驱油两亲聚合物及其分离组分的乳化规律研究

于 斌, 康万利, 杨润梅, 耿 杰, 张向峰, 杨秀梅, 梁雁宇

(1.中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580; 2.吉林油田公司勘察设计院,辽宁松原 138000)

驱油两亲聚合物及其分离组分的乳化规律研究

于 斌1, 康万利1, 杨润梅1, 耿 杰1, 张向峰1, 杨秀梅2, 梁雁宇2

(1.中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580; 2.吉林油田公司勘察设计院,辽宁松原 138000)

利用稳定性分析仪、光学显微镜、激光粒度分析仪、界面张力仪及流变仪研究驱油两亲聚合物及其分离组分的乳化规律及机制。结果表明:驱油两亲聚合物及其分离组分的分子结构相似,但疏水基团含量不同;大分子组分相比小分子组分界面活性较弱,形成乳化液的粒径较大,但其体系黏弹性更高,致使乳化液液滴迁移速率降低,稳定性增强;驱油两亲聚合物在不同组分的协同作用下,界面活性较高,形成乳化液的粒径最小,体系黏弹性适中且稳定,因此乳化液液滴的迁移速率最低,稳定性最高。

两亲聚合物; 分离组分; 乳化; 稳定性; 迁移速率; 黏弹性

驱油两亲聚合物由于其分子结构中同时具备亲水、亲油基团,能够吸附在油水界面上降低油水界面张力,增溶和乳化原油[1-2]。同时,依靠静电、氢键及疏水作用其能够产生分子内或分子间具有一定强度而又可逆的缔合[1],引起体相增稠,并将形成的乳化液液滴捕获在其三维网状结构内[3],使乳化液的稳定性进一步提高。相比部分水解聚丙烯酰胺,驱油两亲聚合物具备理想的乳化和增黏能力,能够显著提高原油采收率[4]。在相同条件下,驱油两亲聚合物乳化液的稳定性随疏水改性程度、相对分子质量及浓度的增加而增强[5]。由于驱油两亲聚合物[6-9]是一种多分散体系,其乳化及相关性能均是在其各组分共同作用下产生的,两亲聚合物产品组分构成及对其理化性能的影响规律尚不明确,无法深入认识驱油两亲聚合物乳化及相关性能的作用机制[10]。笔者采用沉淀分离方法对驱油两亲聚合物进行组分分离,对原样及分离后大、小分子组分进行表征分析,并对各组分的乳化规律及影响因素进行研究,揭示驱油两亲聚合物及其分离组分的乳化规律及作用机制。

1 实 验

1.1 试剂与仪器

试剂:驱油两亲聚合物,黏均相对分子质量3.60×106,粉状,大庆油田提供,分子结构如图1所示;NaCl,分析纯,国药集团化学试剂有限公司;无水乙醇,分析纯,西陇化工股份有限公司;二次蒸馏水,实验室自制;大庆原油,密度862.9 g/L,黏度10.8 mPa·s。

仪器:NEXUS670型红外光谱仪(美国NICOLET公司);Bruker AV400M核磁仪(瑞士Bruker公司);TURBISCAN Lab Expert型稳定性分析仪(法国Formulaction公司);Physica MCR301流变仪(奥地利Anton Paar公司);XSJ-2显微镜(重庆光电仪器有限公司);TX500C全量程界面张力测量仪(美国彪维工业公司);Rise-2006激光粒度分析仪(济南润之科技有限公司);FM-200高剪切分散乳化机(德国FLUKO公司);高速数显型IKA EUROSTAR 20实验室搅拌器(德国IKA公司);SZ-93A自动双重纯水蒸馏器(上海亚荣生化仪器厂)。

图1 驱油两亲聚合物分子结构式Fig.1 Basic molecule structure of amphiphilic polymer for oil displacement

