【摘 要】
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在原油的开采、集输和储运过程中,原油乳状液的形成会使管道中的流动阻力大大增加。同时,原油中蜡和沥青的析出会进一步加大原油集输的难度,严重时会导致管道阻塞,为集输带来了极大的挑战。纳米凝胶作为一种具有纳米尺寸的交联聚合物颗粒,可以通过吸附在油水界面改善原油乳状液的流变性,在优化油田开发集输上有具有重要的意义。对于用纳米凝胶稳定的原油乳状液,目前并没有关于其流变特性的相关研究。本文以采用悬浮聚合法配制
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在原油的开采、集输和储运过程中,原油乳状液的形成会使管道中的流动阻力大大增加。同时,原油中蜡和沥青的析出会进一步加大原油集输的难度,严重时会导致管道阻塞,为集输带来了极大的挑战。纳米凝胶作为一种具有纳米尺寸的交联聚合物颗粒,可以通过吸附在油水界面改善原油乳状液的流变性,在优化油田开发集输上有具有重要的意义。对于用纳米凝胶稳定的原油乳状液,目前并没有关于其流变特性的相关研究。本文以采用悬浮聚合法配制的聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸钠)纳米凝胶(PAMPS-Na纳米凝胶)为主要研究对象,结合动态光散射(DLS)实验对其稳定性进行验证。将阿拉斯加原油(Alaska)和约克原油(York)与纳米凝胶分散体系混合,通过乳状液的表观黏度测试及观察在显微镜下不同含水率的油水分布结构,分析其在不同温度、剪切速率、热循环条件下的流变特性,同时用红外光谱测试(FTIR)来测定破乳后聚集体的成分。研究结果表明,PAMPS-Na纳米凝胶在高盐和强酸强碱条件下均可维持较高的稳定性,可应用于开采环境恶劣的油藏。原油乳状液在水包油状态下受温度剪切速率影响最小,随着含水率的降低,当剪切速率增大时,乳状液黏度减小,直至到达剪切的动平衡,其粘温关系与一般原油的粘温变化趋势相同。纳米凝胶中的交联聚合物链结构会与原油中的长链烷烃(蜡)与芳香族化合物(沥青质)形成稳定的结构,这种结构会阻止蜡和沥青质的析出,且不易受温度变化的影响,可使原油乳状液维持稳定,同时具备易破乳的特性,并在破乳之后,部分蜡和沥青质将以聚集体的形式存在于纯油相之外。这些研究发现为PAMPS-Na纳米凝胶后续在采油和储运等方面的研究提供合理的数据支持和理论依据。
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