提高采收率用聚丙烯酰胺微球的制备与评价

论文摘要

聚丙烯酰胺微球调驱体系由于受到聚合物有效含量和乳化剂成本的限制而无法在提高原油采收率中得到大范围推广应用。针对这两个问题,本文从聚合工艺和超低界面张力乳化体系两方面开展研究。借助电导率仪,通过绘制柴油、乳化体系和高浓度丙烯酰胺水溶液的拟三元相图界定了反相微乳液区,合成了两类不同乳化体系的聚丙烯酰胺微球。对于质量比为3/1的Span80/Tween80复配乳化体系,反相微乳液中柴油占43.0wt%,乳化剂占17.4wt%,水相占39.6wt%;对于质量比为5/3/2的LA/Span20/Tween60复配乳化体系,反相微乳液中柴油占46.0wt%,乳化剂占16.0wt%,水相占38.0wt%;反应温度均为30.0℃,搅拌速度400700rpm,水相中丙烯酰胺浓度为62.0wt%,APS占单体的质量分数为0.098%,SHS占单体的质量分数为0.041%,MBA用量可根据需要调整。两次聚合工艺可将微球体系中聚丙烯酰胺含量提高10%以上,将乳化剂用量降低5%左右。采用透射电子显微镜、激光粒度分析仪、流变仪对微球进行了定性和定量的评价。聚丙烯酰胺微球的原始粒径小于100nm,吸水膨胀后粒径可达几百微米,其水溶液为膨胀型流体。测定油水动态界面张力发现:Span80/Tween80乳化体系分别与碱和表面活性剂复配后可以将桩西稠油/水界面张力降至超低（<10-2mN/m）;LA/Span20/Tween60经碱中和后即表现出超低界面张力特性。填砂管调驱结果表明:水驱后注微球调驱可将桩西稠油采收率提高20%以上;微观驱油实验证明:中和后的LA/Span20/Tween60乳化体系具有比Span80/Tween80乳化体系更高的洗油效率。可见,两次聚合工艺可以有效提高微球体系中的聚丙烯酰胺含量;将二元乳化体系复配使用或采用三元乳化体系可以有效提高洗油效率,使微球体系兼具增大波及系数和提高洗油效率的双重功能,对于聚合物微球体系在油田提高采收率中的推广应用具有重要的理论和实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 水凝胶定义和分类
• 1.2 水凝胶的吸水机理
• 1.3 水凝胶的制备方法
• 1.3.1 本体聚合
• 1.3.2 溶液聚合
• 1.3.3 悬浮聚合
• 1.3.4 反相悬浮聚合
• 1.3.5 微乳液聚合
• 1.3.6 反相微乳液聚合
• 1.4 近年来水凝胶的新发展
• 1.4.1 敏感性水凝胶
• 1.4.2 淀粉基水凝胶
• 1.4.3 丙烯酸系水凝胶
• 1.4.4 丙烯酰胺系水凝胶
• 1.4.5 聚乙烯醇系水凝胶
• 1.4.6 水凝胶的合成新方法
• 1.5 丙烯酰胺类反相微乳液聚合
• 1.5.1 丙烯酰胺反相微乳液的制备
• 1.5.2 反相微乳液聚合
• 1.5.3 国内外研究及应用现状
• 1.5.4 当前存在问题和今后研究方向
• 1.6 本论文的研究目标与内容
• 第二章 聚丙烯酰胺纳米微球的制备
• 2.1 仪器及试剂
• 2.1.1 仪器
• 2.1.2 主要试剂
• 2.2 反相微乳液的制备
• 2.2.1 二元乳化体系的筛选
• 2.2.2 三元乳化体系的设计
• 2.2.3 反相微乳液组成的确定
• 2.3 反相微乳液聚合
• 2.3.1 实验装置
• 2.3.2 反应机理
• 2.3.3 反应条件的优化
• 2.3.4 两次聚合工艺研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 纳米微球体系的评价
• 3.1 仪器及试剂
• 3.1.1 仪器
• 3.1.2 主要试剂
• 3.2 微球的红外光谱表征
• 3.2.1 红外光谱测定
• 3.2.2 红外谱图解释
• 3.3 微球的粒度分析
• 3.3.1 微球的原始形貌
• 3.3.2 溶胀时间对膨胀性影响
• 3.3.3 交联剂用量对膨胀性影响
• 3.4 微球水溶液流变性的测定
• 3.4.1 微球浓度对流变性的影响
• 3.4.2 溶胀时间对流变性的影响
• 3.4.3 不同温度下流变性比较
• 3.4.4 交联剂用量对流变性影响
• 3.5 乳化体系界面张力的测定
• 3.5.1 界面张力测定方法
• 3.5.2 Span80/Tween80 体系
• 3.5.3 LA/Span20/Tween60 体系
• 3.6 本章小结
• 第四章 调剖和驱油实验
• 4.1 仪器及试剂
• 4.1.1 仪器
• 4.1.2 主要试剂
• 4.2 填砂管调驱实验
• 4.2.1 调剖驱油流程
• 4.2.2 调驱效果
• 4.3 微观驱替实验
• 4.3.1 微观驱替流程
• 4.3.2 驱替效果
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