聚表劑實驗內(nèi)容總結(jié)

聚表劑實驗內(nèi)容總結(jié)—?聚表劑乳化性能劑的評價：本實驗主要分為以下幾個部分：1、 對乳狀液形成的最佳條件進(jìn)行篩選。2、 同時為優(yōu)選了可與聚丙烯酰胺進(jìn)行復(fù)配的聚表劑。3、 并對各個體系形成的乳狀液進(jìn)行了性能評價，并測試了單獨(dú)聚表劑溶液的界面張力。實驗條件水質(zhì)條件：模擬大慶水溫度：45°C實驗內(nèi)容（一）、乳狀液形成最佳條件的篩選：首先選用乳化性能較差的Bill型聚表劑乳狀液穩(wěn)定所需時間、最佳油水比，并研究了濃度對乳狀液穩(wěn)定性的影響。1、乳狀液穩(wěn)定所需時間的確定：本實驗測定了油水比為1:1時的乳狀液的析水率隨時間的變化，其結(jié)果如下：￡3￡31:1-?-3:2-■-7:3 4:1由上圖可見，在乳狀液形成后剛開始的半個小時內(nèi)，乳狀液析出水最多，隨后析出水量逐漸減小，并且在其析水率基本不變。因此可以得出穩(wěn)定該類型的乳

狀液所需的時間為三小時。2、乳狀液穩(wěn)定最佳油水比的確定本實驗測定了不同油水比下乳狀液的析水率隨油水比的變化，其結(jié)果如下:100.095.0100.095.090.085.080.075.070.065.060.01:91:43:72:31:13:27:34:19:1由上圖可以得出乳狀液的析水率隨著油水比的增加出現(xiàn)先增加后減小的趨勢，并且在油水比為3:2時乳狀液的析水率達(dá)到最低，此時乳狀液的穩(wěn)定性最好。即乳狀液穩(wěn)定最佳油水比為3:2.3、濃度對乳狀液穩(wěn)定性的影響濃度對乳狀液析水率的影響由上圖可以得出，隨著濃度的增加，乳狀液析水率減小，乳狀液的穩(wěn)定性增強(qiáng)，這可能與聚表劑的靜電排斥作用以及空間網(wǎng)絡(luò)對乳狀液的穩(wěn)定作用增強(qiáng)有關(guān)。

（二）、乳化劑的優(yōu)選在選擇乳化劑時，首先考慮的是陰離子和陽離子型乳化劑，但是由于其對原油的乳化性能并不好，即其靜電排斥作用并沒有發(fā)揮出來，最終只能考慮非離子乳化劑進(jìn)行復(fù)配。其中選用HLB較小的Span85和HLB值較大的Tween80進(jìn)行混合進(jìn)行乳化實驗。1、 單獨(dú)乳化劑比例的選擇兩種乳化劑質(zhì)量比9:17:33:21:1析水量/ml5.85.42.04.6分水率/%72.567.525.057.5由上表可以得出當(dāng)Tween80:Span85=3:2時乳狀液的析水率最低，即乳狀液穩(wěn)定性最好。2、 和HPAM復(fù)配時，乳化劑比例的選擇本實驗確定了HPAM濃度為1000ppm，改變?nèi)榛瘎┡cHPAM比例，通過析水率測試得出兩者比例對乳狀液穩(wěn)定性的影響。乳化劑和HPAM不同濃度時乳狀液的穩(wěn)定性由上圖可以看出，乳狀液的析水率隨著乳化劑與HPAM比例的增加而增加，并且在1：1以后基本保持穩(wěn)定。在3:2時乳狀液的析水率最低，乳狀液的穩(wěn)定性最好。（三）不同體系的乳狀液性能評價1、不同體系乳狀液穩(wěn)定性評價由上圖可以看出，不同體系的乳狀液的析水率均隨著時間的增加而增加，并且在3小時之后均達(dá)到穩(wěn)定。其中乳狀液形成的30min之內(nèi)乳狀液析水率增加幅度最大。即此時更有利于乳狀液的聚并。不同體系的乳狀液的析水率為聚表劑IIKHPAM++〈聚表劑BIIKX61。即聚表劑III的乳化穩(wěn)定性最好，并且在一個小時就可達(dá)到穩(wěn)定。聚表劑穩(wěn)定乳狀液的機(jī)理可從靜電排斥作用、空間穩(wěn)定作用以及兩親結(jié)構(gòu)等方面來解釋，聚表劑I和聚表劑BI對大慶原油乳化效果的不同可能與它們的兩親結(jié)構(gòu)不同有關(guān)。2、 驅(qū)油劑的界面張力測試本實驗測試了大慶條件下，同一濃度（1000ppm）時幾種驅(qū)油劑的界面張力，其中轉(zhuǎn)速恒定為5000rpm，溫度為45°C，測試結(jié)果如下表所示:驅(qū)油劑類型聚表劑IX61聚表劑BIHPAM界面張力（mN/m）0.11394550.009246380.17441390.1977817由表可以得出，界面張力大小依次為X61＜聚表劑III＜聚表劑BIIKHPAM.即界面張力大小和乳化劑乳化溶解原油的能力無必然關(guān)系。另外同一濃度下聚丙烯酰胺

