HPAM弱凝胶交联体系结构及流变性研究

发布时间：2017-08-16 01:24

  本文关键词：HPAM弱凝胶交联体系结构及流变性研究

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【摘要】：随着油田含水不断升高,提出了在油藏深部调整吸水剖面,迫使液流转向,改善注水开发效果,提高采收率的要求,从而促使深部调剖技术飞速发展。弱凝胶以成本低、成胶时间长、成胶强度较高等优点被广泛应用于油田的深部调剖。研究弱凝胶的流变性和粘弹性能并模拟其在地层运移过程中所受剪切的影响,为弱凝胶深部调剖应用提供科学依据。本文重点探讨了HPAM弱凝胶配制水中Fe3+及矿化度、主要组分浓度、添加剂对成胶的影响和弱凝胶微观结构的作用机理。通过HAKKE 6000流变仪研究了凝胶的剪切稳定性和粘弹性。实验结果表明,有机铬交联HPAM弱凝胶配制用水的矿化度应低于8000 mg/L,否则影响成胶性能,显微镜下可见分子聚集体尺寸的变化。向原HPAM弱凝胶中加入木质素磺酸钠、羧甲基纤维素、壳聚糖,能够有效延缓HPAM弱凝胶的成胶速度,显微镜观察加速期的交联结构单元的尺寸缩小,稳定期分子聚集体联结紧密,无多大差别。加入黄原胶,成胶速度加快,凝胶强度大,可用于近井调剖。无论HPAM浓度和交联剂浓度如何变化,分子聚集体均是自相似性的树枝状分形图像。流变性研究证明:HPAM弱凝胶中加入木质素磺酸钠、羧甲基纤维素、壳聚糖和黄原胶后体系均符合幂律方程。添加剂的加入并不能降低HPAM弱凝胶的剪切变稀的程度,但加入黄原胶的HPAM弱凝胶体系的剪切黏度恢复能力较强。机械剪切有利于诱导期的交联聚合物的成胶,但剪切不利于加速期的弱凝胶黏度的恢复。在线性粘弹性区域范围内,配制水的矿化度低于6000 mg/L的弱凝胶均是弹性占主导地位,矿化度8000mg/L为典型的粘弹性体。羧甲基纤维素和黄原胶的加入有利于弱凝胶弹性的增加,且弹性大小均高于HPAM弱凝胶,3种弱凝胶均是粘弹性体,适合调剖堵水。
【关键词】：HPAM弱凝胶 深部调剖 分子聚集体 剪切 粘弹性
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE357.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 创新点摘要7-10
• 第一章 文献综述10-23
• 1.1 聚丙烯酰胺类凝胶研究现状10-15
• 1.1.1 聚丙烯酰胺凝胶交联体系结构形貌10-12
• 1.1.2 聚丙烯酰胺凝胶的流变性12-14
• 1.1.3 聚丙烯酰胺凝胶在油田的应用现状14-15
• 1.2 聚丙烯酰胺弱凝胶交联体系15-19
• 1.2.1 多价金属交联体系15-17
• 1.2.2 酚醛交联体系17-18
• 1.2.3 其它交联体系18-19
• 1.3 弱凝胶性能评价19-22
• 1.3.1 成胶性能评价19
• 1.3.2 稳定性测定19-20
• 1.3.3 粘弹性评价20
• 1.3.4 封堵性能评价20-22
• 1.4 本论文研究目的及内容22-23
• 第二章 HPAM弱凝胶交联过程的影响因素研究23-33
• 2.1 实验部分23-26
• 2.1.1 实验药品及仪器23-24
• 2.1.2 交联机理24-25
• 2.1.3 弱凝胶的制备25-26
• 2.2 结果与讨论26-32
• 2.2.1 配制用水对HPAM弱凝胶交联的影响26-27
• 2.2.2 Fe~(3+)对HPAM弱凝胶交联的影响27-28
• 2.2.3 总矿化度对HPAM弱凝胶交联的影响28-30
• 2.2.4 添加剂对HPAM弱凝胶交联的影响30-32
• 2.3 本章小结32-33
• 第三章 HPAM弱凝胶的交联体系结构研究33-45
• 3.1 实验部分33-34
• 3.1.1 仪器及原理33
• 3.1.2 制样方法33-34
• 3.2 结果与讨论34-44
• 3.2.1 不同交联过程的分子聚集体微观形态34-38
• 3.2.2 主要组分浓度对交联体系结构的影响38-41
• 3.2.3 总矿化度和添加剂对交联体系结构的影响41-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第四章 HPAM弱凝胶的流变性研究45-64
• 4.1 流变学相关理论45-48
• 4.1.1 基本理论45-47
• 4.1.2 流变学相关模型47-48
• 4.2 实验部分48-49
• 4.2.1 实验条件48
• 4.2.2 实验步骤48-49
• 4.3 结果与讨论49-63
• 4.3.1 HPAM弱凝胶流变模型49-52
• 4.3.2 HPAM弱凝胶的剪切特性52-58
• 4.3.3 HPAM弱凝胶的粘弹性58-63
• 4.4 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-70
• 发表文章目录70-71
• 致谢71-72

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本文编号：680847