调剖的HPAM/Cr^(3+)凝胶

由分子量4×106～7×106、水解度17.6%的聚丙烯酰胺(5～6g/L)、氧化还原体系交联剂Na2Cr2O7+NH4Cl、加入乙二醇的乳酸/丙酸/乙酸复配有机酸延缓剂组成的STP强凝胶调剖剂,其最佳成胶条件为pH值5.2,温度55℃,矿化度<7g/L,调节延缓剂用量可控制成胶时间(12～144h),适用温度为35～80℃。在3支串联高渗透率岩心和3支串联低渗透率岩心并联而成的非均质模型上,在水驱饱和油之后(合层采收率24.3%),依次用STP调剖剂封堵第一、第二、第三高渗岩心后水驱,合层采收率分别达到46.8%、62.2%和69.1%,由此得出结论:封堵深度越大,采收率提高幅度越大。讨论了有关的驱油机理。简介了2000～2001年大庆萨中开发区48井次处理半径10～20m的STP深部调剖作业的结果(成功率91.2%)。图5参5。

HPAM/Cr^(3+)冻胶压裂液的低温破胶体系

HPAM/Cr3+冻胶压裂液是一种报道较少的压裂液体系,该压裂液具有增粘能力强、携砂性好、摩阻低、冻胶水化破胶后残渣少等优点。但在低温条件下,聚丙烯酰胺可控制性降解比较困难,限制了在油田上的应用。考察了破胶剂的低温破胶性能;研究了影响该压裂液的低温破胶性能的影响因素;提出了用于低温地层的破胶体系配方。该体系可在低温(30℃)下破胶。

热缔合接枝物HPAM-g-PNIPAm的温敏增稠性能

采用流变仪与毛细管粘度计研究了热缔合接枝聚合物———水解聚丙烯酰胺-g-聚(N-异丙基丙烯酰胺)(HPAM-g-PNIPAm)盐水溶液流变特性,测定了外加盐浓度、聚合物浓度、剪切速率及接枝率和接枝链长对HPAM-g-PNIPAm温敏增稠效果的影响。结果表明,此接枝聚合物在接枝率大于4%,接枝侧链相对分子质量大于8000且聚合物质量浓度大于2g/L时具有较强的温敏增稠性,即在30～50℃水溶液中,粘度随温度的升高而增大,且增稠效果随外加盐浓度的升高而加大。

聚合物驱采出液中HPAM的分子参数、结构及形貌研究

富集并提纯了锦州9-3(JZ9-3)油田W7-4井聚驱采出液中的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM),利用红外光谱分析了HPAM纯化品的结构,利用扫描电镜、原子力显微镜和动态光散射分析了其微观结构形貌,并测定了浓度和相对分子质量。结果表明,采出液中的HPAM聚集体是以某一中心向四周放射的多层立体网络状结构,其大分子具有树枝状的支化结构;采出液中HPAM与驱油用HPAM具有相同的结构与特征基团;与原驱油用聚合物相比,采出液中HPAM水化分子粒径由约720 nm减至约280 nm,仅含有少量Rh>1μm的水化分子;浓度由1270 mg/L减至400 mg/L;经过地层的剪切、降解等作用,HPAM的相对分子质量大幅度减小,由12×106g/mol减至1.52×106 g/mol。

矿化度影响HPAM溶液黏度机理

研究了矿化度对HPAM(部分水解聚丙烯酰胺)溶液流变性的影响,测定了电渗析器处理前后的油田污水、淡水、浓水配制的HPAM溶液的流变性,浓水对HPAM流变性影响最大;通过流变曲线拟合,确定了流变参数,矿化度越高,稠度系数越小,幂律指数越大。探讨了阴阳离子对HPAM溶液黏度的影响,阴离子对HPAM溶液黏度降低无贡献,阳离子是引起HPAM溶液黏度损失的主要原因,应用双电层理论深入探讨了阳离子浓度、电荷数及阳离子半径对HPAM分子构型的影响。得出了阳离子对HPAM分子构型的影响规律。

Fenton技术降解HPAM过程中离子影响的研究

在室温条件下考察了不同的芬顿(Fenton)氧化技术对三次采油用聚丙烯酰胺的降解效果,最佳处理技术为紫外光(UV)/Fenton/C4H4O26-。在Fenton/C4H4O62-试剂化学计量比为C(H2O2)∶C(Fe2+)∶C(C4H4O62-)=10∶1∶1的条件下,系统研究了废水中的不同离子对UV/Fenton/C4H4O62-技术处理三次采油用聚丙烯酰胺(HPAM)降解效果的影响。结果表明,在试验条件下,各种离子的存在对HPAM降解有一定的负面影响,它们的影响程度由大到小依次为:Cl->Na+>SO42-。