的界面張力大于其他幾種驅(qū)油劑，這主要是由于聚丙烯酰胺沒有兩親基團(tuán)的原因。3、乳狀液分散相粒徑分布本實驗在45r常壓下用偏光顯微鏡對不同體系形成乳狀液的分散相粒徑進(jìn)行了光側(cè)，其結(jié)果如下圖所示：(c)聚表劑III (d)X61圖4.7四種體系乳狀液分散相粒徑分布圖由上圖可以看出，粒徑最小的是X61,但是，在實際操作中，由于X61的乳化效果不好，三小時之后乳狀液幾乎是破乳狀態(tài)，所以去的樣品只是一種油水的水乳液，不是真正的乳狀液，不具備參比條件。如圖（a）、（b）、（c），乳狀液的粒徑有大有小，大的是已經(jīng)聚并的油珠，小的是沒有聚并的油珠。聚表劑BI和聚表劑I的液珠大小相當(dāng)。只是由已經(jīng)聚并的油珠來看，聚表劑I已經(jīng)聚并的油珠比較小，這說明了此種體系相對較穩(wěn)定。圖（a）顯示HPAM++的乳狀液體系液珠形態(tài)極不規(guī)則，分布液不均勻。四、實驗結(jié)論：本實驗評價了幾種驅(qū)油劑的乳化大慶原油的能力，

二、聚表劑的流變性評價本實驗主要分為以下幾個部分：1、 測定添加劑6-CD和SDBS對聚表劑流變性能的影響，證明了聚表劑分子中存在著疏水締合作用。2、 測定粘濃關(guān)系，研究濃度對聚表劑粘度的影響。并選取同一粘度時不同體系的濃度，為彈性測試做準(zhǔn)備。3、 測定聚表劑的彈性，其中包括彈性模量、蠕變回復(fù)、觸變?nèi)齻€方面4、 評價聚表劑的抗剪切性能5、 用上述方法測定聚表劑乳狀液的流變性。（一）添加劑對聚表劑流變性能的影響1、聚表劑與6-CD相互作用研究本實驗測試研究了模擬大慶油田條件下的聚表劑溶液粘度隨6-CD單體濃度變化規(guī)律，其中溫度：45°C，剪切速率：7.34S-,結(jié)果如下圖所示：PolymericSurfactantHAWPIIIIII圖1、聚表劑與與6-CD相互作用研究%PolymericSurfactantHAWPIIIIII圖1、聚表劑與與6-CD相互作用研究%5O225aa.myco/J^PolymericSurfactant由上圖可以得出：聚表劑和疏水締合聚合物水溶液粘度均大幅下降，而超高

