【正文】 拌器剪切 后的 樹枝聚合物溶液 ， 建立的殘余阻力系數(shù)較高； 與相同條件下的 HPAM 相比， 樹枝聚合物溶液的殘余阻力系數(shù)下降 幅度更小 ；從殘余阻力系數(shù)的降低幅度可知，樹枝聚合物的抗剪切能力也好于 HPAM。從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果知，未經(jīng)剪切前，樹枝聚合物在低滲透和高滲透巖心中的殘余阻力系數(shù)分別為 和 ，經(jīng)射孔孔眼剪切后的樹枝聚合物在低滲透和高滲透巖心中的殘余阻力系數(shù)分別為 和 ，將剪切前與剪切后的樹枝聚合物的殘余阻力系數(shù)比較可知，剪切對樹枝聚合物影響很小，其殘余阻力 系數(shù)基本沒有受到影響。 經(jīng)剪切后 HPAM 與樹枝聚合物在高滲透巖心中的殘阻實(shí)驗(yàn) 利用一維填砂模型分別對射孔孔眼剪切后的樹枝聚合物和 HPAM 聚合物的阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)進(jìn)行研究，得其注入性能和降低滲透率的性能。 表 43 樹枝聚合物未剪與 HPAM 聚合物未剪相關(guān)系數(shù)與結(jié)果表 填砂管管號(hào) (V=3ml/min)水測時(shí)壓力（ MPa） 滲透率（ D） 孔隙體積（ ml） 聚驅(qū)壓力（ MPa） 后水壓力（ MPa） 阻力系數(shù) 殘余阻力系數(shù) 3 號(hào)（樹枝） 40 4 號(hào)（ HPAM） 42 由表 43 知，雖然 3 號(hào)和 4 號(hào)管滲透率接近，孔隙體積和孔隙度也相差無幾，但 樹枝聚合物比 HPAM 聚合物聚驅(qū)和后水時(shí)壓力高了不少，經(jīng)計(jì)算，樹枝聚合物比 HPAM聚合物的阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)高。具體圖標(biāo)參數(shù)如下： 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 00 3 6 9 12 15注入P V入口壓力（MPa）H P A M 聚合物未剪樹枝聚合物未剪 圖 42 未剪的樹枝聚合物與 HPAM 聚合物注入壓力曲線圖 由圖 42 知，兩管滲透率接近，但注聚和后水時(shí)壓力，樹枝聚合物比 HPAM 高許多，由此知，樹枝聚合物比 HPAM 注入性差。倒換閥門，準(zhǔn)備進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)。d））通過 “射孔孔眼模擬段 ”，模擬注入過程中 “射孔孔眼 ”對聚合物溶液的剪切作用，收集產(chǎn)出液。然后將預(yù)處理后的石英砂烘干、按目數(shù)為（ 40~60）、（ 60~80）、（ 80~100）、（ 100~120）分篩備用。 溫度： 65℃ 水質(zhì)：新疆 油田百口泉 21 井區(qū) 水質(zhì)見表 41 表 41 新疆油田 百口泉 21 井區(qū) 水質(zhì)配方 組成 NaCl Na2SO4 NaHCO3 Na 2CO3 CaCl2 MgCl2 RF=（ Kw/μw） /（ KP/μP） 即 鹽水流度 比上 聚合物流度 ； RRF=Kbw/Kaw即水測滲透率比后續(xù)水驅(qū)滲透率。 另外， 樹枝聚合物溶液特殊的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在樹枝聚合物的支鏈上含有大量疏水基團(tuán)，因而在濃度較低的時(shí)候也能夠表現(xiàn)出一部分疏水締合聚合物溶 液的特征。當(dāng)剪切速率增強(qiáng)時(shí)，線性大分子鏈的構(gòu)象被迫發(fā)生改變，但是由于受布朗運(yùn)動(dòng)的影響，被改變的構(gòu)象還會(huì)部分恢復(fù)或者全部恢復(fù)，所以導(dǎo)致長鏈大分子偏離原來的平衡構(gòu)象，大分子間相對流動(dòng)阻力減小，溶液宏觀粘度下降，表現(xiàn)出剪切稀釋性。 