複合聚丙烯酰胺凝膠體係的研究:
複合聚丙烯酰胺凝膠體係的研究,聚合物在強化采油中的作用主要為剖麵調整， 對水竄嚴重的強水洗層段，經聚合物處理後可以降 低水相滲透率。也可用聚合物地下交聯生成凍膠 封堵高滲透條帶或裂縫，以達到調整吸水剖麵的目 的。
用於調整吸水剖麵的聚合物，可以是陰離子聚 合物也可以是陽離子——陰離子聚合物，其作用機 理如下：
(1)陰離子聚合物能降低多孔介質的水相滲透 率，而對油相的流動性能影響較小，因此，陰離子聚 合物處理過的高滲透帶，由於保留在岩石孔道中的 聚合物對水的親和能力降低了岩石中水的滲透作 用，注入的水將轉移到相對致密的油層中，驅掃原 來未驅掃過的油。處理效果受水的礦化度、pH值、 溫度等的影響。這種處理不是永久性的，將隨著注 水時間的延長逐漸消失它的作用。
(2)陽離子——陰離子聚合物剖麵調整是對陰 離子聚合物剖麵調整方法的改進。采用陽離子聚 合物能被岩石相對大量的吸附。同時陽離子聚合 物又能夠強烈地束縛陰離子聚合物，從而增加聚合 物在岩石表麵上的密度和厚度。
(3)兩性離子聚合物能被岩石相對大量吸附， 同時兩性離子聚合物上的陽離子集團又能夠強烈 束縛陰離子聚合物，從而增加聚合物在岩石表麵上
A
的密度和厚度。針對某些區塊泥質含量高的特點， 采用兩性離子聚丙烯酰胺預處理地層可以有效的 抑製粘土膨脹和泥質微粒分散運移，提高調堵效 果。兩性離子聚丙烯酰胺的陰離子集團也可以與 Cr(m)交聯，使之與陰離子聚丙烯酰胺成為一個整 體凝膠。通過調整聚丙烯酰胺的濃度可以改變凝 膠的強度，以適應不同地層的需要。
(4)用聚合物處理高滲透條或裂縫，使其滲透 率大大降低。利用某聚合物溶液在地下交聯生成 凍膠或向地層高滲透層或裂縫地帶注入單體直接 在地層中就地聚合、交聯，形成凍膠，封堵裂縫及高 滲透層帶，以達到調整吸水剖麵、改善流度比的目 的。
1實驗結果與討論
1-1實驗原料
(1)各種聚丙烯酰胺，工業品、白色固體粉末, 由新疆石油管理局采油工藝研究院和中泰化工廠 提供,水解度25. 7% - 36%。
(2)交聯劑ZWY- A(乳酸鉻）（以上均為工業 品）
(3)堿度調節劑K- 1(自製）。
(4)氯化銨,分析純，西安化學試劑廠
實驗方法
將HPAM,交聯劑等按一定的比例加入比色管, 用堿度調節劑K- 1調其pH值，然後將其放入恒溫 水浴鍋，隔一定時間，倒置比色管目測凝膠強度。 得到凝膠時間與凝膠強度的關係。
1.3凝膠強度的靜態評價方法
為了便於觀察和描述，我們規定如下的凝膠強 度的靜態評價方法，以便於描述和觀察凝膠性能。
表1凝膠強度的確定
凝膠代碼凝膠定義
A完全未成膠
B高流動性凝膠，有輕微掛壁
C流動性凝膠，掛壁能力增強
D中等流動性凝膠，掛壁能力增大，有粘附性
E低流動性凝膠，掛壁明顯，粘附性增大
F高變形非流動性凝膠，粘附性增大，舌長較 長
G中等變形非流動性凝膠，粘附性增大，中等 舌長
H低變形非流動性凝膠，粘附性好，舌長較短
I剛性凝膠，粘附性最大，無舌長
1.4實驗結果與討論
1. 4. 1 HPAM濃度對成股性能的影響
HPAM聚丙烯酰胺是形成凝膠的主要成分，它 與乳酸鉻在一定的條件下形成凝膠，其濃度對成膠 性能的影響較大。
表2 HPAM濃度對成膠性能的影響
HPAM( %)
交聯時0. 120. 150.180.210. 24
1AAAAA
2ABCCD
3ACDDE
4BDEEF
5BEFGG
6CFGHH
8CGGHI
10BHHII
HPAM= 1200 萬 ZWY-A0. 06%K- 1 0.04%
PH= 8.0 陽 PAM 0.06%T= 60 °CNH4C10.4%
表2表明HPAM濃度的變化對成膠時間和成 膠強度影響很大。增大HPAM的濃度可以縮短成 膠時間，同時成膠強度增大。這是由於HPAM濃度 增大時高分子鏈密度增大，形成交聯體係的時間肯 定加快，成膠強度也增大。成膠結構變為立體網狀 結構。因此，成膠強度與穩定性也顯著提高。當 HPAM濃度為0.20%以上時，形成剛性凝膠，使用 濃度應不低於此濃度。