分子量聚丙烯酰胺溶液粘度幾乎不變。這是由于加入6-CD單體后，疏水締合

作用被屏蔽，締合結(jié)構(gòu)被拆散，從而引起溶液粘度下降。實驗證明了聚表劑存

在著類似疏水締合聚合物的疏水締合作用，從而在水溶液中形成了疏水微區(qū)。

而普通聚丙烯酰胺由于沒有疏水基團(tuán)引起的疏水締合作用，所以溶液粘度一直不變。2、聚表劑與SDBS相互作用研究本實驗測試研究了模擬大慶油田條件下的聚表劑溶液粘度隨陰離子表面活性劑SDBS濃度變化規(guī)律，其中SDBS濃度梯度為50ppm，濃度范圍為0-600ppm,聚表劑濃度固定為1000ppm.測試溫度：45°C，剪切速率：7.34S-,結(jié)果如下圖所示：圖2、聚表劑與SDBS相互作用研究疏水締合聚合物和聚表劑水溶液粘度隨著SDBS濃度的增加出現(xiàn)先增加后減小的現(xiàn)象，即出現(xiàn)了典型的“三階段”模型。達(dá)到粘度峰值時，聚表劑III水溶液粘度最大，X61和聚表劑Bill次之，聚丙烯酰胺水溶液粘度沒有變化。這是因為表面活性劑SDBS的疏水基團(tuán)可以插入聚表劑的疏水微區(qū)內(nèi)，從而增強(qiáng)了兩者的相互作用。而聚丙烯酰胺沒有疏水微區(qū)，因此和SDBS不作用，其水溶液粘度一直不變。（二）粘濃關(guān)系的測定本實驗以200mg/L為濃度梯度，測試了濃度對聚表劑水溶液粘度的影響，實驗測試溫度為45C，剪切速率恒定為7.34S-1。測試結(jié)果如圖3所示：圖3、濃度對聚表劑粘度的影響在模擬大慶水質(zhì)條件下，聚表劑和疏水締合聚合物溶液流變行為類似，都存在一個粘度突然上升的濃度點，我們稱該點為臨界締合濃度，即CAC濃度。當(dāng)溶液濃度大于該濃度時，溶液內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)迅速纏結(jié)，粘度急劇上升。在濃度為1600mg/L時，聚表劑III和疏水締合聚合物粘度相當(dāng)，均比同濃度下的聚丙烯酰胺溶液的粘度高。而HPAM上升一直都緩慢，不存在CAC濃度。其中各個驅(qū)油劑的CAC濃度和CAC濃度對應(yīng)的粘度大小如下表所示：聚合物種類CAC濃度(mg/L)CAC對應(yīng)粘度(mPas)III型聚表劑81111.42BI型聚表劑8528.58X-6185717.75由于前邊已經(jīng)證明聚表劑存在著疏水締合作用，因此可以利用疏水締合作用理論來解釋聚表劑水溶液這一流變行為。在水溶液中，由于疏水基團(tuán)的存在，聚表劑會發(fā)生疏水締合作用，以減小與水接觸的機(jī)會，從而使體系能量保持最低狀態(tài)。在低濃度時，聚表劑水溶液主要以分子內(nèi)締合作用為主，故溶液粘度增加幅度不大；隨著聚表劑溶液濃度的增大，分子間締合作用增加，聚表劑在溶液中形成具有一定程度的有序自組裝結(jié)構(gòu)，具有著“片狀-網(wǎng)狀”多層立體網(wǎng)狀形態(tài)，粘度增加更快。另外雖然同樣具有功能單體，CAC濃度之前，兩種聚表劑的粘度大小均和