1.2 实验方法

1.2.1 组分分离及表征

采用文献[11]中的方法,利用7倍于溶液体积的无水乙醇对驱油两亲聚合物进行沉淀分离,得到大分子分离组分。进一步对剩余溶液进行减压蒸发,得到小分子分离组分。采用聚丙烯酰胺特性粘数测定方法(GB T12005.1-89)和聚丙烯酰胺相对分子质量测定黏度法(GB/T 12005.10-92)计算各分离组分的黏均相对分子质量。采用乙醇和水混合液作为流动相,硅胶颗粒为固定相对驱油两亲聚合物进行乙醇浓度和体系温度的双梯度淋洗,发现能够对其进行有效分级,通过进一步测算各组分的黏均相对分子质量可以得到相对分子质量分布。对驱油两亲聚合物原样及分离后大、小分子组分进行FT-IR和1HNMR表征。FT-IR波数范围4 000～500 cm-1,分辨率为0.01 cm-1;1HNMR采用D2O为溶剂。

1.2.2 驱油两亲聚合物及其分离组分溶液和乳化液的制备

取驱油两亲聚合物原样及分离后大、小分子组分各5.0 g,采用浓度为0.95 g/L的NaCl溶液分别配制1 L质量浓度为5.0 g/L的驱油两亲聚合物溶液,搅拌4 h后,在温度为45 ℃条件下熟化24 h,作为母液待用。取4.0 g NaCl加入到1 L蒸馏水中,配制成NaCl质量浓度为4.0 g/L的污水。使用该污水和已配母液分别配制出浓度为1.1 g/L的驱油两亲聚合物原样及分离后大、小分子组分溶液各200 mL,配制过程中温度保持在45 ℃,搅拌2 h。

将以上配制的驱油两亲聚合物原样及分离后大、小分子组分溶液分别和原油进行混合(液油体积比3∶1),使用FM-200高剪切分散乳化机进行乳化,乳化时转数为6 000 r/min,乳化5 min,乳化时温度保持在45 ℃。

1.2.3 驱油两亲聚合物及其分离组分的乳化性能

采用TURBISCAN Lab Expert型稳定性分析仪对乳化液的背散射光强度变化进行测试及分析。进一步利用TURBISCAN Easysoft数据处理软件可以计算乳化液的稳定性参数TSI和迁移速率,测试入射光波长为880 nm,设定扫描时间间隔为5 min,扫描总时长4 h;在稳定性分析仪开始进行测试的同时,利用XSJ-2型电子显微镜观察乳化液的乳化情况,并利用Rise-2006型激光粒度分析仪测量乳化液的粒径分布和粒径中值D50,其测量范围为0.05～800 μm,准确性误差小于±1%,以上测试温度均为45 ℃。

1.2.4 溶液的界面活性和流变特性

采用TX500C全量程界面张力测量仪分别测试驱油两亲聚合物、不同分离组分溶液及相同矿化度的盐溶液与原油间的界面张力;利用MCR301流变仪同轴圆筒系统(量杯直径28.92 mm,转子直径26.66 mm)在1～300 s-1的剪切速率范围内测定驱油两亲聚合物及其分离组分溶液体系的黏度变化。在固定频率1 Hz的条件下,对驱油两亲聚合物及其分离组分溶液体系进行应变扫描,找出线性平台区,然后在固定应变的条件下,在0.01～10 Hz范围内做频率扫描,测出不同频率下的体系的储能模量和损耗模量,测试温度均为45 ℃。

2 结果分析

2.1 组分的分离和表征

采用乙醇对驱油两亲聚合物进行组分分离的过程中,由于分子结构中含有的疏水基团较少,随着沉淀剂乙醇的逐步加入,聚合物分子将按相对分子质量从大到小的顺序逐级分离出来[12]。分离后大分子组分的黏均相对分子质量为5.76×106,占回收样品总量的35%;分离后小分子组分的黏均相对分子质量为2.78×106,占回收样品总量的65%,总回收率为94%。对比驱油两亲聚合物相对分子质量分布(图2)可以发现,聚合物相对分子质量分布较为连续,其中,高相对分子质量组分含量相对较少这与分离后得到的大、小分子组分的含量相对应,说明沉淀分离效果较好。为了进一步明确不同分离组分的化学组成,对其进行FT-IR和1HNMR表征。

