聚表剂实验内容总结

聚表剂实验内容总结—・聚表剂乳化性能剂的评价：本实验主要分为以下几个部分：1、 对乳状液形成的最佳条件进行筛选。2、 同时为优选了可与聚丙烯酰胺进行复配的聚表剂。3、 并对各个体系形成的乳状液进行了性能评价，并测试了单独聚表剂溶液的界面张力。实验条件水质条件：模拟大庆水温度：45°C实验内容（一）、乳状液形成最佳条件的筛选：首先选用乳化性能较差的Bill型聚表剂乳状液稳定所需时间、最佳油水比，并研究了浓度对乳状液稳定性的影响。1、乳状液稳定所需时间的确定：本实验测定了油水比为1:1时的乳状液的析水率随时间的变化，其结果如下：£3£31:1-•-3:2-■-7:3 4:1由上图可见，在乳状液形成后刚开始的半个小时内，乳状液析出水最多，随后析出水量逐渐减小，并且在其析水率基本不变。因此可以得出稳定该类型的乳

状液所需的时间为三小时。2、乳状液稳定最佳油水比的确定本实验测定了不同油水比下乳状液的析水率随油水比的变化，其结果如下:100.095.0100.095.090.085.080.075.070.065.060.01:91:43:72:31:13:27:34:19:1由上图可以得出乳状液的析水率随着油水比的增加出现先增加后减小的趋势，并且在油水比为3:2时乳状液的析水率达到最低，此时乳状液的稳定性最好。即乳状液稳定最佳油水比为3:2.3、浓度对乳状液稳定性的影响浓度对乳状液析水率的影响由上图可以得出，随着浓度的增加，乳状液析水率减小，乳状液的稳定性增强，这可能与聚表剂的静电排斥作用以及空间网络对乳状液的稳定作用增强有关。

（二）、乳化剂的优选在选择乳化剂时，首先考虑的是阴离子和阳离子型乳化剂，但是由于其对原油的乳化性能并不好，即其静电排斥作用并没有发挥出来，最终只能考虑非离子乳化剂进行复配。其中选用HLB较小的Span85和HLB值较大的Tween80进行混合进行乳化实验。1、 单独乳化剂比例的选择两种乳化剂质量比9:17:33:21:1析水量/ml5.85.42.04.6分水率/%72.567.525.057.5由上表可以得出当Tween80:Span85=3:2时乳状液的析水率最低，即乳状液稳定性最好。2、 和HPAM复配时，乳化剂比例的选择本实验确定了HPAM浓度为1000ppm，改变乳化剂与HPAM比例，通过析水率测试得出两者比例对乳状液稳定性的影响。乳化剂和HPAM不同浓度时乳状液的稳定性由上图可以看出，乳状液的析水率随着乳化剂与HPAM比例的增加而增加，并且在1：1以后基本保持稳定。在3:2时乳状液的析水率最低，乳状液的稳定性最好。（三）不同体系的乳状液性能评价1、不同体系乳状液稳定性评价由上图可以看出，不同体系的乳状液的析水率均随着时间的增加而增加，并且在3小时之后均达到稳定。其中乳状液形成的30min之内乳状液析水率增加幅度最大。即此时更有利于乳状液的聚并。不同体系的乳状液的析水率为聚表剂IIKHPAM++〈聚表剂BIIKX61。即聚表剂III的乳化稳定性最好，并且在一个小时就可达到稳定。聚表剂稳定乳状液的机理可从静电排斥作用、空间稳定作用以及两亲结构等方面来解释，聚表剂I和聚表剂BI对大庆原油乳化效果的不同可能与它们的两亲结构不同有关。2、 驱油剂的界面张力测试本实验测试了大庆条件下，同一浓度（1000ppm）时几种驱油剂的界面张力，其中转速恒定为5000rpm，温度为45°C，测试结果如下表所示:驱油剂类型聚表剂IX61聚表剂BIHPAM界面张力（mN/m）0.11394550.009246380.17441390.1977817由表可以得出，界面张力大小依次为X61＜聚表剂III＜聚表剂BIIKHPAM.即界面张力大小和乳化剂乳化溶解原油的能力无必然关系。另外同一浓度下聚丙烯酰胺

