驱油用HPAM/AlCit交联体系性质优化的研究

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聚合物交联技术因其低成本、高效率的特性在油田开发领域展现巨大的应用潜力。但是交联体系易受多种因素的影响而稳定性降低,不耐温、剪切降解问题仍未得到良好解决等,严重制约了其进一步发展。本文通过深入系统的研究HPAM/AlCit交联体系,分析多种因素的影响,探索交联机理,评价体系性能,成功突破了传统交联体系的缺陷,得到耐温、抗剪切性能好、堵水性高的交联体系。  在探索合成性能优异HPAM/AlCit交联体系的可行性分析中,优化出合成具有较高反应活性交联剂的最佳条件。实验全面分析了多种因素对交联行为的影响,结果表明,存在最佳交联比,可使体系粘度在最短的时间内呈现最大幅度的增长,交联反应程度最大。HPAM浓度较低或分子量较小时,体系倾向于形成交联聚合溶液或弱凝胶。随聚合物浓度、分子量的增大,体系越容易发生分子间交联反应形成凝胶。电解质的影响主要表现在,电解质浓度影响着线团的松散程度,进而决定了交联反应是发生在线团内部还是线团之间。此外,反应温度也一定程度制约交联程度。反应温度为40℃时,体系以形成凝胶为主;50℃时以形成交联聚合物溶液为主,60℃则以形成弱凝胶为主。实验还提出了新颖的交联机理,交联反应的发生是HPAM分子链上的羧基官能团取代AlCit结构中Al与H2O的配位键的过程。交联过程分为慢速引发阶段、快速交联阶段、交联终止阶段三个阶段。此外,剪切测试结果表明,交联体系首次剪切作用下皆具有明显的剪切增稠特性,室温静止再次剪切,粘度恢复高达90%以上,展现出优异的抗剪切性。热重分析测试,交联体系的热损失要低于HPAM样品约20%;交联生成的凝胶和弱凝胶,在80℃高温和剪切双重作用下,几乎不存在高温降解缺陷,反而各体系粘度在有一定程度的增大,展现出的非常良好的耐温性能。此外,堵水性考察结果表明弱凝胶体系的堵水性都在80%以上,凝胶体系的堵水性在90%以上。  该研究为提高采收率提供了一种新型聚合物交联体系,可有效避免交联体系在注入油藏过程中剪切作用对体系性能的负面影响,且其良好的耐温性能使得在高温苛刻的环境油藏具有一定的优势,是提高石油采收率的理想体系。
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