图2 驱油两亲聚合物的相对分子质量分布Fig.2 Relative molecular weight distribution of amphiphilic polymer for oil displacement

驱油两亲聚合物原样及不同分离组分的FT-IR谱图如图3所示。在3 420 cm-1附近是—CONH2基团的N—H伸缩振动峰,在2 930 cm-1附近是—CH2—的C—H伸缩振动峰,1 650 cm-1处是C=O伸缩振动峰,1 350 cm-1处是—CH2—的C—H弯曲振动峰,1 155 cm-1处是C—O—C伸缩振动峰。驱油两亲聚合物各官能团的对应吸收峰在分离前后均有出现,只是强度有所不同。说明分离前后的各组分分子结构是相似的,只是疏水基团的摩尔含量有所不同。

图3 驱油两亲聚合物原样及不同分离组分的FT-IR谱图Fig.3 FT-IR spectrum of original sample and different separated components of amphiphilic polymer for oil displacement

图4 驱油两亲聚合物原样及不同分离组分的1HNMR谱图Fig.4 1HNMR spectrum of original sample and different separated components of amphiphilic polymer for oil displacement

驱油两亲聚合物原样及不同分离组分的1HNMR谱图如图4所示。δ为1.52处为主链上—CH2—的氢吸收峰,在2.11处和2.53处为主链上—CH—的氢吸收峰,在3.15处为PPO(聚氧丙烯)链上—CH2—和—CH—的氢吸收峰,在3.57处为PEO(聚氧乙烯)链上—CH2—的氢吸收峰。驱油两亲聚合物原样及不同分离组分在对应的化学位移处均出现对应的吸收峰,但峰面积有一定差异,说明分离前后的各组分分子结构相似,但疏水基团的摩尔含量不同,与FT-IR表征的结果一致。

通过1HNMR谱图对应峰的面积可以发现,相比原样,分离后大分子组分中单位物质的量内疏水基团PO(氧化丙烯基)的含量有所减少,分离后小分子组分中单位物质的量内疏水基团PO的含量有所增加。

2.2 组分的乳化液稳定性

TURBISCAN Lab Expert型稳定性分析仪的数据处理软件可以对通过乳化液体系的背散射光强变化进行计算得到稳定性参数TSI值,TSI值的计算公式如下:

(1)

式中,xi为仪器每次扫描背散射光强的平均值;xBS为xi的平均值;n为扫描次数。TSI值越大,表示该体系越不稳定[13]。驱油两亲聚合物原样及不同分离组分制备的乳化液体系的TSI曲线如图5所示。

图5 驱油两亲聚合物原样及不同分离组分制备的乳化液的TSI曲线Fig.5 TSI of emulsions prepared by original sample and different separated components of amphiphilic polymer for oil displacement

由图5可知,随测试时间的增加,原样及分离后大、小分子组分乳化液的TSI值均呈增大趋势,说明随着时间的增加,各乳化液体系均逐渐出现失稳现象。进一步比较可以发现在测试初期,分离后大、小分子组分乳化液的稳定性接近,随着测试时间的增加,分离后大分子组分的乳化液稳定性逐渐高于分离后小分子组分乳化液。而在整个测试过程中,原样制备的乳化液体系稳定性最高,说明大、小分子组分混合使用时发生了协同增效作用。

乳化液的失稳现象有多种类型,如液滴的上浮和下沉;液滴间的絮凝和聚并以及相分离导致的分层和沉降等[14]。利用TURBISCAN Lab Expert型稳定性分析仪对光通过不透明的乳化液样品后形成的背散射光斑中间明亮部分的光强进行分析,可以对乳化液体系内部不同时间、不同部位的稳定性变化情况进行研究。该背散射光强度与光子在分散体系中的光子传递平均自由程的关系式如下:

