疏水缔合效应对聚丙烯酰胺类水溶液结构和流变性质的影响

以聚合物驱油为背景,研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和缔合型部分水解聚丙烯酰胺(AHPAM)水溶液的结构与流变性质的差别.通过粘度法和静态激光光散射法得到了所分析的聚丙烯酰胺的分子量,用动态激光光散射法和粘度法分析了特定AHPAM分子缔合形态,并用流变学法测定了AHPAM在地层温度与矿化度条件下的线性粘弹性与非线性流变特性.着重讨论了临界缔合浓度的概念,研究了结构和流变性质的关系,以及分析了缔合对聚合物驱油的可能影响.实验结果表明,AHPAM水溶液在宽浓度范围存在分子缔合;一般临界缔合浓度的概念实际反映在进入亚浓溶液范围分子间缔合的效应,剪切速率约为10 s-1时,剪切粘度突降数倍,反映缔合结构在剪切场中的变化,该现象在高缠结浓度下较不明显;拉伸粘度随拉伸速率变化与HPAM定性不同,该拉伸特性反映了疏水缔合近程作用的本质.     

纳米埃洛石管对HPAM性能的影响

采用油酸改性纳米埃洛石管(HNTs)将部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与改性HNTs(O-HNTs)共混制备一种稳定的分散体系HPAM/O-HNTs。采用红外和接触角对O-HNTs的化学结构进行表征,并系统考察HPAM/O-HNTs的增黏性、耐温耐盐性、抗剪切性和驱油效果。结果表明：O-HNTs分子链中含有长烷基链、双键等疏水基团,具有疏水作用。加入O-HNTs后,HPAM/O-HNTs黏度明显提高,表现为优异的增黏性。HPAM/O-HNTs在30～90℃的NaCl(0～12000 mg·L^-1)和CaCl₂(0～12000 mg·L^-1)溶液中的黏度均比HPAM高,表现出优异的耐温抗盐性能。90℃条件下,随着剪切速率增大,HPAM/O-HNTs黏度逐渐减小。500 r·s^-1条件下溶液黏度大于17.2 mPa䦆Wingdings 2VB@s,表现出优异的抗剪切性能。在相同条件下,HPAM/O-HNTs的驱油采收率比HPAM高12.3%,驱油效果显著。     

絮凝处理对聚驱污水中部分水解聚丙烯酰胺浓度的影响

用常见无机和有机絮凝剂处理了聚驱污水,分别考察了絮凝剂单剂和复配处理后聚驱污水中残余部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)质量浓度和透光率随絮凝剂剂量的变化.结果表明:采用无机絮凝剂处理聚驱污水时,残余HPAM质量浓度随絮凝剂剂量增加先减小后增大;采用有机絮凝剂处理聚驱污水时,残余HPAM质量浓度随絮凝剂剂量增加而线性增加.将无机絮凝剂与无机絮凝剂复配使用,则残余HPAM质量浓度与透光率成反比;将无机絮凝剂与有机絮凝剂复配使用,则残余HPAM质量浓度取决于复配体系中阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)的添加量.     

聚丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基-丙磺酸钠聚合物接枝纳米SiO_2驱油剂的合成及其性能

我国油田以砂岩油藏为主,平均采收率仅28.9%,多数油藏接近水驱废弃期,近废弃油藏中仍有大量残余原油不能采出.在表面含有巯基的纳米SiO_2表面嫁接聚丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基-丙磺酸钠大分子链,合成表面接枝有大量聚合物链的纳米SiO_2,并通过TEM、IR、TG、模拟岩心驱替试验装置表征测试其结构、形貌和驱油性能.结果表明:接枝后的纳米SiO_2在15 nm左右,表面有聚丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基-丙磺酸钠大分子链存在,浓度1.0 g/L时,表现出明显的驱油性能.     

