疏水缔合羟乙基纤维素的合成与性能研究

摘要

与聚合物HPAM相比,疏水缔合聚合物具有更加优良的高效增粘性、耐温抗盐性、耐剪切性和粘弹性等,这些特性使疏水缔合聚合物在EOR领域具有广阔的应用前景。本文对羟乙基纤维素(HEC)进行了改性,引入适量的疏水基团合成了一种疏水缔合羟乙基纤维素(BHEC),采用单因素实验法考察了反应温度、活化剂浓度、羟乙基纤维素浓度、疏水单体加量和反应时间等因素的影响,确定了实验合成的最佳条件;利用红外光谱和热重分析对其结构进行了表征,证实了合成产物即为目标产物。研究了BHEC的增粘性能,浓度为4000mg/L时,BHEC的表观粘度为2040mPa·s,而HEC的表观粘度为93mP·s,增粘性能是HEC的近22倍,且BHEC具有较低的临界缔合浓度及较好的耐剪切性、耐酸碱性,抗温抗盐性能得到了改善;考察了活性剂和醇对BHEC水溶液粘度的影响,醇对BHEC水溶液的增粘性有一定的促进作用,且随着醇碳原子的增加,BHEC水溶液的增粘幅度更加明显,表面活性剂的加入可形成混合胶束,增大了BHEC水溶液的表观粘度;BHEC水溶液具有一定的表面活性,醇对BHEC的表面活性有一定影响,一元醇能够降低BHEC水溶液的表面张力,二元醇能够略微提高BHEC水溶液的表面张力,且随着醇碳链增长,醇对BHEC水溶液表面张力的影响越明显;BHEC具有良好的粘弹性,当BHEC溶液浓度达到4000mg/L时,开始表现出较好的粘弹性,并随着浓度的升高,储能模量G′和耗能模量G″都逐渐升高,BHEC浓度越大,SF频率点越小,溶液的粘弹性越显著;人造岩心驱替实验表明,在同样条件下,BHEC相比HEC具有更大的阻力系数和残余阻力系数,考察了不同浓度、注入段塞和注入速度条件下BHEC溶液的驱油效率,其驱油效率比HPAM提高了7％～8％,BHEC具有较好的驱油效果;采用可视化实验,探讨了BHEC水溶液的驱油作用机理。通过进一步深入研究,期待BHEC在化学驱中得到应用。

目录

文摘

英文文摘

第1章 前言

1.1 研究背景

1.2 疏水缔合水溶性聚合物

1.3 疏水缔合水溶性聚合物的合成方法

1.3.1 共聚合法

1.3.2 乳液聚合

1.3.3 大分子反应法

1.4 疏水缔合水溶性聚合物的溶液性质

1.4.1 聚合物浓度的影响

1.4.2 疏水基团的种类、链长及含量的影响

1.4.3 聚合物分子链上疏水基团排列顺序的影响

1.4.4 疏水基团与主链相连间隔基团的影响

1.4.5 分子质量的影响

1.4.6 疏水缔合聚合物中离子基团的影响

1.4.7 温度的影响

1.4.8 剪切速率的影响

1.4.9 矿化度的影响

1.4.10 表面活性剂的影响

1.5 疏水缔合水溶性聚合物在EOR领域的研究现状

1.6 疏水缔合羟乙基纤维素研究现状

1.7 选题依据与研究内容

1.7.1 选题依据及目的意义

1.7.2 研究的主要内容

第2章 实验材料与实验方法

2.1 实验仪器和药品

2.1.1 主要原料和试剂

2.1.2 主要仪器设备

2.2 疏水缔合羟乙基纤维素的合成方法

2.2.1 疏水缔合羟乙基纤维素(BHEC)合成原理

2.2.2 疏水缔合羟乙基纤维素的合成反应装置

2.2.3 疏水缔合羟乙基纤维素的合成反应步骤

2.2.4 产物固含量的测定

2.3 产物结构表征

2.3.1 红外光谱分析(IR)

2.3.2 热重分析(TG)

2.4 水溶液性质测试方法

2.4.1 聚合物溶液的配制

2.4.2 聚合物溶液表观粘度的测定方法

2.4.3 温度对BHEC水溶液增粘性的影响评定方法

2.4.4 剪切速率对BHEC水溶液增粘性的影响评定方法

2.4.5 无机盐对BHEC水溶液增粘性的影响评定方法

2.4.6 pH对BHEC水溶液增粘性的影响评定方法

2.4.7 醇BHEC水溶液增粘性的影响评定方法

2.4.8 表面活性剂BHEC水溶液增粘性的影响评定方法

2.4.9 聚合物溶液的热稳定性评价方法

2.4.10 BHEC水溶液表面活性的测定方法

2.4.11 醇对BHEC水溶液表面活性的影响的评定方法

2.4.12 BHEC水溶液的粘弹性评定方法

2.4.13 BHEC超分子聚集体结构研究方法

2.5 驱油性能测试与试验方法

2.5.1 阻力系数和残余阻力系数的测定方法

2.5.2 驱油性能试验方法

2.5.3 聚合物驱后提高采收率试验方法

2.5.4 平板模型可视化评价方法

第3章 疏水缔合羟乙基纤维素BHEC的合成与表征

3.1 BHEC的合成条件及影响因素考察

3.1.1 反应温度对BHEC表观粘度的影响

3.1.2 活化剂浓度对BHEC表观粘度的影响

3.1.3 羟乙基纤维素(HEC)对BHEC表观粘度的影响

3.1.4 疏水单体用量对BHEC表观粘度的影响

3.1.5 反应时间对BHEC表观粘度的影响

3.1.6 疏水缔合羟乙基纤维素最佳合成条件及产物固含量

3.2 BHEC的结构表征

3.2.1 红外光谱分析

3.2.2 热重分析

3.3 本章小结

第4章 疏水缔合羟乙基纤维素BHEC水溶液性质研究

4.1 疏水缔合羟乙基纤维素(BHEC)的增粘性研究

4.1.1 浓度对BHEC水溶液增粘性的影响

4.1.2 温度对BHEC水溶液增粘性的影响

4.1.3 剪切速率对BHEC水溶液增粘性的影响

4.1.4 无机盐对BHEC水溶液增粘性的影响

4.1.5 pH值对BHEC水溶液增粘性的影响

4.1.6 醇对BHEC水溶液增粘性的影响

4.1.7 表面活性剂对BHEC水溶液增粘性的影响

4.1.8 BHEC水溶液的热稳定性

4.2 疏水缔合羟乙基纤维素(BHEC)的表面活性研究

4.2.1 BHEC溶液的表面活性

4.2.2 醇对BHEC水溶液表面活性的影响

4.3 疏水缔合羟乙基纤维素(BHEC)水溶液的粘弹性研究

4.4 疏水缔合羟乙基纤维素(BHEC)超分子聚集体结构研究

4.5 本章小结

第5章 疏水缔合羟乙基纤维素BHEC驱油性能研究

5.1 BHEC的阻力系数和残余阻力系数

5.1.1 浓度对阻力系数和残余阻力系数的影响

5.1.2 渗透率对阻力系数和残余阻力系数的影响

5.1.3 注入速度对阻力系数和残余阻力系数的影响

5.2 疏水缔合羟乙基纤维素(BHEC)驱油性能研究

5.2.1 浓度对驱油效果的影响

5.2.2 段塞对驱油的影响

5.2.3 注入速度对驱油的影响

5.3 BHEC驱油机理探讨

5.4 聚合物驱后提高采收率研究

5.5 本章小结

结论与认识

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