(2)

式中,BS为背散射光强度;λ*是光子在分散体系中的光子传递平均自由程,λ*与颗粒体积浓度成反比,与颗粒平均粒径成正比[4]。

驱油两亲聚合物原样及不同分离组分制备的乳化液的背散射光强度随时间的变化曲线如图6所示,根据背散射光强变化规律,可以将各测试样品分为3部分:下部、中部和上部(在图中用虚线划分)。

图6 驱油两亲聚合物原样及不同分离组分制备的乳化液的背散射光强度变化曲线Fig.6 Backscattering profiles of emulsions prepared by original sample and different separated components of amphiphilic polymer for oil displacement

各样品下部区域的背散射光强度均发生明显下降,这是由于乳化液的分散相和连续相间的密度差使得作为分散相的油滴发生上浮,进而使得样品下部的分散相体积分数不断减小[14],逐渐析出相对澄清的水层。该区域宽度代表析出水层的厚度,由表1可知,分离后大分子组分乳化液析水量最大;小分子组分乳化液析水量次之;原样乳化液析水量最小。随着高部位区域液滴间堆积和相互作用程度的增加,乳化液液滴的上浮阻力逐渐增大,因此,在下部区域不断上浮油滴的补充下,中部区域的分散相体积分数相应增大[14]。与此同时,相比于上部区域,中部区域中发生液滴聚并和絮凝的程度较低,因而分散相体积分数的影响更加显著,使得背散射光强度相应增大。进一步观察可以发现不同样品中部和上部分界面的高度有所差异,宏观上在对应位置可以观察到明显的“油水”分界面(不同分散相体积分数的O/W乳化液的界面),由表1可知,分离后小分子组分乳化液的分界面高度更高,分离后大分子组分乳化液次之,原样乳化液最低。在各样品的上部区域中,背散射光强度发生明显下降,说明该区域乳化液液滴间发生聚并和絮凝的程度有所增大[15],从光强下降幅度分析,分离后小分子组分乳化液中液滴絮凝和聚并的程度最大,分离后大分子组分及原样品乳化液的絮凝和聚并程度接近。

表1 驱油两亲聚合物原样及不同分离组分制备的乳化液的析水层高度和油水分界面高度Table 1 Height of water-liberating layers and oil-water interfaces of emulsions prepared by original sample and different separated components of amphiphilic polymer for oil displacement

通过以上分析可知,在乳化液稳定性测试过程中,分离前后各组分乳化液在不同区域所表现出的失稳现象的程度是不同的。在开始进行乳化液稳定性测试的同时,对不同乳化液体系进行显微拍照,显微照片如图7所示。可以得出,驱油两亲聚合物原样及分离后的大、小分子组分在质量浓度为1.1 g/L,液油体积比为3∶1的条件下,均制备出了效果较好的O/W型乳化液体系。其中,采用原样及分离后小分子组分制备的乳化液整体粒径偏小,粒径分布较宽,而采用分离后大分子组分制备的乳化液液滴粒径明显增大,且较为均匀。

图7 驱油两亲聚合物原样及不同分离组分配制的乳化液的显微照片Fig.7 Microphotograph of emulsions prepared by original sample and different separated components of amphiphilic polymer for oil displacement

在同一时间节点,测试各乳化液体系的粒径分布结果如图8所示。由图8可知,原样制备的乳化液液滴主要分布在7.2 μm附近,1 μm附近也有少量分布,粒径中值D50为4.8 μm;分离后小分子组分制备的乳化液液滴同样主要分布在7.2 μm附近,但是分布更为集中,同时在1.3 μm附近有少量分布,整体分布范围变窄,粒径中值D50为5.2 μm;分离后大分子组分制备的乳化液液滴主要集中分布在8 μm附近,在小粒径范围内分布进一步减少,粒径中值D50为6.5 μm,以上结果与显微照片相符合。