HAPM粘度相當(dāng)。而當(dāng)濃度大于CAC濃度時，聚表劑Bill溶液的粘度一直小于HPAM,而聚表劑III溶液的粘度則急劇上升，并很快超過了HPAM。以此為依據(jù)，選擇了聚表劑粘度分別為20mPa?s和30mPa?s時對應(yīng)的濃度，測試同一粘度條件下，聚合物的彈性。其中選定的濃度點如下表所示：C20mPa?sCc30mPa-s聚表劑III1000mg/L1150mg/L聚表劑BI1225mg/L1467mg/LX-61938mg/L1134mg/LHPAM1000mg/L1301mg/L（一）彈性的測試動態(tài)測試：當(dāng)粘度為20mPa-S時，測試了固定頻率（1Hz）和固定應(yīng)力（0.1Pa）條件下2min內(nèi)儲能模量隨著時間的變化情況，其結(jié)果如下圖所示：圖4、同一粘度時耗能模量的測試相同粘度時的四種驅(qū)油劑的耗能模量基本相同，其中在粘度為20mPa-s時，其耗能模量均為0.09Pa；當(dāng)粘度為30mPa-s時，其耗能模量均為0.19Pa。通過耗能模量的測試也驗證了所選聚合物粘度相同的結(jié)論。另外相同粘度下的儲能模量測試如圖5、6所示，四種驅(qū)油劑的儲能模量大小依次為：聚表劑I>HAWP>聚表劑BIII>HPAM。

0.400.350.30PolymericSurfactantIIIHWAPPolymericSurfactantBIII HPAM 圖5、粘度為0.400.350.30PolymericSurfactantIIIHWAPPolymericSurfactantBIII HPAM 圖5、粘度為20mPa-s時聚表劑的儲能模量0.400.35PolymericSurfactant3HWAPPolymericSurfactantB30.050.30圖6、粘度為20mPa-s時聚表劑的儲能模量本實驗中選取的濃度均在聚合物CAC濃度以上，對于高分子聚丙烯酰胺來說，僅存在聚合物分子鏈的纏繞作用；而聚表劑和疏水締合聚合物存在著疏水締合作用，具有自組裝形成的超分子結(jié)構(gòu)。所以疏水締合聚合物和聚表劑的儲能模量均比超高分子聚丙烯酰胺的儲能模量高。觸變性能測試觸變性可描述物料經(jīng)過高剪切從高粘凝膠態(tài)變?yōu)檎扯容^低的溶膠。觸變性一個重要標(biāo)志是物料靜置后有重新稠化的可逆過程。在剪切速率均勻遞增條件下的流動曲線，即上行曲線，隨后降低剪切速率繪制下行曲線：在流動曲線中“上行曲線”和“下行曲線”環(huán)繞形成一個面積為“A”的延遲區(qū)域，“A”的面積就是

觸變性的度量。該區(qū)域的量綱為能量，與受剪切樣品體積量有關(guān)，即表示破壞觸變結(jié)構(gòu)所需要的能量，其關(guān)系式為：A=TXy(Pa/s)本實驗設(shè)定剪切速率范圍為0.1s-i-1000s-i,測定了驅(qū)油劑粘度為20mPa-s時的觸變性。其中上行周期時間為750s,下行周期時間為400s,橫剪切段時間為300s。其測試結(jié)果如下圖所示:圖7、粘度為20mPa-s時聚表劑的觸變性能測試結(jié)果ShearRate(1/s)ShearRate(1/s)圖7、粘度為20mPa-s時聚表劑的觸變性能測試結(jié)果ShearRate(1/s)ShearRate(1/s)CsDW^aoICO圖8、粘度為30mPa-s時聚表劑的觸變性能測試結(jié)果如圖7、8所示，聚表劑和疏水締合聚合物在水溶液中自主裝形成超分子結(jié)構(gòu)，其滯后圈面積比超高分子量的聚丙烯酰胺更大。對于聚表劑III,在較