的界面张力大于其他几种驱油剂，这主要是由于聚丙烯酰胺没有两亲基团的原因。3、乳状液分散相粒径分布本实验在45r常压下用偏光显微镜对不同体系形成乳状液的分散相粒径进行了光侧，其结果如下图所示：(c)聚表剂III (d)X61图4.7四种体系乳状液分散相粒径分布图由上图可以看出，粒径最小的是X61,但是，在实际操作中，由于X61的乳化效果不好，三小时之后乳状液几乎是破乳状态，所以去的样品只是一种油水的水乳液，不是真正的乳状液，不具备参比条件。如图（a）、（b）、（c），乳状液的粒径有大有小，大的是已经聚并的油珠，小的是没有聚并的油珠。聚表剂BI和聚表剂I的液珠大小相当。只是由已经聚并的油珠来看，聚表剂I已经聚并的油珠比较小，这说明了此种体系相对较稳定。图（a）显示HPAM++的乳状液体系液珠形态极不规则，分布液不均匀。四、实验结论：本实验评价了几种驱油剂的乳化大庆原油的能力，

二、聚表剂的流变性评价本实验主要分为以下几个部分：1、 测定添加剂6-CD和SDBS对聚表剂流变性能的影响，证明了聚表剂分子中存在着疏水缔合作用。2、 测定粘浓关系，研究浓度对聚表剂粘度的影响。并选取同一粘度时不同体系的浓度，为弹性测试做准备。3、 测定聚表剂的弹性，其中包括弹性模量、蠕变回复、触变三个方面4、 评价聚表剂的抗剪切性能5、 用上述方法测定聚表剂乳状液的流变性。（一）添加剂对聚表剂流变性能的影响1、聚表剂与6-CD相互作用研究本实验测试研究了模拟大庆油田条件下的聚表剂溶液粘度随6-CD单体浓度变化规律，其中温度：45°C，剪切速率：7.34S-,结果如下图所示：PolymericSurfactantHAWPIIIIII图1、聚表剂与与6-CD相互作用研究%PolymericSurfactantHAWPIIIIII图1、聚表剂与与6-CD相互作用研究%5O225aa.myco/J^PolymericSurfactant由上图可以得出：聚表剂和疏水缔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几乎不变。这是由于加入6-CD单体后，疏水缔合

作用被屏蔽，缔合结构被拆散，从而引起溶液粘度下降。实验证明了聚表剂存

在着类似疏水缔合聚合物的疏水缔合作用，从而在水溶液中形成了疏水微区。

而普通聚丙烯酰胺由于没有疏水基团引起的疏水缔合作用，所以溶液粘度一直不变。2、聚表剂与SDBS相互作用研究本实验测试研究了模拟大庆油田条件下的聚表剂溶液粘度随阴离子表面活性剂SDBS浓度变化规律，其中SDBS浓度梯度为50ppm，浓度范围为0-600ppm,聚表剂浓度固定为1000ppm.测试温度：45°C，剪切速率：7.34S-,结果如下图所示：图2、聚表剂与SDBS相互作用研究疏水缔合聚合物和聚表剂水溶液粘度随着SDBS浓度的增加出现先增加后减小的现象，即出现了典型的“三阶段”模型。达到粘度峰值时，聚表剂III水溶液粘度最大，X61和聚表剂Bill次之，聚丙烯酰胺水溶液粘度没有变化。这是因为表面活性剂SDBS的疏水基团可以插入聚表剂的疏水微区内，从而增强了两者的相互作用。而聚丙烯酰胺没有疏水微区，因此和SDBS不作用，其水溶液粘度一直不变。（二）粘浓关系的测定本实验以200mg/L为浓度梯度，测试了浓度对聚表剂水溶液粘度的影响，实验测试温度为45C，剪切速率恒定为7.34S-1。测试结果如图3所示：图3、浓度对聚表剂粘度的影响在模拟大庆水质条件下，聚表剂和疏水缔合聚合物溶液流变行为类似，都存在一个粘度突然上升的浓度点，我们称该点为临界缔合浓度，即CAC浓度。当溶液浓度大于该浓度时，溶液内部网络结构迅速缠结，粘度急剧上升。在浓度为1600mg/L时，聚表剂III和疏水缔合聚合物粘度相当，均比同浓度下的聚丙烯酰胺溶液的粘度高。而HPAM上升一直都缓慢，不存在CAC浓度。其中各个驱油剂的CAC浓度和CAC浓度对应的粘度大小如下表所示：聚合物种类CAC浓度(mg/L)CAC对应粘度(mPas)III型聚表剂81111.42BI型聚表剂8528.58X-6185717.75由于前边已经证明聚表剂存在着疏水缔合作用，因此可以利用疏水缔合作用理论来解释聚表剂水溶液这一流变行为。在水溶液中，由于疏水基团的存在，聚表剂会发生疏水缔合作用，以减小与水接触的机会，从而使体系能量保持最低状态。在低浓度时，聚表剂水溶液主要以分子内缔合作用为主，故溶液粘度增加幅度不大；随着聚表剂溶液浓度的增大，分子间缔合作用增加，聚表剂在溶液中形成具有一定程度的有序自组装结构，具有着“片状-网状”多层立体网状形态，粘度增加更快。另外虽然同样具有功能单体，CAC浓度之前，两种聚表剂的粘度大小均和