相比于分离后小分子组分,分离后大分子组分乳化液的粒径明显增大,一方面,是因为其能够形成更大的增溶原油的活性结构[8];另一方面,由于分子中所含有的疏水基团数量较少,可能导致其界面活性降低进而影响乳化液粒径。粒径增大,液滴迁移和聚并的机率增加,不利于乳化液的稳定[16],因此,这是导致分离后大、小分子组分乳化液稳定性降低的原因之一。

2.3 组分界面活性与乳化液的关系

驱油两亲聚合物的界面活性对其乳化液体系的形成和稳定起着十分重要的作用。对驱油两亲聚合物原样及分离后大、小分子组分的界面活性进行测试,结果表明:原样溶液的油水界面张力为5.71 mN·m-1;小分子组分溶液的油水界面张力为4.95 mN·m-1;大分子组分溶液的油水界面张力为30.54 mN·m-1;相同矿化度盐水的油水界面张力为36.71 mN·m-1。分离后的小分子组分和原样的界面活性较高,而分离后的大分子组分的界面活性明显降低。小分子组分有更高的界面活性,一方面,是因为其中含有数量较多的聚醚链段作为活性基团,另一方面,其相对分子质量相对较小,因而分子链在溶液中运动的阻力更小,更易于完成在油水界面的吸附;而原样由于其活性基团含量和相对分子质量适中,因此界面活性较高。

图8 驱油两亲聚合物原样及不同分离组分制备的乳化液的粒径分布曲线Fig.8 Particle size distribution of emulsions prepared by original sample and different separated components of amphiphilic polymer for oil displacement

界面活性越高,越有利于降低体系的界面能。分离后小分子组分由于本身相对分子质量较低,且其中含有较多的疏水基团,在相同条件下,吸附在油水界面油相一侧的疏水基团数量较多,因此,对油相的锚定作用较强,使得液膜强度增高,利于乳化液的稳定。这与其样品下部区域析水量较小相对应。但是,界面活性较高,形成乳化液液滴粒径较小的分离后小分子组分的乳化液整体稳定性却较差。

2.4 组分乳化液液滴的迁移速率

乳化液液滴在体系中的运动是导致乳化液稳定性下降的重要原因。应用TurbiSoft数据处理软件中的高级计算模块,利用多重光散射数据计算出乳化液体系不同区域的液滴迁移速率。在不同样品的对应区域分别选择高度相同且背散射光强平稳变化的3个区间进行液滴迁移速率的测试,测试结果如表2所示。

由表2可知,在样品下部区域,原样制备的乳化液液滴迁移速率最低,分离后大、小分子组分乳化液的液滴迁移速率均明显增大,这是由于后两者形成的乳化液液滴粒径更大,扩散力对其产生的影响较弱[14,17],导致液滴上浮速度加快。下部区域在分散相体积分数减小的同时,平均液滴粒径也相应减小,因此,整体液滴迁移速率较小。

表2 驱油两亲聚合物原样及不同分离组分乳化液液滴的迁移速率Table 2 Migration rate of droplets of emulsions prepared by original sample and different separated components of amphiphilic polymer for oil displacement

在样品中部区域,原样制备的乳化液液滴迁移速率最低,相比于分离后大分子组分,分离后小分子组分乳化液的液滴粒径较小,迁移速率却更大,推测是由于该乳化液体系外相黏度降低造成的,在接下来的研究中会对其进行验证。而较大的迁移速率能够导致上部区域分散相体积分数进一步增大,絮凝和聚并的机率增加,不利于乳化液的稳定。这正是导致图6(b)中分离后小分子组分乳化液“油水”分界面较高,且上部区域背散射光强度下降幅度较大的原因。

在样品上部区域,不同乳化液样品的液滴迁移速率均有不同程度的上升。乳化液液滴的上浮,本应使得样品高部位的分散相体积分数增大,进而使得液滴迁移速率降低[14],但是,该区间乳化液液滴迁移速率不降反升。这是由于液滴间发生絮凝和聚并的程度增加所致。相比于原样制备的乳化液,分离后大、小分子组分乳化液在该区间的液滴迁移速率仍然较大,稳定性较差。由于小分子组分乳化液在上部区域分散相体积分数较高,液滴迁移的阻力增大,使得其液滴迁移速率略有降低。