低的剪切速率下，其剪切應(yīng)力存在一個小的峰值，這個峰值即其表觀屈服應(yīng)力，其大小表征著粘彈性流體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，大于該剪切應(yīng)力時，聚合物溶液的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)開始破壞。從上圖可以得出聚表劑III表觀屈服應(yīng)力最大，三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度最大，破壞其結(jié)構(gòu)所需的剪切應(yīng)力比其他幾種驅(qū)油劑大。其中幾種驅(qū)油劑的滯后圈面積和屈服應(yīng)力大小如下表所示：驅(qū)油劑種類聚表劑IX61聚表劑BIHPAM粘度為20mPa?s滯后圈面積2417218920051705屈服應(yīng)力1.6850.97370.73500.6442粘度為30mPa?s滯后圈面積2987279725072206屈服應(yīng)力2.1791.4931.2290.8693即同一粘度下幾種驅(qū)油劑的滯后圈面積和屈服應(yīng)力大小關(guān)系為：聚表劑I>X61>聚表劑BIIDHPAM。3、蠕變恢復(fù)測試本實驗測試了固定應(yīng)力0.03Pa條件下聚表劑的蠕變恢復(fù)的回復(fù)率，其中應(yīng)力加載時間為200s，恢復(fù)時間為2000s；測試結(jié)果如圖9、10所示：tmin tmin蠕變30tmin tmin如圖所示，聚表劑III在蠕變階段柔量變化較小，其恢復(fù)程度最好。而其它幾種驅(qū)油劑的恢復(fù)程度較差。超高分子量的聚丙烯酰胺由于沒有功能單體，不能形成超分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所以其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度最低，恢復(fù)率也最低。聚表劑IX61聚表劑BIHPAMR59.96%20.36%17.88%9.86%11jUiiiiasR r]=30mPa?s 70.09%30.07%21.35%15.97%（四）、實驗結(jié)論：1、通過研究添加劑6-CD和SDBS對幾種驅(qū)油劑溶液粘度的影響，發(fā)現(xiàn)聚表劑和疏水締合聚合物一樣，均存在疏水締合作用。并預(yù)測在適當(dāng)濃度和剪切速率時，聚表劑水溶液會出現(xiàn)剪切增稠現(xiàn)象。2功能單體的引入使得聚表劑具有較好的增粘作用，并且存在CAC濃度。而普通聚丙烯酰胺沒有這種性質(zhì)。用疏水締合作用理論解釋了聚表劑這一特殊的流變行為，豐富了聚表劑的研究和應(yīng)用的理論基礎(chǔ)。3通過彈性模量、蠕變恢復(fù)、觸變性能測試發(fā)現(xiàn)幾種驅(qū)油劑的彈性性能大小為聚表劑m>HWAP>M表劑BIII>HPAM。4在本實驗條件下，聚表劑I水溶液的觸變性測試中存在一個剪切應(yīng)力峰值，而其它幾種驅(qū)油劑沒有這個峰值。表明聚表劑I水溶液具有較大的表觀屈服應(yīng)力，破壞其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所需剪切應(yīng)力更大。

聚表劑驅(qū)油實驗一、實驗?zāi)康脑谕瑵舛葪l件下，對聚表劑及其他兩種驅(qū)油劑進(jìn)行驅(qū)油實驗測試，評價驅(qū)油劑對提高采收率的貢獻(xiàn)。二、實驗條件1、驅(qū)油實驗:溫度：45°C巖心：30cm均質(zhì)巖心注入速度：3m/d原油條件：柴油稀釋大慶原油，粘度10mPa.s驅(qū)油劑濃度：1000mg/L聚合物類型：聚表劑III、X61、HPAM2、粘度測試:溫度45C剪切速率7.34s-13、水質(zhì)條件：模擬大慶水，配方如下:組分濃度(mg/L) 組分濃度(mg/L) 3977NaCl CaCl2 MgCl2 Na2SO4 NaHCO’ 總礦化度28 46 93 26346778三、實驗過程:1、1、測定巖心基本參數(shù)（孔隙體積和滲透率）。2、2、3、45C首先飽和鹽水，然后飽和油得到原油飽和度，熟化16小時。用鹽水驅(qū)油，當(dāng)產(chǎn)出液含水率達(dá)到98%時計算水驅(qū)采收率。4、進(jìn)行0.3PV的聚驅(qū)，注入速度：3m/d。5、進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)，當(dāng)產(chǎn)出液含水率達(dá)到98%為止。6、計算其提高采收率幅度。、實驗結(jié)果巖心和聚合物參數(shù)如表1所示:聚合物孔隙體積(mL)孔隙度(%)Kw(mD)So(%)n原始(mPa.s)n注聚后(mPa.s)注聚量(PV)流速(ml/min)聚I