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超高分子量聚丙烯酰胺的合成及在三次采油中的应用研究

作　者: 程杰成
导　师: 吴祖望
学　校: 大连理工大学
专　业: 精细化工
关键词: 超高分子量丙烯酰胺聚合引发剂合成聚合物驱油机理渗透率下降系数
分类号: TE39
类　型: 博士论文
年　份: 2000年
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内容摘要

随着化学驱室内研究、矿场试验和应用的深入，逐渐发现关于聚合物驱是否能够提高驱油效率；怎样选择聚合物分子量；如何进一步提高部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）的分子量；怎样进一步完善、发展HPAM溶液流变特性和渗流特性的数学表征，以更好地指导聚合物驱方案优化和动态预测等一些理论和实践问题亟待解决。本文用现代分子模拟技术，采用量子化学计算方法确定了合成双官能度过氧引发剂的原料；通过选择催化剂，合成了双关能度引发剂2,5-二甲基己二基（2,5）过氧化氢（DIOOH）。研究出的合成方法将文献中需要专门制备的60-70％H₂O₂为原料改为工业的30％的H₂O₂，原料易得，操作安全，产物与反应物易于分离，副产物少，质量稳定，收率与原工艺相当，重演性好，适于工业化。采用双官能度过氧引发剂DIOOH组成的氧化-还原引发体系引发聚合丙烯酰胺，可以得到分子量高达2500-3000万、溶解性较好的超高分子量聚丙烯酰胺（PAM）。本引发体系与单官能度氧化还原引发体系相比具有用量低、反应平稳的特点。在优化的聚合条件下，具有较好的重演性。研究了PAM水解工艺，在优化的水解条件下，对超高分子量PAM水解得到了预期水解度的溶解性好、特性粘度达30d1/g以上的HPAM。合成的HPAM的增粘性和驱油性能明显好于一般方法生产的HPAM，在相同的提高采收率幅度下，聚合物的用量可降低40％以上。本文从微观到宏观的顺序研究了部分水解聚丙烯酰胺的驱油机理，证明了HPAM可以通过粘弹性和改变岩石的润湿性而提高驱油效率，从而修正了仍在广泛沿用的聚合物驱不能提高驱油效率的传统观点。采用不同分子量的聚合物和不同孔隙大小的岩心进行室内驱油模拟实验，研究了聚合物分子量对聚合物溶液粘度、阻力系数和残余阻力系数、采收率以及机械降解的影响。研究了油层孔隙结构参数与分子量的相互关系对聚合物注入性能的影响。结果表明，聚合物分子愈大，阻力系数、残余阻力大连理工大学博士学位论文’系数、采收率愈大；尽管分子愈大，机械降解愈大，但在大庆油田的实际条件下，剩余粘度大。将岩心孔隙半径中值（他）与聚合物分子在水溶液中的均方回旋半径（巳）联系起来，首次建立了R。与巳比必须大于5的聚合物驱分子量选择标准。矿场聚合物驱结果证明了结论的正确性。较系统地研究了聚合物驱油过程中HPAM结构参数、聚合物溶液性质、多孔介质的性质以及渗流条件等因素对渗透下降系数（R。）的影响；建立了R。与HPAM特性粘数、聚合物浓度、岩心渗透率三参数间关系的预测数学模型，以及Rk分别与聚合物水解度、溶液矿化度、温度、注入速度等单因素间关系的数学模型。这些模型在较宽范围内的预测结果与实测结果吻合较好。超高分子量的HPAM的合成方法具有很好的工业化前景。聚合物驱油机理、分子量对驱油效果的影响和聚合物的结构参数和物化条件对渗透率下降系数影响的研究，丰富发展了聚合物驱油理论，并对进一步提高聚合物驱油技术经济效果具有重要意义。

全文目录

中文摘要  6-8
英文摘要  8-10
第一章绪论  10-14
  参考文献  11-14
第二章文献综述  14-50
  2．1 前言  14-15
  2．2 聚合物驱油机理  15-19
  2．3 影响聚合物驱油效果的因素  19-26
  2．4 聚合物溶液增粘及降低渗透率特性的表征  26-27
  2．5 聚合物生产制造  27-40
  2．6 本文研究的目的和内容  40-41
  参考文献  41-50
第三章双官能度引发剂的合成  50-76
  3．1 分子结构设计  50-60
  3．2 双官能度引发剂的合成  60-72
  3．3 小结  72-73
  参考文献  73-76
第四章双官能度引发剂引发丙烯酰胺聚合研究  76-104
  4．1 引发体系和聚合方法的选择  76-82
  4．2 实验研究  82-94
  4．3 PAM的水解  94-98
  4．4 HPAM驱油性能评价  98-101
  4．5 小结  101-102
  参考文献  102-104
第五章聚合物驱机理研究  104-131
  5．1 实验  105-108
  5．2 聚合物驱油机理  108-117
  5．3 聚合物驱驱油过程中的毛管数表达式的探讨  117-121
  5．4 分子量对聚合物驱油效果的影响研究  121-128
  5．5 小结  128-129
  参考文献  129-131
第六章聚丙烯酰胺水溶液渗透率下降系数预测数学模型  131-151
  6．1 实验  131-134
  6．2 渗透率下降系数R_k影响因素的研究  134-144
  6．3 天然岩芯渗透率下降系数R_k模型的建立  144-148
  6．4 小结  148-149
  参考文献  149-151
第七章结论  151-153
第八章论文的创新点  153-154
简历  154-156
致谢  156

超高分子量聚丙烯酰胺的合成及在三次采油中的应用研究

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