进一步分析可以发现,不同乳化液样品液滴迁移速率的平均值与油水界面高度和乳化液稳定性相对应。这说明驱油两亲聚合物分离前后不同组分制备的乳化液液滴迁移速率是影响乳化液稳定性的重要原因。

2.5 组分稳态流变性与乳化稳定性的关系

对驱油两亲聚合物原样及分离后大、小分子组分的稳态流变性能进行测试,结果如图9所示。可以看出,随着剪切速率的增大,原样及分离后大、小分子组分的黏度均呈现下降的趋势,表现出明显的剪切变稀特性;在整个测试过程中,分离后大分子组分的黏度最高,原样的黏度次之,分离后小分子组分黏度最低。这是因为在相同条件下,分离后大分子组分的分子链段更长,经过疏水基团间的缔合和分子间相互缠绕之后,形成聚集体的水动力半径更大,体系的黏度更高[18]。分离后小分子组分由于相对分子质量较小,因而在整个测试过程中黏度较低;原样由于相对分子质量居中,因此其黏度介于二者之间。

图9 不同剪切速率条件下驱油两亲聚合物原样及不同分离组分溶液的黏度变化曲线Fig.9 Viscosity of solutions prepared by original sample and different separated components of amphiphilic polymer for oil displacement under different shear rates

乳化液体系的外相黏度越高,乳化液液滴运动的阻力越大,液滴间发生絮凝和聚并的难度增加,O/W乳化液的分层可以得到有效抑制[19],利于乳化液体系的稳定。原样及分离后小分子组分乳化液的液滴粒径和分布较为接近,但是由于原样具有更高的外相黏度使得乳化液液滴迁移速率明显降低,稳定性增强,而分离后大分子组分乳化液的粒径在3份样品中最大,但是由于其同时具有最高的外相黏度,所以,其液滴平均迁移速率略小于分离后小分子组分乳化液,乳化液稳定性相应增强。

2.6 组分动态黏弹特性与乳化稳定性的关系

驱油两亲聚合物能够形成独特的动态物理交联网络,因此,体系具有一定的黏弹性能,而黏弹性能的高低也将影响乳化液的形成和稳定。不同体系的储能模量G′和损耗模量G″随振荡频率变化的曲线如图10所示。

可以得出,所有体系的溶液均为弹性主导。在振荡频率小于1 Hz条件下,分离后大分子组分的G′最高,原样次之,分离后小分子组分最低。这主要是由于不同组分的相对分子质量差异所致,相对分子质量越大经过疏水基团间的缔合和分子间的相互缠绕之后体系的弹性越高。当振荡频率大于1 Hz时,分离后大分子组分的G′的增速相对其他两份样品有所减缓,整体介于二者之间,这是由于分离后大分子组分本身含有的疏水基团较少,其疏水作用力较弱,而在两亲聚合物分子之间的作用力中,疏水作用力比同等距离内的双电层力和范德华力大2个数量级[20],因此,分离后大分子组分的体系结构稳定性较弱,在高振荡频率下,其高弹性难以保持。与此同时,损耗模量G″变化相对稳定,与稳态流变特性规律相一致。

图10 驱油两亲聚合物原样及不同分离组分溶液的储能模量G′和损耗模量G″曲线Fig.10 Storage modulus G′ and loss modulus G″ of solutions prepared by original sample and different separated components of amphiphilic polymer for oil displacement

外相黏弹性越高,乳化液液滴运动和聚并的难度越大。在研究的3份样品中,分离后小分子组分由于其黏弹性最弱,虽然其乳化液液滴粒径较小,界面活性最高,但是,其乳化液液滴的迁移速率仍然最高,导致其乳化液稳定性最差;分离后大分子组分由于黏弹性最强,因此,在乳化液液滴粒径最大,界面活性最低的情况下,其乳化液液滴迁移速率仍然小于分离后小分子组分乳化液体系,稳定性有所提升;原样在大、小分子的协同作用下,其黏弹性适中且稳定,液滴粒径最小,界面活性较高,因此,乳化液液滴的迁移速率最小,稳定性最高。