110100100010000 1 10 100 1000Gp(1/s)η()樹枝5 0 0 吳茵HPAM500吳 茵 a) 500mg/LHPAM 與樹枝聚合物的流變曲線樹枝聚合物抗剪切性能研究 21 110100100010000 1 10 100 1000Gp(1/s)η()樹枝1 0 0 0 吳茵HPAM1000吳 茵 b) 1000mg/LHPAM 與樹枝聚合物的流變曲線 110100100010000 1 10 100 1000Gp(1/s)η()樹枝2 0 0 0 吳茵HPAM2020吳 茵 c) 2020mg/LHPAM 與樹枝聚合物的流變曲線 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 110100100010000 1 10 100 1000Gp(1/s)η()樹枝3 0 0 0 吳茵HPAM3000吳 茵 d) 3000mg/LHPAM 與樹枝聚合物的流變曲線 圖 38 吳茵攪拌器對不同濃度 HPAM 與樹枝聚合物剪切后流變曲線 由圖 38 知： （ 1）隨著 濃度的增加，樹枝聚合物和 HPAM 的初始粘度均有所增加； （ 2）對于吳茵這種剪切方式，隨著濃度的增加，隨著剪切速率的增大， HPAM 的粘度降低幅度在逐漸增大，而樹枝聚合物的卻在減小， 在樹枝聚合物的支鏈上含有大量疏水基團(tuán)，因而在濃度較低的時(shí)候也能夠表現(xiàn)出一部分疏水締合聚合物溶液的特征。所以，當(dāng) HPAM 溶液在地層中滲流時(shí)，在高剪切速率下表現(xiàn)出的較低溶液粘度，不能很好的達(dá)到流度控制的目的。在低剪切速率下，聚合物溶液可以保持較高的穩(wěn)定粘度，有利于提高聚合物溶液的流度控制能力，增大波及體積，提高原油采收率。 圖 33 RS600 流變儀 剪切作用對粘度的影響 經(jīng)過吳茵剪切和射孔剪切聚合物粘度測量結(jié)果如下 ： 表 32 樹枝聚合物和 HPAM 吳茵剪切后的粘度 濃度 (mg/L) 500 1000 2020 3000 4000 樹枝聚合物粘度（ ） 聚丙烯酰胺粘度（ ）（ HPAM） 由表 32 中的兩組數(shù)據(jù)可以得出：在吳茵攪拌這種剪切方式下，樹枝聚合物比常用聚合物 HPAM 粘度恢復(fù)性強(qiáng)，更抗剪切。 實(shí)驗(yàn)方法： （ 1）將樹枝狀聚合物配制成 5000mg/L 的聚合物母液，稀釋至目標(biāo)濃度； （ 2）采用吳茵攪拌器（ 圖 31 所示 ）高速剪切的方式模擬聚合物從設(shè)備到井筒注入過程中的機(jī)械剪切，剪切條件：一檔 3500rpm 剪切 20s； （ 3）聚合物溶液通過射孔孔眼及近井地帶地層，進(jìn)入地層深部。 (2)剪切聚合物，將配好的樹枝聚合物和 HPAM 聚合物分兩次均勻的倒入中間容器中，然后蓋好容器，并 排空，然后以 ，待聚合物從孔眼中均勻流出，用積液裝置收集定量的剪切后溶液進(jìn)行測定。 ② 石英砂預(yù)處理 為了排除石英砂中碳酸鹽和泥質(zhì)等雜質(zhì)的影響，采用濃度為 18%的鹽酸洗滌石英砂，之后用大量的自來水對酸洗后的石英砂進(jìn)行清洗，直至 pH 值為 7 左右。6H2O 總礦化度 含量， mg/L 168 聚合 物配制 樹枝聚合物母液：加入 5g 的樹枝聚合物粉末入 995mL 的新疆水質(zhì)中，混合攪 拌至溶解 均勻 。樹枝聚合物抗剪切性能研究 7 3 剪切前后聚合物流變性研究 實(shí)驗(yàn)條件及步驟 實(shí)驗(yàn)條件 試劑：樹枝聚合物（為課題組合成的產(chǎn)品），部分水解聚丙烯酰胺（ HPAM，大慶油田生產(chǎn)，分子量為 1200 萬，水解度為 30%）。 10 代PAMAM 樹枝狀大分子可以制備粒徑更小的金粒子。 PAMAM 大分子中有大量含 N 的官能團(tuán) (伯胺、叔胺、酰胺 )，一層一層有規(guī)律地排列，隨著代數(shù)的增加以幾倍的速率增加。由 Lee 等通過收斂法合成的端基有銨離子的聚醚是個(gè)典型的多重催化中心體系。在 PAMAM中其碳?xì)滏溂凹谆怯H油基團(tuán)，羧基和胺基是親水基團(tuán)，因而有增溶，破乳、穩(wěn)定的作用，可以應(yīng)用于生物醫(yī)藥、材料改性、工業(yè)催化和石油開采等領(lǐng)域中。