阴离子支化多糖聚合物及其复合体系的流变性与驱油性能

摘要

目前，我国绝大多数油田处于开发的中后期，石油产量自然递减严重，但实际上仍有近三分之二的原油地质储量残留在储层中，因此各油田均采用了强化驱油技术以提高采收率，稳定油产量，其中以部分水解聚丙烯酰胺(PHPA)为主剂的聚合物驱是应用最广泛的增产措施之一。但近期发现，经PHPA驱替一段时间后，很多油田又出现了产出液含水量急剧上升、油含量急剧下降等问题，如何进一步提高采收率是一个亟待解决的问题。另外，我国各油田都存在储量可观的高盐（矿化度高于20000 ppm或20 g/L）油藏，由于广泛采用的PHPA驱油体系抗盐能力较差（一般低于10000 ppm），这类油藏因缺乏有效的强化采油方法或技术还很少动用，如何实现其有效开采也成为油田开发领域重要的研究课题。
　　 研发新型驱油体系是解决PHPA驱后进一步提高采收率和高盐油藏有效开采问题的一个重要途径。PHPA是阴离子柔性直链高分子，抗盐和抗剪切能力较差;而一些多糖类聚合物具有多支化分子结构，分子具有良好的刚性，预期具有较强的抗盐和抗剪切能力，在强化驱油领域有良好的应用前景。为此，本文系统研究了三种多糖类聚合物及其复合物溶液的流变性，包括一种深海中温菌Wangia profunda SM-A87胞外多糖(SM-A87 EPS)、黄原胶(XG)和阳离子纤维素(JR400)等，考察了各种因素如pH、电解质和温度等的影响，室内模拟实验评价了其驱油效果，以期加深对聚合物溶液流变性的科学认识，为新型聚合物驱油体系的研发提供科学依据。
　　 本论文主要研究内容及结论如下:
　　 (1)研究了SM-A87 EPS水溶液的流变性，考察了各种因素如浓度、pH、电解质、温度和剪切作用等的影响，探讨了影响机理。发现与PHPA溶液相比，SM-A87 EPS溶液具有良好的耐盐性、抗剪切性、pH稳定性和粘弹性等，符合强化驱油体系的性能要求;建立了临界浓度（叠加浓度和交叠浓度）的简便测定方法，得出了SM-A87 EPS溶液的临界雷诺数与其浓度间的幂率关系，证明了影响聚合物流体雷诺数和临界雷诺数的根本因素是其粘度等。
　　 (2)研究了SM-A87 EPS/PHPA氢键复合物溶液的流变性，考察了各种因素如组分比、总浓度、pH和电解质等的影响，探讨了二者间的相互作用机理等。结果表明，二者复合具有降粘效应，总浓度及温度增加时，降粘效应加剧;改变电解质浓度和pH，可出现增粘作用，但效果不明显。
　　 (3)研究了XG/JR400静电复合物溶液的稳定性，结果表明随总浓度和组分比的变化，存在两个稳定区和一个絮凝区。在稳定区内，研究了XG/JR400复合体系的流变性，考察了组分比、pH、剪切速率、温度及电解质浓度的影响;发现二者复合可呈现增粘效应，但随剪切作用和电解质浓度的增加，其增粘效果明显降低。XG/JR400复配体系相对于同浓度XG溶液而言，其抗盐、抗剪切及抗温性能都没有得到明显改善，在强化驱油领域中的应用价值不大。
　　 (4)采用室内模拟驱油实验技术，评价了SM-A87 EPS溶液及SM-A87EPS/PHPA氢键复合体系的驱油效果，发现SM-A87 EPS溶液具有良好的驱油能力，特别是在高矿化度盐水中明显优于现场广泛应用的PHPA体系，有望成为高矿化度油藏及PHPA驱后进一步提高采收率的一个新型聚合物驱油体系。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 强化驱油技术

1．1．1 聚合物驱油机理

1．1．2 聚合物驱油体系

1．1．3 聚合物驱后进一步提高采收率技术

1．2 聚合物氢键复合体系

1．2．1 氢键

1．2．2 聚合物氢键复合体系的分类

1．2．3 影响因素

1．2．4 应用

1．3 聚电解质复合体系

1．3．1 聚电解质复合体系分类

1．3．2 影响因素

1．3．3 应用

1．4 流体的流变性概述

1．4．1 流体的流型

1．4．2 屈服值

1．4．3 粘弹性

1．4．4 触变性

1．4．5 聚合物溶液的临界浓度

1．5 论文选题的目的及意义

参考文献

第2章 SM-A87 EPS水溶液的流变性

2．1引言

2．2 仪器与试剂

2．2．1 主要仪器设备

2．2．2 原料与试剂

2．3 实验方法

2．3．1 糖基组分和链接分析

2．3．2 重均分子量的测定

2．3．3 溶液的配制

2．3．4 流变性测试

2．3．5 抗剪切实验

2．4 结果与讨论

2．4．1 SM-A87 EPS的表征

2．4．2 SM-A87 EPS溶液的临界浓度

2．4．3 SM-87 EPS溶液的触变性、流动曲线及粘弹性

2．4．4 Cox-Merz规则的应用

2．4．5 pH、电解质对SM-A87 EPS溶液流变性的影响

2．4．6 SM-A87 EPS稀溶液的流动行为

2．4．7 耐温和耐剪切性能

2．5 本章主要结论

参考文献

第3章 SM-A87 EPS/部分水解聚丙烯酰胺复合体系的流变性

3．1 引言

3．2 仪器与试剂

3．2．1 主要仪器设备

3．2．2 原料与试剂

3．3 实验方法

3．3．1 溶液的配制

3．3．2 红外、热重、SEM、AFM及电势分析

3．3．3 流变性测试

3．4 结果与讨论

3．4．1 组分比及总浓度的影响

3．4．2 温度、电解质及pH的影响

3．4．3 抗温性

3．5 本章主要结论

参考文献

第4章 黄原胶与阳离子纤维素JR400的相互作用

4．1 引言

4．2 仪器与试剂

4．2．1 主要仪器设备

4．2．2 原料与试剂

4．3 实验方法

4．3．1 溶液的制备

4．3．2 SEM、红外光谱、热重分析及电势测定

4．3．3 流变性实验

4．4 结果与讨论

4．4．1 XG和JR400样品的表征结果

4．4．2 XG/JR400复合体系的稳定性图

4．4．3 SEM、红外光谱、热重分析及电势测定

4．4．4 流动曲线

4．4．5 组分比、剪切速度、PH及电解质对流变性的影响

4．4．6 XG/JR400复合体系的抗剪切、抗盐及抗温性能

4．5 本章主要结论

参考文献

第5章 聚合物体系的室内模拟驱油性能

5．1 引言

5．2 仪器与试剂

5．2．1 主要仪器设备

5．2．2 原料与试剂

5．3 实验方法

5．3．1 溶液的配制

5．3．2 驱油流程

5．4 结果与讨论

5．4．1 SM-A87 EPS体系的驱油性能

5．4．2 SM-A87 EPS/PHPA复合体系的驱油性能

5．5 本章主要结论

参考文献

第6章 本论文主要结论、创新点及进一步工作

6．1 主要结论

6．2 本论文主要创新点

6．3 进一步工作

致谢

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