驱油用疏水缔合聚合物溶液的流变性及粘弹性实验研究

论文摘要

与HPAM相比，缔合聚合物溶液具有更好的粘弹性。由于聚合物溶液的粘弹性可以提高驱油效率，因此，为了研究实际油藏条件下缔合聚合物溶液在多孔介质中的粘弹性及其与驱油效率之间的关系，本文主要通过实验手段研究了实际油藏条件下缔合聚合物溶液和HPAM溶液在流变仪和多孔介质中的流变性和粘弹性，并通过驱替实验研究了缔合聚合物溶液粘弹性对驱油效率的作用。通过本文研究可以为缔合聚合物溶液驱油方案设计和现场应用等提供理论和实验基础。 针对化学驱油技术领域对聚合物溶液粘弹性的不同认识，通过大量的文献调研分析认为分子链间的作用力是聚合物溶液粘弹性产生的根本原因。本文通过对缔合聚合物溶液粘弹性的研究，进一步证实这类溶液的粘弹性主要是由分子链间的缔合作用引起的。缔合聚合物溶液的弹性常常表现于溶液中因缔合作用而产生的超分子聚集体之间的缔合及其自身的拉伸形变与恢复，分子链间缔合作用产生的溶液弹性明显大于分子链间范德华力引起的弹性。 在别人研究多孔介质中聚合物溶液流变性和粘弹性的基础上，从理论的角度提出了测定多孔介质中聚合物溶液流变性和粘弹性的方法；提出用阻力系数随渗流速度的变化来研究聚合物溶液在多孔介质中的流变性；采用粘性阻力系数和弹性阻力系数来表征聚合物溶液在多孔介质中的粘弹性。 缔合聚合物溶液在多孔介质中流变性和粘弹性的研究结果表明：缔合聚合物溶液的粘性阻力系数随剪切速率的增加而降低，在一定的剪切速率内，弹性阻力系数随剪切速率的增加而增大；多孔介质中，CAC是缔合聚合物溶液有无明显弹性的分界点，与流变仪的测定结果一致，且CAC以上缔合聚合物溶液在流变仪和多孔介质中表现出了相似的流变规律，说明在流变仪中缔合聚合物溶液粘弹性的测定结果可以相对指导多孔介质中缔合聚合物溶液粘弹性的变化；频率比较高时缔合聚合物溶液储能模量随频率的变化和弹性阻力系数随剪切速率的变化规律和趋势相同，从而可以用缔合聚合物溶液(在相对比较高频率下)的储能模量与频率之间的关系相对表征缔合聚合物溶液在多孔介质中的弹性及其随剪切速率的变化。 流变仪和多孔介质中聚合物溶液流变性和粘弹性的研究结果表明，缔合聚合物溶液与HPAM溶液粘弹性的差异主要表现在粘弹性产生的原因和条件不同： (1)HPAM溶液的粘弹性主要是由于分子链间的缠结作用引起的，溶液的弹性常常表现于分子链的拉伸形变与恢复。而缔合聚合物溶液的粘弹性除分子链间的缠结起作用外，更重要的是由分子链间的缔合作用引起的，溶液的弹性常常表现于溶液中因缔合作用而产生的超分子聚集体之间的缔合及其自身的拉伸形变与恢复。 (2)只有当分子链有效链长比较长和聚合物浓度比较高时HPAM溶液才表现出明显的弹性。而缔合聚合物溶液在较低的浓度(大于CAC)下就表现出了明显的弹性，

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 国内外文献综述
• 1.1.1 聚合物驱油机理的发展现状
• 1.1.2 耐温耐盐驱油用聚合物的主要研究方向
• 1.1.3 疏水缔合聚合物的发展历程
• 1.1.4 疏水缔合聚合物溶液结构的研究进展
• 1.1.5 疏水缔合聚合物溶液性质的研究进展
• 1.1.6 疏水缔合聚合物在EOR领域的研究进展
• 1.2 本文研究的目的意义
• 1.3 主要的研究内容
• 1.4 研究的技术路线
• 1.5 本文的创新点
• 2 聚合物溶液的粘弹性理论基础
• 2.1 对材料粘弹性的认识
• 2.1.1 牛顿粘性
• 2.1.2 胡克弹性
• 2.1.3 材料的粘弹性
• 2.1.4 材料粘性和弹性的转化
• 2.2 聚合物溶液的主要弹性表现
• 2.2.1 稳态剪切流动中的法向应力效应
• 2.2.2 射流胀大现象
• 2.2.3 孔压力误差
• 2.2.4 无管虹吸
• 2.3 聚合物溶液的粘弹性本质
• 2.3.1 聚合物溶液的结构
• 2.3.2 聚合物溶液的分子运动理论
• 2.3.3 聚合物溶液粘弹性的分子运动理论
• 2.4 聚合物溶液粘弹性的实验研究方法
• 2.4.1 稳态剪切流动中聚合物溶液的粘弹性
• 2.4.2 动态流动中聚合物溶液的粘弹性
• 2.4.3 拉伸流动中聚合物溶液的粘弹性
• 2.5 本章小结
• 3 不同油藏条件下缔合聚合物溶液的宏观流变性研究
• 3.1 实验条件
• 3.2 实验结果及分析
• 3.2.1 聚合物溶液的增粘能力
• 3.2.2 渤海油藏条件下缔合聚合物溶液的流变性
• 3.2.3 大庆油藏条件下缔合聚合物溶液的流变性
• 3.2.4 胜利油藏条件下缔合聚合物溶液的流变性
• 3.3 本章小结
• 4 不同油藏条件下缔合聚合物溶液的动态粘弹性研究
• 4.1 实验条件
• 4.2 实验结果及分析
• 4.2.1 渤海油藏条件下聚合物溶液的动态粘弹性
• 4.2.2 大庆油藏条件下聚合物溶液的动态粘弹性
• 4.2.3 胜利油藏条件下聚合物溶液的动态粘弹性
• 4.3 本章小结
• 5 多孔介质中缔合聚合物溶液的流变性实验研究
• 5.1 多孔介质中聚合物溶液的流变性基础理论
• 5.1.1 聚合物溶液与多孔介质之间的相互作用
• 5.1.2 聚合物溶液在多孔介质中的粘弹性对流变性的影响
• 5.2 流变性测定方法的优选
• 5.3 缔合聚合物溶液的流变性实验研究
• 5.3.1 实验条件
• 5.3.2 实验步骤
• 5.3.3 缔合聚合物溶液的渗流特性
• 5.3.4 阻力系数
• 5.3.5 残余阻力系数
• 5.3.6 缔合聚合物溶液在多孔介质中流变性参数的表征
• 5.4 缔合聚合物溶液在流变仪和多孔介质中流变性的对比
• 5.5 本章小结
• 6 多孔介质中缔合聚合物溶液的粘弹性及其对驱油效率的作用研究
• 6.1 缔合聚合物溶液在多孔介质中的弹性效应
• 6.2 多孔介质中缔合聚合物溶液粘性和弹性的表征
• 6.3 缔合聚合物溶液粘弹性对驱油效率的作用研究
• 6.3.1 实验条件
• 6.3.2 实验方法
• 6.3.3 实验内容
• 6.3.4 实验结果讨论
• 6.4 本章小结
• 7 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 论文发表情况
• 答辫委员会