高强度水凝胶的制备及其研究进展

水凝胶因其拥有较高的溶胀比和极高的含水率,被广泛应用于各种领域,但力学性能较弱的缺点限制了其在组织工程、软体机器人、可穿戴电子设备等高负载领域的发展。综述了近年来纳米复合水凝胶、双网络水凝胶、大分子微球复合水凝胶、疏水缔合水凝胶等高强度水凝胶的制备方法及研究进展;讨论了各类型高强水凝胶的特点并指出了目前研究中存在的问题;同时,对高强度水凝胶未来的研究方向进行了展望。

聚合物微球-缔合聚合物复合体系的封堵性能研究

针对海上稠油油藏地质特征及提高采收率的具体要求,选择聚合物微球与缔合聚合物进行复配,通过填砂管封堵实验和人造岩心驱油实验,发现复合体系兼具深部调剖和增黏驱油的性能,封堵性能、液流改向能力和驱油效果均优于单纯聚合物溶液。说明微球和缔合聚合物之间产生较好协同作用,为改善聚合物驱效果提供了新的方法。

疏水性交联聚合物微球与AP-P4的复合性能

考虑海上稠油油藏严重非均质性和海上平台寿命短、大井距开采的情况,也为解决疏水缔合聚合物在长时间高温、高盐度和高剪切条件下分子间疏水缔合比例降低问题,选择疏水性交联聚合物微球与疏水缔合聚合物进行复合.通过黏浓性质、抗剪切性能、填砂管封堵实验和人造岩心驱油实验,发现复合体系中微球能够与聚合物发生疏水缔合作用,改善聚合物在高温下的流变性能和抗剪切性能;且复合体系兼具交联聚合物微球的深部调剖和聚合物的增黏驱油性能,封堵性能和驱油效果均优于单纯聚合物驱.由于微球和AP-P4之间的疏水缔合作用使两者具有较好的复合效果,为改善聚合物驱提供新方法,为研究微观机理和指导聚合物驱奠定基础.

交联聚合物微球-聚合物在水溶液中的复合

针对交联聚合物微球-聚合物复合体系调驱技术,开展了交联聚合物微球-聚合物复合体系的溶液性能及其在溶液中结构形态的研究。研究中依据微观结构形态决定宏观溶液性质的原理,通过环境扫描电镜观察交联聚合物微球和疏水缔合聚合物(AP-P4)/非疏水缔合聚合物(SNF3640D)在溶液中的微观复合形态,并测定了交联聚合物微球-疏水缔合聚合物(AP-P4)/非疏水缔合聚合物(SNF3640D)复合体系的黏浓性质和剪切恢复能力,两种实验方法的结果相互印证,说明了疏水缔合聚合物(AP-P4)与交联聚合物微球之间存在着良好的协同作用,为进一步探讨二者的复合机理奠定了基础。

聚合物微球-缔合聚合物复合体系的封堵性能研究

针对海上稠油油藏地质特征及提高采收率的具体要求,选择聚合物微球与缔合聚合物进行复配,通过填砂管封堵实验和人造岩心驱油实验,发现复合体系兼具深部调剖和增黏驱油的性能,封堵性能、液流改向能力和驱油效果均优于单纯聚合物溶液。说明微球和缔合聚合物之间产生较好协同作用,为改善聚合物驱效果提供了新的方法。

非均质油藏中微球/聚合物非均相复合体系的调驱性能

将聚丙烯酰胺微球(PCB)与疏水缔合聚合物KYPAM-6S复配得到非均相复合体系。研究了复合体系中PCB与KYPAM-6S的最佳配比;在注入体积0.3 PV、注入质量浓度为3000 mg/L时,探究了复合体系相对单一体系在非均质油藏的调驱性能。实验结果表明,1500 mg/L PCB+1500 mg/L KYPAM-6S的复合体系在高剪切速率下稳定性好,且黏弹性最高,为最佳配比;相对于单独的PCB和KYPAM-6S,复合体系在非均质岩心中能够建立较强的渗流阻力,提高低渗岩心原油的动用程度,使低渗岩心提高采收率19.25%,说明PCB/KYPAM-6S复合体系在非均质油藏中的适用性更强。

聚苯乙烯微球对疏水缔合聚合物溶液流变性能的影响

为揭示疏水微球对疏水缔合聚合物流变性能的影响规律,以苯乙烯为单体,通过自由基共聚制得单分散的聚苯乙烯微球(PSM),并与疏水缔合聚合物(HAP)配成溶液。用环境扫描电子显微镜研究了PSM对HAP溶液微观结构的影响,用旋转黏度计和流变仪等考察了PSM/HAP溶液的表观黏度、剪切稀释行为和黏弹性。结果表明,PSM呈球状,粒径约1μm,且分布较窄;HAP加量超过其临界缔合浓度(2 g/L)时,HAP在水溶液中形成网状结构的主要方式为链间缔合。PSM加入HAP溶液后,PSM散布在较粗的HAP链束表面,且PSM团聚程度随PSM浓度增大而快速上升。PSM可适当提高HAP溶液的表观黏度和抗剪切性能,并改善其黏弹性。当HAP网状结构处于"破坏-恢复"的动态平衡时,PSM可作为物理交联点与HAP疏水基团作用,对网状结构的恢复有利。

分散聚合法AM/SSS/SMA疏水缔合聚合物微球的研究

以偶氮二异丁腈为引发剂,乙醇/N,N-二甲基甲酰胺为分散介质,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂,将丙烯酰胺、甲基丙烯酸十八酯和苯乙烯磺酸钠进行分散聚合制备了AM/SSS/SMA疏水缔合聚合物微球,考察了乙醇/N,N-二甲基甲酰胺体积比、引发剂用量、PVP用量和甲基丙烯酸十八酯含量对疏水缔合聚合物微球粒径的影响。结果表明疏水缔合聚合物微球粒径可调,在本实验条件范围内粒径为1.5～7.8μm,具有较好的分散性。FTIR谱图初步证实疏水缔合聚合物的结构,TGA表明疏水缔合聚合物起始分解温度为275℃,耐热性较好。

一种新型疏水缔合交联聚合物微球的合成与表征

以平平加O-10和对氯甲基苯乙烯为原料,通过醚化反应合成出一种具有疏水效应的大单体,并对产物结构进行红外表征,由羟值测定法计算产率达到90%。采用反相微乳液聚合方法合成疏水缔合水溶性聚合物微球,并对所合成的微球进行性能评价。结果发现:疏水缔合交联聚合物微球溶液具有较好的封堵性,耐盐性和抗剪切性的特点;在岩心驱替试验中,复合体系所提高采收率为20.54%,远远超过单独使用AP-P4溶液的8.2%。

交联聚合物微球/疏水缔合聚合物复合体系在模拟孔喉中的渗流

由于石油采收率的提高难度增加,使得驱油机理的研究迫在眉睫。本文根据黏浓关系、黏度随剪切时间的变化,通过环境扫描电镜实验及毛细管封堵实验,观察疏水缔合聚合物与微球复合体系的微观状态、性质和封堵机理。结果发现疏水缔合聚合物与微球具有良好的协同增黏效应,剪切后不易发生色谱分离现象;对于一定管径的毛细管,需要选择合适的微球浓度、粒径和流速,才能避免将孔隙堵死,达到较好的封堵效果;合适尺寸的微球能够强化疏水缔合聚合物的封堵效果。