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

由 Cr( )交联部分水解聚丙烯酰胺 ( HPAM)形成的水凝胶已广泛应用于油田三次采油生产中 ,对于调整吸水剖面和提高原油采收率起到重要作用 .在 HPAM/Cr( )交联机理和交联动力学等方面的研究多采用粘度法 [1] 、紫外 -可见分光光度法 [2 ] 、流变学法[3] 、原子力显微镜 ( AFM)法 [4 ] 、粒度及其分布法 [5] 等 ,考察 HPAM/Cr( )交联反应过程 ,而对交联密度ρ的研究却少见报道 .ρ可用单位体积凝胶中参与交联反应的 Cr( )的量 ( g/cm3)来表征 ,在微观上反映了交联点的数目 ,在宏观上与凝胶的强度和脱水程度相联系 ,因而是交联体系…     

聚丙烯酰胺稀溶液的分子模拟

聚丙烯酰胺(PAM)是一类重要的线性水溶性聚合物,具有"百业助剂"之称,因此对其溶液性质的研究意义重大.在溶液质量浓度约为1g·mL-1的基础上,分别构建了含有不同水分子数的溶液模型.采用分子动力学(MD)方法模拟分析了不同温度下非离子型的聚丙烯酰胺(PAM-H)和阴离子型的聚丙烯酰胺(HPAM)在纯水溶液及含不同质量分数NaCl的水溶液中的回旋半径(Rg).结果发现,不同温度下PAM-H和HPAM的抗盐性能的模拟结果与实验数据基本吻合,水分子数不同的溶液模型所得模拟结果趋势没有明显变化,为了提高模拟效率,选取含有2000个水分子的溶液模型分析HPAM链中氧负离子及氧原子的径向分布函数,从微观结构模拟说明了HPAM水溶液粘度随NaCl质量分数增加而减小,且HPAM比PAM-H具有较好的增粘效果及较差的抗盐性能的原因.     

加盐浓度及水解度对PAM和HPAM的特性粘数的影响

聚丙烯酰胺(PAM)和部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的特性粘数[η]等物性参数与样品的水解度(DH%)、加盐浓度(C_s)密切相关。在实际应用中,无论油田水、矿山水、洗煤水,一般矿化度都较高,影响PAM和HPAM的使用性能,所以研究DH%、C_s对[η]的影响很有必要。本文在以往工作的基础上研究了[η],C_s,DH%,tgx间的关系,得出了一些有用的结果。     

三次采油耐温抗盐聚合物的合成与评价

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和氢氧化钠(Na OH)为原料,采用过硫酸铵[(NH4)2S2O8]、亚硫酸钠(Na2SO3)和四甲基脲[N(CH3)2CON(CH3)2]作为新型复合引发体系,通过共聚后水解工艺,合成了高分子量三元共聚物(AM-AANa-AMPSNa).考察了引发剂用量、单体浓度、p H和引发温度对共聚物黏均分子量的影响.确定最优条件为:引发剂用量0.035%,单体质量浓度为25%,介质p H 7,引发温度0℃.通过红外光谱和核磁碳谱表征了其结构,并系统评价了其理化性能指标、黏弹性、注入性和驱油性能.结果表明,该共聚物较高分子量部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)具有更优异的耐温抗盐性能.其黏均相对分子量达到3000万以上,在胜利油田III型盐水中,浓度1500 mg/L,温度85℃条件下,溶液表观黏度达到17.7 m Pa s,岩心驱油实验在水驱采收率51.8%基础上,可再提高15.8%.上述性能表明,该高分子量三元共聚物有望应用在高温高盐油藏三次采油技术中.     

Effect of metal ions on the viscosity of polyacrylamide solution and the mechanism of viscosity degradation

聚丙烯酰胺( HPAM)是油田常用的驱油聚合物,用油田污水配制HPAM溶液易导致其黏度明显降低,影响驱油效果.依据埕东油田污水实测的各种金属阳离子含量来配制HPAM溶液,测得各金属阳离子对其黏度影响由大到小的顺序为:Na+ ＞Fe2+ ＞Ca2+ ＞K+＞ Mg2+;通过红外光谱和扫描电镜分析金属阳离子导致HPAM溶液降黏的机理,Na+、K+、Ca2+、Mg2+主要是通过与HPAM链上的羧酸根阴离子静电引力相互作用,降低HPAM分子表面原有的电荷密度,造成分子链卷曲,同时减弱了极性基团的溶剂化能力,释放大量的“束缚水”,从而使黏度显著降低;Fe2+离子主要是与水中溶解氧共同作用,引发自由基反应,导致HPAM骨架水解断裂,致使黏度显著降低.     