HAPM粘度相当。而当浓度大于CAC浓度时，聚表剂Bill溶液的粘度一直小于HPAM,而聚表剂III溶液的粘度则急剧上升，并很快超过了HPAM。以此为依据，选择了聚表剂粘度分别为20mPa・s和30mPa・s时对应的浓度，测试同一粘度条件下，聚合物的弹性。其中选定的浓度点如下表所示：C20mPa•sCc30mPa-s聚表剂III1000mg/L1150mg/L聚表剂BI1225mg/L1467mg/LX-61938mg/L1134mg/LHPAM1000mg/L1301mg/L（一）弹性的测试动态测试：当粘度为20mPa-S时，测试了固定频率（1Hz）和固定应力（0.1Pa）条件下2min内储能模量随着时间的变化情况，其结果如下图所示：图4、同一粘度时耗能模量的测试相同粘度时的四种驱油剂的耗能模量基本相同，其中在粘度为20mPa-s时，其耗能模量均为0.09Pa；当粘度为30mPa-s时，其耗能模量均为0.19Pa。通过耗能模量的测试也验证了所选聚合物粘度相同的结论。另外相同粘度下的储能模量测试如图5、6所示，四种驱油剂的储能模量大小依次为：聚表剂I>HAWP>聚表剂BIII>HPAM。

0.400.350.30PolymericSurfactantIIIHWAPPolymericSurfactantBIII HPAM 图5、粘度为0.400.350.30PolymericSurfactantIIIHWAPPolymericSurfactantBIII HPAM 图5、粘度为20mPa-s时聚表剂的储能模量0.400.35PolymericSurfactant3HWAPPolymericSurfactantB30.050.30图6、粘度为20mPa-s时聚表剂的储能模量本实验中选取的浓度均在聚合物CAC浓度以上，对于高分子聚丙烯酰胺来说，仅存在聚合物分子链的缠绕作用；而聚表剂和疏水缔合聚合物存在着疏水缔合作用，具有自组装形成的超分子结构。所以疏水缔合聚合物和聚表剂的储能模量均比超高分子聚丙烯酰胺的储能模量高。触变性能测试触变性可描述物料经过高剪切从高粘凝胶态变为粘度较低的溶胶。触变性一个重要标志是物料静置后有重新稠化的可逆过程。在剪切速率均匀递增条件下的流动曲线，即上行曲线，随后降低剪切速率绘制下行曲线：在流动曲线中“上行曲线”和“下行曲线”环绕形成一个面积为“A”的延迟区域，“A”的面积就是

触变性的度量。该区域的量纲为能量，与受剪切样品体积量有关，即表示破坏触变结构所需要的能量，其关系式为：A=TXy(Pa/s)本实验设定剪切速率范围为0.1s-i-1000s-i,测定了驱油剂粘度为20mPa-s时的触变性。其中上行周期时间为750s,下行周期时间为400s,横剪切段时间为300s。其测试结果如下图所示:图7、粘度为20mPa-s时聚表剂的触变性能测试结果ShearRate(1/s)ShearRate(1/s)图7、粘度为20mPa-s时聚表剂的触变性能测试结果ShearRate(1/s)ShearRate(1/s)CsDW^aoICO图8、粘度为30mPa-s时聚表剂的触变性能测试结果如图7、8所示，聚表剂和疏水缔合聚合物在水溶液中自主装形成超分子结构，其滞后圈面积比超高分子量的聚丙烯酰胺更大。对于聚表剂III,在较