综上可得,驱油两亲聚合物的不同分离组分间可以发生明显的协同增效作用,因此在驱油过程中,应特别注意因色谱分离等原因造成其组分发生改变进而影响其性能。同时,在驱油两亲聚合物分子设计及合成过程中,同样应对其组分结构及比例进行关注,从而使其相关性能得以实现或优化。

3 结 论

(1)利用无水乙醇作为沉淀剂将驱油两亲聚合物分离为大、小分子组分。分离前后各组分分子结构相似,但单位物质的量内疏水基团的含量不同,小分子组分含量最大,原样次之,大分子组分最小。

(2)驱油两亲聚合物的小分子组分界面活性最高,形成乳化液的粒径较小,液滴迁移速率最高,乳化液稳定性最低;大分子组分界面活性最低,形成乳化液的粒径最大,液滴迁移速率低于小分子组分,乳化液稳定性有所提升;在大、小分子组分的协同作用下,原样的界面活性较高,形成乳化液的粒径最小,液滴的迁移速率最低,因此乳化液稳定性最高。

(3)驱油两亲聚合物及大、小分子组分溶液均表现出明显的剪切变稀特性。大分子组分溶液整体的黏弹性最高,原样次之,小分子组分最低;当振荡测试的频率大于1 Hz时,大分子组分溶液的储能模量G′的增速减缓,介于原样和小分子组分之间,可以很好地解释乳化液稳定性。

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(编辑 刘为清)

Study on the emulsification rules of an amphiphilic polymer and its separated components for oil displacement

YU Bin1, KANG Wanli1, YANG Runmei1, GENG Jie1, ZHANG Xiangfeng1, YANG Xiumei2, LIANG Yanyu2

(1.SchoolofPetroleumEngineeringinChinaUniversityofPetroleum,Qingdao266580,China; 2.Survey&DesignInstituteofJilinOilfield,Songyuan138000,China)

The emulsification and mechanism of an amphiphilic polymer and its separated components for oil displacement were studied by stability analyzer, opticle microscope, laser granulometer, interface tensiometer and rheometer. The results show that the molecular structures of the amphiphilic polymer and its different separated components are similar, but the contents of hydrophobic groups in different components are different. Compared with the small molecule component, the macromolecule component has weaker interfacial activity and larger droplet size of emulsion. However, the droplet migration rate is lower due to its high viscoelasticity, which improvesthe stability of emulsion. Under the synergistic effect of different components, the amphiphilic polymer for oil displacement has strong interfacial activity and its emulsion has the smallest droplet size. And the viscoelasticity of the emulsion is moderate and stable, which caues the lowest droplet migration rate and highest stability of emulsion.

amphiphilic polymer; separated component; emulsification; stability; migration rate; viscoelasticity

2016-10-09

国家自然科学基金项目(21273286);教育部博士点基金项目(20130133110005)

于斌(1984-),男,博士研究生,研究方向为油田化学及提高采收率理论与技术。E-mail: iamyu_bin@163.com。

康万利(1963-),男,泰山学者特聘教授,博士,博士生导师,研究方向为油田化学及提高采收率理论与技术。E-mail: kangwanli@126.com。

1673-5005(2017)02-0175-09

10.3969/j.issn.1673-5005.2017.02.021

TQ 317

A

于斌,康万利,杨润梅,等.驱油两亲聚合物及其分离组分的乳化规律研究[J].中国石油大学学报(自然科学版)，2017,41(2)：175-183.YU Bin, KANG Wanli, YANG Runmei, et al. Study on the emulsification rules of an amphiphilic polymer and its separated components for oil displacement[J].Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science),2017,41(2):175-183.