聚丙烯酰胺弱凝胶调驱剂的制备与性能研究

发布时间：2017-07-04 23:17

  本文关键词：聚丙烯酰胺弱凝胶调驱剂的制备与性能研究

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【摘要】：三次采油中,通过向注入液中加入部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)可以提高其粘度、扩大水驱的波及系数、降低水的相渗透率,从而有效提高驱油效果。但是HPAM的耐温抗盐性较差,在高温、高矿化度油藏环境下容易失去自身粘度,难以满足该条件下三次采油技术的要求。因此,提高HPAM耐温抗盐性具有重大的现实意义。基于此,本文拟制备一种弱凝胶调驱剂,旨在调控HPAM在不同温度、矿化度条件下的粘度。本文采用Gabriel反应对嵌段聚醚F127 (PEO100-PPO65-PEO100)进行端氨基改性得到F127-NH2并将其与HPAM复合。HPAM/F127复合体系中存在F127自身分子间疏水缔合作用以及氢键作用,而HPAM/F127-NH2复合体系中除了上述两种相互作用外还存在活性氨基与HPAM的共价键作用,能够进一步提高HPAM的粘温特性,增强HPAM耐温抗盐性能。通过研究不同温度下HPAM/F127-NH2水溶液和矿化水的表观粘度以及粘弹性模量变化规律,探讨F127-NH2与HPAM相互交联的条件,研究F127-NH2与HPAM相互作用的机理。结果表明：单一考虑温度对体系表观粘度的影响,实验温度为20℃、35℃、45℃、55℃时,HPAM/F127-NH2纯水溶液的表观粘度与HPAM/F127几乎相同,随温度升高,水溶液粘度从240 mPa · s降至220mPa · s,而HPAM纯水溶液粘度从200mPa·s下降至140mPa · s。由此可见,F127与F127-NH2均能提高HPAM纯水溶液的表观粘度。且随着温度进一步升高,HPAM/F127-NH2纯水溶液的表观粘度高于HPAM/F127,高出约20-40 mPa · s,说明F127-NH2能够与HPAM不仅存在疏水缔合及氢键作用,而且能够发生交联,其增粘效果优于F127。模拟一般地层的温度及矿化度,研究F127-NH2对HPAM矿化水溶液的增粘效果：55℃下,HPAM矿化水溶液表观粘度为120mPa · s,放置1天后粘度损失37.5%;体系中加入0.12wt%F127-NH2的HPAM/F127-NH2矿化水溶液粘度为450mPa · s,放置1天后粘度损失11.1%。65℃下,纯HPAM矿化水溶液表观粘度为HOmPa-s,放置1天后粘度损失36.4%；体系中加入0.12wt%F127-NH2的HPAM/F127-NH2矿化水溶液表观粘度为430mPa · s,放置1天后粘度损失7.5%。可以看出,在常规地层温度及矿化度条件下,F127-NH2能够有效地提高HPAM矿化水溶液的表观粘度,降低体系粘度损失。且温度升高,更有利于F127-NH2与HPAM交联。因此HPAM/F127-NH2复合溶液体系具有良好的耐温抗盐性能,适于深井作业施工。此外,HPAM/F127-NH2矿化水溶液表观粘度以及粘弹性模量受F127-NH2加入量的影响,可通过改变加入量达到粘度可控。65℃下,随着F127-NH2加入量从0wt%上升至0.12wt%,配制所得溶液粘度从100 mPa · s升高至430 mPa · So随着时间的推移,在0.05wt%处HPAM/F127-NH2矿化水溶液的粘弹性模量曲线最早出现交点,对应最小的临界角频率以及最大的弛豫时间,HPAM/F127-NH2矿化水溶液相互作用最稳定。F127-NH2的加入量不断增多,F127-NH2与HPAM相互作用受到影响,在长时间内体系的耐温抗盐性能变差。因此,可以通过粘弹性模量测试,找到实际温度、矿化度条件下的F127-NH2最佳加入量,满足现场实际采油的需求。根据油田常规施工情况,常温下适宜HPAM/F127-NH2溶液体系配比为：HPAM质量分数为0.06wt%-0.14wt%、F127-NH2质量分数为0.02wt%-0.1wt%、总矿化度为0-10000mg/L。此时矿化水溶液的表观粘度介于20-100 mPa·s之间,符合三次采油的注入要求。根据模拟研究,该溶液具有良好的耐温抗盐性,注入地层后能保持较好的表观粘度。
【关键词】：Pluronic F127 氨基改性 部分水解聚丙烯酰胺(HPAM) 耐温性 抗盐性
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE357.46
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 引言11
• 1.2 聚合物驱油主剂11-13
• 1.3 聚丙烯酰胺驱油技术的进展13-19
• 1.3.1 耐温抗盐单体合成的聚合物13-14
• 1.3.2 弱交联聚合物凝胶14-18
• 1.3.3 疏水缔合聚合物18-19
• 1.4 聚合物水溶液与表面活性剂的复合作用19-21
• 1.5 嵌段聚醚表面活性剂与水溶性聚合物的复合作用21-23
• 1.6 本课题研究内容23-25
• 第二章 嵌段聚醚F127的端氨基改性25-32
• 2.1 实验仪器及试剂25-26
• 2.1.1 实验仪器25
• 2.1.2 实验试剂25-26
• 2.2 嵌段聚醚F127的端氨基改性及纯化26-27
• 2.2.1 嵌段聚醚F127的端氨基改性26-27
• 2.2.2 氨基封端嵌段聚醚的纯化27
• 2.3 氨基封端嵌段聚醚的表征27
• 2.3.1 氨基封端嵌段聚醚的结构表征27
• 2.3.2 F127-NH_2浊点测定27
• 2.4 结果与讨论27-31
• 2.4.1 氨基封端嵌段聚醚的合成27-28
• 2.4.2 氨基封顶嵌段聚醚的结构表征28-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 F127-NH_2对HPAM的增粘效果研究32-49
• 3.1 实验仪器及试剂32
• 3.2 实验部分32-34
• 3.2.1 溶液配制32-33
• 3.2.2 表观粘度以及粘弹性模量测定33-34
• 3.3 结果与讨论34-43
• 3.3.1 端氨基对嵌段聚醚增粘效果的影响34-36
• 3.3.2 F127-NH_2对HPAM溶液表观粘度的影响36-41
• 3.3.3 F127-NH_2对HPAM溶液粘弹性的影响41-43
• 3.4 F127-NH_2与HPAM作用机理43-44
• 3.5 F127-NH_2作为增粘助剂的应用研究44-47
• 3.5.1 聚合物溶液浓度对实际使用的影响45-46
• 3.5.2 F127-NH_2浓度对F127-NH2/HPAM体系表观粘度的影响46
• 3.5.3 矿化度对F127-NH2/HPAM体系表观粘度的影响46-47
• 3.6 本章小结47-49
• 第四章 结论与建议49-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-59
• 作者简介59
• 研究生期间发表的专利清单59

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本文编号：519729