1.4.2 NH4C1濃度對成股性能的影響
表3 NH4C1濃度對成膠性能的影響
濃度(％)
雌時間00. 160.400.64
2AABB
3ABCD
4BCDE
5CDEF
8FGHH
10HIII
HPAM 0.20% ZWY- A 0. 06%K-1 0.04%
陽 PAM 0.06% HPAM= 1200 萬 T= 60 °C
如果陰、陽離子聚丙在不加抗沉劑的條件下混 合會產生沉澱，本實驗采用NH4C1作抗沉劑。表3 表明,NH4C1加入後可提高成膠速度,加入量多少對 最終強度影響不大，複合聚丙烯酰胺凝膠體係的研究,均可達到I級。表明NH4C1是 一種優良的強化劑，交聯體係在它的作用下成膠速 度加快，形成立體網狀結構，但NH4C1如果加入量 太大會引起凝膠脫水，降低凝膠體係的穩定性。所 以應選擇合適的NH4C1。
1.4. 3 pH值對成膠性能的影響
表4 pH值對成膠性能的影響
交聯時間（h)pH值
7.0 7.58.08.68.89.09.3
2AAAAABB
3BCCCCCD
4BcDDEED
5CcEEFFE
7CcFFFEE
10GGIIIHH
HPAM 0.20% 陽 HPAM0. 06%HPAM:=1200 萬
ZWY- A0.06% NH4C10.4%T=60 °C
表4表明,pH值對成膠性能的影響較大,pH值 在8. 0~ 9.0範圍內時，成膠情況較好。在酸性、中 性條件下,羧基的解離受到抑製，而且，本堵劑使用 的是有機鉻交聯劑，Cr( III)是以絡合物形式存在 的，它在特定的pH值下，凝膠體係中緩慢地釋放出 鉻離子，其機理可用下麵的平衡方程式表示（其中 PC02代表的是HPAM):
+ n
Cr( L) n+ mPC02—^十PC〇2) n- m +
-n
交聯聚合物 m >2 在凝膠體Cr(L) n絡合物是不能直主
交聯成膠的，它在特定的條件下釋放出鉻離子與 HPAM交聯成膠，體係中存在著如下關係：
+ nL
Cr(L)n 一+ HPAM 交聯體
-nL
在酸性和中性條件下，有機鉻不能很好的解離 出Cr3+ ,因而成膠性能不好。當PH值過高時，即強 堿性條件下,〇ir與Cr3+作用形成Cr(OH)3而消耗 &3+ ,因而成膠情況也不好，而在堿度一定的條件, &3+可以緩慢而有效的釋放出來，所以成膠性能較 好。
1.4.4溫度對成股性能的影響
表5溫度對成膠性能的影響
溫度（
交聯時18406080
2ADFI
5AEHI
23AFII
34CIII
36CIII
46DIII
70FIII
84HIII
96IIII
HPAM= 1200 萬 HPAM0. 20%陽PAM0.06%
ZWY- A 0.06%K--1 0.04% T =60 °C
NH4C1 0.4%
表5表明，升高溫度可以縮短成膠時間，所以, 在不同的溫度地層中成膠時間不同，複合聚丙烯酰胺凝膠體係的研究,因為當溫度升 高時，交聯劑釋放的鉻離子就多，所以成膠速度較 快,現場時，應根據具體的地層溫度把握成膠時間， 必要時可改變條件以便於注入。
1.4.5交聯劑濃度對成膠性能的影響
表6交聯劑濃度對成膠性能的影響 ^~聯劑（％)
0. 024 0. 036 0. 048 0. 06 0. 072 0. 076
2AAAAAA
3BBBBBB
5CDDDDD
8FGGGGG
9FGGGHH
10HHHHII
12HIIIII
24HIIII滑動
HPAM 0.20%陽PAM0.06%K-1 0.04%
HPAM= 1200 萬T= 60 °CNH4C10.4%
從表6可以看出，交聯劑濃度對成膠性能影響 較大，成膠時間隨著交聯劑濃度增大縮短，同時成 膠強度也增大，交聯劑濃度在0.048%以上都可形 成剛性凝膠，但是當交聯劑濃度大於0.072%時凝 膠的穩定性開始減弱，容易產生滑動的現象，這是 因為在成膠時Cr3+與-COCT基團的摩爾比為1: 3。 當交聯劑濃度過大時COCT的相對濃度降低，形 成網狀結構的凝膠分子量較小，因此成膠情況有下 降趨勢。交聯劑濃度過大容易形成強度過大的凝 膠,但易使HPAM與Cr3+發生過度交聯，使凝膠發 生脫水收縮，破壞凝膠的強度，同時降低凝膠的粘 附性,易產生滑動。