低的剪切速率下，其剪切应力存在一个小的峰值，这个峰值即其表观屈服应力，其大小表征着粘弹性流体的结构强度，大于该剪切应力时，聚合物溶液的三维网络结构开始破坏。从上图可以得出聚表剂III表观屈服应力最大，三维网络结构强度最大，破坏其结构所需的剪切应力比其他几种驱油剂大。其中几种驱油剂的滞后圈面积和屈服应力大小如下表所示：驱油剂种类聚表剂IX61聚表剂BIHPAM粘度为20mPa•s滞后圈面积2417218920051705屈服应力1.6850.97370.73500.6442粘度为30mPa•s滞后圈面积2987279725072206屈服应力2.1791.4931.2290.8693即同一粘度下几种驱油剂的滞后圈面积和屈服应力大小关系为：聚表剂I>X61>聚表剂BIIDHPAM。3、蠕变恢复测试本实验测试了固定应力0.03Pa条件下聚表剂的蠕变恢复的回复率，其中应力加载时间为200s，恢复时间为2000s；测试结果如图9、10所示：tmin tmin蠕变30tmin tmin如图所示，聚表剂III在蠕变阶段柔量变化较小，其恢复程度最好。而其它几种驱油剂的恢复程度较差。超高分子量的聚丙烯酰胺由于没有功能单体，不能形成超分子网络结构，所以其结构强度最低，恢复率也最低。聚表剂IX61聚表剂BIHPAMR59.96%20.36%17.88%9.86%11jUiiiiasR r]=30mPa•s 70.09%30.07%21.35%15.97%（四）、实验结论：1、通过研究添加剂6-CD和SDBS对几种驱油剂溶液粘度的影响，发现聚表剂和疏水缔合聚合物一样，均存在疏水缔合作用。并预测在适当浓度和剪切速率时，聚表剂水溶液会出现剪切增稠现象。2功能单体的引入使得聚表剂具有较好的增粘作用，并且存在CAC浓度。而普通聚丙烯酰胺没有这种性质。用疏水缔合作用理论解释了聚表剂这一特殊的流变行为，丰富了聚表剂的研究和应用的理论基础。3通过弹性模量、蠕变恢复、触变性能测试发现几种驱油剂的弹性性能大小为聚表剂m>HWAP>M表剂BIII>HPAM。4在本实验条件下，聚表剂I水溶液的触变性测试中存在一个剪切应力峰值，而其它几种驱油剂没有这个峰值。表明聚表剂I水溶液具有较大的表观屈服应力，破坏其网络结构所需剪切应力更大。

聚表剂驱油实验一、实验目的在同浓度条件下，对聚表剂及其他两种驱油剂进行驱油实验测试，评价驱油剂对提高采收率的贡献。二、实验条件1、驱油实验:温度：45°C岩心：30cm均质岩心注入速度：3m/d原油条件：柴油稀释大庆原油，粘度10mPa.s驱油剂浓度：1000mg/L聚合物类型：聚表剂III、X61、HPAM2、粘度测试:温度45C剪切速率7.34s-13、水质条件：模拟大庆水，配方如下:组分浓度(mg/L) 组分浓度(mg/L) 3977NaCl CaCl2 MgCl2 Na2SO4 NaHCO’ 总矿化度28 46 93 26346778三、实验过程:1、1、测定岩心基本参数（孔隙体积和渗透率）。2、2、3、45C首先饱和盐水，然后饱和油得到原油饱和度，熟化16小时。用盐水驱油，当产出液含水率达到98%时计算水驱采收率。4、进行0.3PV的聚驱，注入速度：3m/d。5、进行后续水驱，当产出液含水率达到98%为止。6、计算其提高采收率幅度。、实验结果岩心和聚合物参数如表1所示:聚合物孔隙体积(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