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驱油剂中聚合物分子构型及其渗流特性研究

作　者: 王晓燕
导　师: 卢祥国
学　校: 大庆石油学院
专　业: 油气田开发工程
关键词: 驱油剂分子聚集态结构分子线团尺寸流变特性渗流特性机理分析
分类号: TE357.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着国内原油消费量的快速增加和国际原油价格的大幅度攀升,挖掘国内老油田生产潜力、提高原油采收率已成为石油工业的必然选择。为此,近年来,石油科技工作者致力于研究各种化学驱油技术以期最大限度提高采收率。为了更深入的研究化学驱油机理及其影响因素,本文在现有研究的基础上,利用扫描电镜(SEM)、动态光散射(DLS)、流变性实验和岩心驱替实验等方法,从微观和宏观两方面研究了驱油剂的分子聚集态结构、分子线团尺寸、流变性和渗流特性及其作用机理。结果表明:聚合物分子在水溶液中凝聚成无规则的空间立体网络结构,具有分形生长自相似性。聚合物分子聚集态结构和分子线团尺寸Dh受到相对分子质量、浓度、溶剂水矿化度、剪切作用和温度等的影响,从而使其宏观流变性和黏弹性发生变化,也使其通过岩心时阻力系数、残余阻力系数和传输运移能力发生变化。且几种驱油剂均表现“剪切增稠”和“剪切变稀”现象。在“非离子型表面活性剂/聚合物”二元复合体系中,表面活性剂以类似于胶束聚集体形式吸附在聚合物分子链上,形成“表面活性剂-聚合物”络合物,分子聚集成“片-网状”结构,Dh增大,溶液黏度随剪切速率变化幅度较大,黏弹性增强,阻力系数和残余阻力系数较大,传输和运移能力较弱。“碱/表面活性剂/聚合物”三元复合体系微观分子聚集成比较稀疏的珠状网络,Dh减小,体系黏度对剪切速率的依赖性减弱,黏弹性减弱,阻力系数和残余阻力系数越小。但由于碱的加入,体系容易在模型中产生沉淀,使其在低黏度的条件下传输和运移能力弱于同浓度的聚合物溶液。“聚合物凝胶1”以“分子内”交联为主,分子仍聚集成网络结构,凝胶颗粒呈球状不规则地分布在每条网络骨架上,Dh略小于同浓度的聚合物溶液。“聚合物凝胶2”以“分子间”交联为主,呈现大范围的致密片状结构,Dh大于同浓度的聚合物和“凝胶1”,黏弹性较强。两种凝胶传输和运移能力较弱,阻力系数和残余阻力系数均较大,且残余阻力系数大于阻力系数。聚表剂分子间聚集较为紧密,整个分子结构呈现“片-网状”结构,分子主干比聚合物粗,分支较少,Dh远大于同浓度的聚合物溶液,阻力系数和残余阻力系数较大,传输和运移能力很差。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
创新点摘要  7-10
第一章绪论  10-19
  1.1 研究目的和意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-17
    1.2.1 化学驱油研究现状  11-14
    1.2.2 驱油剂微观分子构型研究现状  14-15
    1.2.3 光散射技术发展历史及其在高分子溶液方面的应用  15-17
    1.2.4 扫描电镜发展历史及其在高分子溶液方面的应用  17
  1.3 研究内容  17-19
第二章驱油剂分子聚集态结构  19-28
  2.1 实验化学药剂  19
  2.2 实验仪器及原理  19-21
    2.2.1 扫描电镜仪器  19
    2.2.2 扫描电镜原理  19-20
    2.2.3 扫描电镜具体实验步骤  20-21
  2.3 实验结果分析  21-28
    2.3.1 聚合物溶液中聚合物分子聚集态结构及其影响因素  21-24
    2.3.2 复合驱油体系分子聚集态结构  24-26
    2.3.3 聚表剂和聚合物凝胶分子聚集态结构  26-28
第三章驱油剂分子线团尺寸  28-51
  3.1 分子线团尺寸研究方法  28-29
    3.1.1 无规线团模型  28
    3.1.2 动态光散射  28-29
  3.2 聚合物热力学理论  29-34
  3.3 驱油剂分子线团尺寸实验  34-51
    3.3.1 化学药剂  34
    3.3.2 实验温度  34
    3.3.3 实验仪器及原理  34-36
    3.3.4 实验结果分析  36-51
第四章驱油剂流变性和黏弹性  51-66
  4.1 驱油剂流变性和黏弹性研究方法  51-53
    4.1.1 黏性流动单元  51-52
    4.1.2 流变方程  52
    4.1.3 流变曲线  52-53
    4.1.4 黏弹性描述模量  53
  4.2 流变性和黏弹性实验  53-66
    4.2.1 实验化学药剂  53-54
    4.2.2 实验仪器  54
    4.2.3 实验温度  54
    4.2.4 流变性实验结果分析  54-60
    4.2.5 黏弹性实验结果分析  60-66
第五章驱油剂传输运移能力和流动特性  66-82
  5.1 实验材料  66
    5.1.1 化学药剂  66
    5.1.2 物理模型  66
    5.1.3 实验温度  66
  5.2 实验方案  66-67
    5.2.1 聚合物溶液传输运移能力和流动实验及其影响因素  66-67
    5.2.2 复合驱油体系传输运移能力和流动实验  67
    5.2.3 聚合物凝胶和聚表剂传输运移能力和流动实验  67
  5.3 实验设备及原理  67-68
    5.3.1 传输运移能力和流动实验设备  67
    5.3.2 实验原理  67-68
  5.4 传输运移能力实验结果  68-76
    5.4.1 聚合物溶液传输运移能力及其影响因素  68-73
    5.4.2 复合驱油体系传输运移能力  73-74
    5.4.3 聚合物凝胶和聚表剂传输运移能力  74-76
  5.5 流动实验结果  76-82
    5.5.1 聚合物溶液阻力系数和残余阻力系数及其影响因素  76-79
    5.5.2 复合驱油体系阻力系数和残余阻力系数  79-80
    5.5.3 聚合物凝胶和聚表剂阻力系数和残余阻力系数  80-82
结论  82-83
参考文献  83-86
发表文章目录  86-88
参加科研项目  88-89
致谢  89-90
详细摘要  90-100

驱油剂中聚合物分子构型及其渗流特性研究

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