1.4. 6 HPAM的分子量對成股性能的影響
表7 HPAM的分子量對成膠性能的影響
分子量(萬)
交聯時間300
-500-600
800120014001700
1AABBB
2ABCCD
3BCCCD
5BCDDF
6CEEFG
7EFGHI
8FGHII
9GHIII
10HHIII
HPAM 0.20% ZWY- A 0.06% pH= 8.0 T= 60 °C 陽 PAM 0.06% NH4Cl〇. 4%
表7表明分子量越大，成膠時間越短,這是因 為HPAM分子量越大，複合聚丙烯酰胺凝膠體係的研究,分子中含-COCT量相對較 多，其與Cr3+接觸的幾率也越多，故交聯速度就越 快，生成的膠體強度也越好。
1.4.7 陽離子聚丙對成膠性能的影響
表8陽離子聚丙對成膠性能的影響
濃度(％)
成膠時0.000.040.080. 12
1AABB
2BCCC
4CDDE
6DEFG
8FGHI
10GHII
12HII
HPAM 0.20% ZWY- A 0.06% pH= 8.0 T= 60 °C HPAM= 1200 萬 NH4C1 C
表8表明，在抗沉澱劑NH4C1存在_ 聚丙可以和陰離子聚丙穩定共存，並可
的凝膠。陽離子聚丙的濃度越大，成膠速度越快, 成膠時間也越短，陽離子聚丙濃度對成膠速度有一 定的影響，這是因為濃度增大時高分子鏈密度增 大，形成交聯體係的時間肯定加快,這與陰離子聚 丙對成膠性能影響原因相同。
1.4.8 兩性聚丙稀釀胺對成膠性能的影響
表9兩性聚丙烯酰胺對成膠性能的影響
濃度(％)
成膠時間00. 160.400.64
1AABB
2CDDD
3DEEF
4EFFG
5FGHH
6GHII
7HIII
8IIII
HPAM 0.20%Z]¥Y- A0. 06%K- 10. 04%
HPAM= 800 萬T=60 °CNH4C10. 4%
從表9可以看出，加入兩性聚丙烯酰胺之後, 成交時間縮短，成膠速度加快，針對某些區塊泥質 含量高的特點,采用兩性離子聚丙烯酰胺預處理地 層可以有效的抑製粘土膨脹和泥質微粒分散運移, 提高調堵效果。
1.4.9 水質對成股性能的影響
表10水質對成膠性能的影響
水質
成膠時蒸餾水汙水自來水
1AAB
2ACD
3ADG
5AEH
9AGI
14AII
HPAM0. 20%ZWY- A0. 06%K- 1 0. 04%
HPAM=800萬T= 60 °C NH4Cl 0. 4%陽 PAM 0. 06%
從表10可以看出，自來水的成膠時間比汙水 的成膠時間短,成膠速度也快，複合聚丙烯酰胺凝膠體係的研究,而蒸餾水卻不成膠, 這可能是因為自來水、汙水中的鈣離子和鎂離子與 交聯劑中的乳酸根離子形成配體，有助於鉻離子的 釋放，所以自來水和汙水均成膠，而蒸餾水不成膠。
1.4.10凝膠的熱穩定性
在適宜的PH範圍內，將聚丙烯酰胺凝膠分別 放在60°C和80°C度的條件下放置一個月以上，凝膠 的強度幾乎沒有什麽變化，由此說明該凝膠體係具 有良好的的熱穩定性。
2結論
(1)經實驗得出，以陰離子聚丙烯酰胺為主體, 在合適的PH值條件和抗沉澱劑存在下，可以根據 需要在凝膠體係中加入適量888电子游戏官网或 兩性聚丙烯酰胺，共同與乳酸鉻交聯劑作用，形成 具有一定強度的凝膠。
(2)在一定的PH值、交聯劑濃度條件下,HPAM 濃度越高,成膠速度越快，成膠性能越好。
(3)pH值在8.0- 9.0範圍內成膠情況較好，在 酸性、中性、強堿條件下成膠效果都不好。
(4)分子量越大成膠速度越快，成膠效果也越 好。
(5)交聯劑濃度在0. 024% - 0.06%左右成膠 情況較好。
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