【摘 要】
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随着我国工业化和城市化的进程不断加快,对能源的需求快速增长。石油是重要的战略资源,其有效开采意义重大。为了提高原油采收率,已有多种强化采油(EOR)技术得到应用。其中化学驱EOR的应用前景最为广阔。表面活性剂和聚合物是应用最广泛的化学驱油剂,多年来的研究成果和应用实践已经证明,以表面活性剂和聚合物为主要组分构建的化学驱油体系具有良好的采收率效果,但缺陷和不足也日益明显。首先由于表面活性剂和聚合物在
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随着我国工业化和城市化的进程不断加快,对能源的需求快速增长。石油是重要的战略资源,其有效开采意义重大。为了提高原油采收率,已有多种强化采油(EOR)技术得到应用。其中化学驱EOR的应用前景最为广阔。表面活性剂和聚合物是应用最广泛的化学驱油剂,多年来的研究成果和应用实践已经证明,以表面活性剂和聚合物为主要组分构建的化学驱油体系具有良好的采收率效果,但缺陷和不足也日益明显。首先由于表面活性剂和聚合物在地层中吸附损失均较大,导致成本高,提高采收率效果受限;抗盐性与耐温性也对表面活性剂和聚合物驱油剂在EOR中的应用带来一些限制,特别是高温高盐油藏的开采仍缺乏有效的技术手段和驱油体系;另外,近年来全球范围内人们对环境安全问题的关注,也使得驱油体系的绿色化成为必然趋势。因此,探索驱油剂智能化途径以克服现有常规化学驱油体系的缺陷,并实现驱油体系的绿色化,具有十分重要的意义。针对以上问题,本文探索了采用微胶囊包载表面活性剂的创新路线,利用微胶囊具有保护芯材、可控缓释等优点,以乙基纤维素(EC)为壁材,采用溶剂蒸发法,制备了包封表面活性剂的微胶囊。组装的微胶囊外壳具有疏水性,在水相中稳定分散,遇到油相破裂并原位释放出表面活性剂,从而实现表面活性剂对含油储层的靶向输运,不仅避免表面活性剂在无油高渗透带的吸附损失,并且克服一些界面活性高的表面活性剂因水溶性、耐温性和抗盐性差所带来的应用局限,为常规油藏和高温/高盐油藏提高采收率提供新的技术解决方案。本论文研究了壁材结构、芯材/壁材质量比、机械搅拌强度等对微胶囊尺寸分布的影响,考察了微观结构,探讨了组装机理,对微胶囊的油相靶向控释特性进行了表征,并采用微观物模考察了微胶囊分散和驱替残余油的效果,揭示了包封表面活性剂的微胶囊在EOR中的应用前景。本论文研究内容主要包含以下两个部分:(1)利用溶剂蒸发法制备了以EC为壁材,Span20为芯材的微胶囊,并对微胶囊的结构与性能进行了表征。采用SEM考察了微胶囊的形貌,探究了机械搅拌速度、核壳质量比、乙基纤维素的分子量等因素对微胶囊尺寸和力学性能的影响,通过改变机械搅拌速度和核壳质量比,制备出了具有不同尺寸的微胶囊。采用AFM表征微胶囊的机械性能,发现随着乙基纤维素分子量的增加,微胶囊硬度与弹性模量逐渐增大。通过油水界面张力、接触角、光学显微镜等方法表征,微胶囊具有良好的靶向性能,在水相中稳定分散,加入到油相中,迅速破裂,释放出表面活性剂,降低油水界面张力。通过微观物模考察了微胶囊分散和驱替残余油的效果,油滴更易于脱附和分散。微胶囊在80℃以及高矿化度水溶液条件下保持72 h保持形貌完整。(2)在前述工作基础上,利用EC为壁材,采用乳液-溶剂蒸发法制备了包封十四酸的微胶囊,研究了微胶囊的形成机理以及微胶囊的性能。采用SEM考察了微胶囊的形貌,通过FT-IR、XRD等方法探究了微胶囊的化学结构,进一步考察了核壳质量比对微胶囊尺寸分布、产率及包封率的影响,发现随着核壳质量比的减小,微胶囊的尺寸分布增大,产率降低,包封率降低。通过测定油水界面张力、接触角验证了微胶囊的油相靶向性能,微胶囊在水介质中保持稳定,遇到油相界面时会迅速破裂,释放十四酸,与Na2CO3溶液反应,生成十四酸钠,降低油水界面张力。考察了微胶囊的质量以及Na2CO3溶液的pH对皂化反应的影响。微胶囊在90℃以及高矿化度水溶液条件下保持96 h保持形貌完整。综上所述,本论文制备出包封表面活性剂的微胶囊,以乙基纤维素为外壳,赋予了微胶囊绿色环保性及油相靶向功能。这一方法为微胶囊的制备与应用提供了一种新的思路,与此同时,论文研究结果对实现微胶囊技术在三次采油中的应用提供了理论依据和技术支持。
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