大庆油田三元复合驱结垢样品中碳酸钙的结晶特性及形貌特征

采用EDAX, XRD和SEM等方法对大庆油田三元复合驱结垢样品中碳酸钙的结晶特性及形貌特征进行了研究. 结果表明, 结垢样品中的碳酸钙呈现出球形、棒状和花状等形貌特征和层状生长的结晶特征. 部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)降低了重烷基苯磺酸盐(HABS)表面活性剂的临界胶束浓度(cmc), 促进了其胶束化作用; HABS使溶液中HPAM链的刚性增强, 负电吸引能力增强; 二者均会形成模板, 导致结垢样品中的碳酸钙具有不同的形貌特征. 聚丙烯酰胺和表面活性剂的存在未改变结垢样品中碳酸钙的层状生长特征.     

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.     

金属阳离子对聚丙烯酰胺溶液黏度的影响及其降黏机理研究

聚丙烯酰胺(HPAM)是油田常用的驱油聚合物,用油田污水配制HPAM溶液易导致其黏度明显降低,影响驱油效果。依据埕东油田污水实测的各种金属阳离子含量来配制HPAM溶液,测得各金属阳离子对其黏度影响由大到小的顺序为:Na⁺>Fe²⁺>Ca²⁺>K⁺>Mg²⁺;通过红外光谱和扫描电镜分析金属阳离子导致HPAM溶液降黏的机理,Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺主要是通过与HPAM链上的羧酸根阴离子静电引力相互作用,降低HPAM分子表面原有的电荷密度,造成分子链卷曲,同时减弱了极性基团的溶剂化能力,释放大量的"束缚水",从而使黏度显著降低;Fe²⁺离子主要是与水中溶解氧共同作用,引发自由基反应,导致HPAM骨架水解断裂,致使黏度显著降低。     

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.     

水解聚丙烯酰胺溶液粘弹特性的研究

通过锥板测量系统对水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液的粘弹性进行了研究.结果表明, 这种锥板测量系统能较灵敏地检测出溶液粘弹性结构的存在,并得到了聚合物溶液的弹性成份和粘性成份的关系.发现随着HPAM溶液浓度的增大,聚合物溶液的弹性成份起初迅速增大,随后增大的趋势变慢而趋于平缓,在经历一最大值后又略有下降.在剪切速率ṝ =0.36 s－1下,超高分子量的HPAM(M=1.65×107)溶液(c = 1.5 g·L－1)具有明显的粘弹特性;随着盐的加入,溶液的粘弹性下降,当盐浓度达到一定值的时候,溶液内部的网络结构遭到破坏,其弹性行为完全消失.对于聚丙烯酰胺(PAAM, M=2.0×105)溶液(c = 2.0 g·L－1)在剪切速率(ṝ=0.36～1.36 s－1)范围内没有观察到粘弹行为,只在ṝ≥1.65 s－1时,才能观察到微弱的粘弹现象.     

一些聚合物对中相微乳液物性的影响

研究了水解聚丙烯酰胺、黄原胶和木质素磺酸盐对中相微乳液相体积、粘度和界面张力的影响。实验结果表明: 含有聚丙烯酰胺时,中相微乳液的相态、增溶参数、中相与下相间界面张力及中相粘度均无明显变化。生物聚合物对中相微乳液的物理性质影响也不大。木质素磺酸盐则对微乳液的形成产生明显影响: 随着木质素磺酸盐浓度的增大,微乳液由中相转变为上相,相应的物理参数亦有变化。     

Molecular simulation studies on the interaction between different polymers in aqueous solution

