【摘要】：隨著聚合物驅(qū)油技術的廣泛應用,油氣開采帶來的環(huán)境問題日益突出。盡管該項技術驅(qū)油效果好,但其采出污水的處理問題,由于殘余聚合物的存在,一直困擾著油田生產(chǎn)且未根本的解決。研究表明,聚合物在油水界面的吸附是導致聚驅(qū)采出污水油水乳狀液穩(wěn)定的根本原因。然而,目前未見文獻報道有直接的方法可定量地表征殘余聚合物在油水界面的吸附行為,關于殘余聚合物在油水界面的吸附研究較少,殘余聚合物在油水界面的吸附機理尚不清楚。因此,發(fā)展一種高靈敏性、非破壞性、原位的油水界面分析方法,系統(tǒng)研究殘余聚合物在油水界面的吸附,揭示聚合物在油水界面的吸附機理具有十分重要的意義。雙偏振干涉技術(Dual polarization interferometry,DPI)是近年來發(fā)展起來的一項新型界面光學檢測技術,它能夠靈敏地檢測物質(zhì)分子與表/界面相互作用過程中,界面質(zhì)量、厚度和密度的實時變化。本論文利用DPI技術,建立了一種可同時定性與定量地研究殘余聚合物在油水界面吸附的實驗方法,實時動態(tài)地監(jiān)測了殘余聚合物在油水界面的吸附過程。本文選擇瀝青質(zhì)模型化合物(C5Pe),將其涂覆在DPI傳感芯片表面,通過方法選擇及條件優(yōu)化,構建了油水界面體系;利用含疏水單體的聚丙烯酰胺(HAPAM)與油水界面層的相互作用過程中所引起DPI芯片表面漸逝場的靈敏變化,獲得了傳輸光波的干涉強度及相位變化;依據(jù)Maxwell方程和DeFeijter方程對數(shù)據(jù)進行了解析,獲得了HAPAM在油水界面層上吸附質(zhì)量、厚度和密度的變化;通過HAPAM在油水界面層上吸附質(zhì)量、厚度和密度的靈敏變化,研究了 HAPAM在油水界面的吸附動力學、吸附層形態(tài)及吸附熱力學內(nèi)容;探討了 HAPAM分子量、體系鹽含量、原油各組分以及聚合物分子鏈段結構對吸附行為的影響。同時結合油滴破裂速率及油水界面擴張模量實驗,探究了在不同影響因素下,殘余聚合物對油水界面穩(wěn)定性的影響,并結合DPI界面吸附實驗結果,推斷了 DPI吸附與界面穩(wěn)定性的關系,揭示了殘余聚合物穩(wěn)定油水界面的吸附作用機理。研究表明,HAPAM在油水界面層上經(jīng)歷了擴散、吸附、解吸三階段作用。隨HAPAM溶液濃度變化,吸附層呈現(xiàn)出兩種不同形態(tài)。當HAPAM濃度為500 mg/L,HMPAM分子先以“平躺”方式吸附,隨后以“部分接觸”方式吸附于油水界面層;當HAPAM濃度增加至1000mg/L-3000mg/L,HAPAM分子先以“部分接觸”方式吸附,隨后發(fā)生重排并均勻地吸附于油水界面層。HAPAM在油水界面層上的吸附是一個自發(fā)放熱過程,體系熵值減小。降低HAPAM分子量及體系鈉鹽含量,有利于界面吸附過程,促使油水界面層穩(wěn)定性增強。以SZ-361原油各活性組為分析對象,研究發(fā)現(xiàn),HAPAM分子在瀝青質(zhì)和膠質(zhì)所構建的油水界面層上發(fā)生吸附作用,而在飽和分和芳香分所構建的油水界面層上發(fā)生洗脫作用。HAPAM對各活性組分的界面穩(wěn)定性順序為:瀝青質(zhì)膠質(zhì)芳香分飽和分。殘余聚合物分子鏈段結構對界面吸附行為的影響研究表明,HAPAM分子在油水界面層上的吸附性能最好,對油水界面的穩(wěn)定性最強,其中疏水單體與瀝青質(zhì)間的疏水作用是產(chǎn)生吸附作用導致油水界面穩(wěn)定性增加的主要原因。
【圖文】：

圖１－１邋ＤＰＩ技術檢測原理逡逑１．３．２邋ＤＰＩ技術與其它界面分析技術的比較逡逑

圖１－２技術路線逡逑
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O647.3;TE357.46

【參考文獻】

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本文編號：2624747