A molecular dynamics simulation was performed to investigate the aggregates of mixing and the interaction between different polymers in aqueous solution. These polymers include partially hydrolyzed polyacryamide (HPAM), hydroxyethylcellulose (HEC) and polyvinylpyrrolidone (PVP). The structures of mixed aggregates were analyzed from the dihedral angle distribution of: (1) pure HPAM; (2) HPAM in aqueous solution; (3) HPAM with small segments of PVP or HEC in aqueous solution. At the same time, the simulated IR spectra and the calculated interaction parameters were used to distinguish the different interactions between HPAM and PVP or HEC. In order to confirm the validity of the simulated predictions, experimental IR spectra of polymer systems were made, and the specific viscosity of the HPAM and PVP or HEC system was measured using capillary viscometry. It can be seen from the viscosity measurements that the viscosity of the HPAM/PVP system in aqueous solution decreases linearly with an increase in concentration of PVP, whereas a maximum viscosity value appears with the increase in concentration of HEC in the HPAM/HEC system. The conclusion was drawn that the interaction between HPAM and HEC is stronger than the one between HPAM and PVP, and that molecular simulation can be considered as an adjunct to experiments and can provide otherwise inaccessible (or, not easily accessible) microscopic information that experimentalists can use.     

Enhanced Viscosity of Poly(acrylamide) Solution in the Presence of Chromium Citrate Triggered by Release of CO2

Partially hydrolyzed polyacrylamide (HPAM) has been widely used for water shut-off and profile control to enhance oil recovery. Herein, we reported a novel technique by which the crosslinking between HPAM and Cr³⁺ in aqueous solutions at 60 ℃ can be delayed effectively. Citric acid was selected as an organic complexing agent of Cr³⁺ so that the crosslinking between HPAM and Cr³⁺ can be prevented completely. Due to the decomposition of the bicarbonate (HCO₃^-) embedded in solution, CO₂ released from solution and the pH value of solution increased gradually. The degree of ionization of HPAM and its ability to complex with Cr³⁺ increased accordingly. When the complexation of Cr³⁺ with HPAM is stronger than that with citric acid, the viscosity of the HPAM solution increased significantly. Under the closed condition, together with the existence of potassium dihydrogen phosphate (KH₂PO₄), the release of CO₂ was very slow and the condition was highly controlled so that the ionization of HPAM was prevented initially. Furthermore, the hydrogen bonding interactions between HPAM and melamine embedded in solution previously also postponed the ionization of HPAM. As a result, the crosslinking between HPAM and Cr³⁺ can be delayed for almost one month, completely meeting the requirements for deep water shut-off and profile control to enhance oil recovery.     

粘度法测定部分水解聚丙烯酰胺的分子量

在 2 5℃、浓度为 1mol L的NaCl水溶液中 ,测定了聚合度 (DP)为 1 48× 10 3～ 3 79× 10 4的聚丙烯酰胺 (PAM)及其水解度 (h)在 0 %～ 70 %之间的部份水解聚丙烯酰胺 (HPAM)的特性粘度 ([η]) .根据聚电解质理论和Kowblansky的研究结果 ,建立了特性粘度 [η]与聚合度DP、水解度h之间的定量关系式 :[η]=0 1113DP0 83 2 9+0 9973DP0 753 1 (1- 0 81h1 2 )h .用该式处理方献数据 ,其平均误差为 13 74%     

交联聚合物线团的形态和尺寸研究

通过建立低压差下核孔膜过滤稀释液的方法 ,研究了低浓度HPAM与AlCit形成的交联聚合物溶液(LPS)中交联聚合物线团 (LPC)的形态和尺寸 .实验结果表明 ,LPC为球形结构 ,由于交联作用 ,其剪切变形程度有限 .低压差下核孔膜过滤法与动态光散射法 (DLS)和扫描电镜法 (SEM)相结合 ,可较为准确地判断LPC的尺寸范围 ,HPAM相对分子质量为 1 1× 10 7～ 1 4× 10 7、浓度为 0 0 2 % ,NaCl浓度 0 2 % ,交联比 2 0∶1的LPS中LPC的直径小于 1 38μm ,相当多的LPC直径在 4 5 0nm以上 ,平均流体力学直径约为 4 92nm .在一定聚合物浓度范围内 ,相同实验条件下 ,随着聚合物相对分子质量的增大 ,LPC尺寸逐渐增大 .LPS制成干片后 ,LPC的尺寸收缩有限 ,利用SEM法直接观测其形态 ,具有一定的准确性 ,可用此法对其进行研究 .