目前，其涉及到的應(yīng)用領(lǐng)域主要有表面活性劑、藥物輸送、催化劑、功能材料、生物醫(yī)藥等。樹枝狀聚合物通過化學(xué)結(jié)構(gòu)和締合，共同保證在較強(qiáng)的剪切作用下，具有較好的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；隨著在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移，其結(jié)構(gòu)不斷的增長，由少部分分子形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸增長為與巖石共同作用的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在油層樹枝聚合物抗剪切性能研究 5 深部高滲透介質(zhì)中，起到提高波及體積的作用。 圖 21 樹枝狀共聚物結(jié)構(gòu)示意圖 同時(shí)樹枝狀的聚合物與疏水締合聚合物比較，具更強(qiáng)的疏水締合作用，在水溶液中更容易發(fā)生疏水締合，形成分子聚集體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 1992 年， Serroni S 等首次報(bào)道了用 “金屬配位法 ”合成有機(jī)金屬類樹形物，此樹形物也以發(fā)散的形式增長，但其支鏈的連接是通過金屬配位鍵而不是共價(jià)鍵。同時(shí) Tomalia 等人對它的分子結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)作了詳細(xì)的研究，該聚酰胺 胺 (PAMAM)系列目前已經(jīng)商品化，在材料、分析化學(xué)、生物和醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域都已應(yīng)用。由伯胺與兩分子丙烯腈進(jìn)行邁克爾加成，而后經(jīng)還原生成二元伯胺，再與 4 個(gè)丙烯腈分子加成后還原得到四元伯胺。 由此可見，研究剪切作用對樹枝聚合物溶液的性能影響就迫在眉睫，關(guān)系到此類聚合物在提高采收率這一項(xiàng)目中的應(yīng)用前景。由此可見，無論從樹枝狀聚合物的結(jié)構(gòu)還是從其溶液的性能上看，都有望成為驅(qū)油用的高分子聚合物。目前樹枝狀聚合物已發(fā)展成為具有理論價(jià) 值和應(yīng)用價(jià)值的新型聚合物。 運(yùn)用 RS600 流變儀分別對吳茵剪切、射孔剪切前后的樹枝聚合物和 HPAM 分別進(jìn)行流變性測試，從而得出剪切作用對聚合物抗剪切方面的影響?？籽鄄粷B透段的滲流量為整段的 %。 由于結(jié)構(gòu)特殊性，樹枝聚合物在抗剪切方面具有明顯的優(yōu)異性能，在驅(qū)油方面具有廣闊的應(yīng)用空間，因 此研究樹枝聚合物具有實(shí)際意義。residual resistance factor。 本文還利用一維填砂模型分別對未經(jīng)剪切和射孔孔眼剪切后的樹枝聚合物和HPAM 聚合物建立的阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)能力進(jìn)行了研究，得出結(jié)論：樹枝聚合物剪切前后其殘余阻力系數(shù)相差很小，說明樹枝聚合物具有優(yōu)異的抗剪切性能。目前樹枝狀聚合物已發(fā)展成為具有理論價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值的新型聚合物。與傳統(tǒng)高分子相比，這類聚合物在合成時(shí)，可以在分子水平上嚴(yán)格控制、設(shè)計(jì)分子的大小、形狀、結(jié)構(gòu)和功能基團(tuán)，產(chǎn)物一般高度對稱，單分散性好，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。 本文利用吳茵攪拌器和射孔孔眼兩種方式對 HPAM 和樹枝聚合物進(jìn)行了剪切，研究了剪切前后聚合物的流變性，結(jié)果表明：樹枝聚合物溶液的粘度隨著濃度的增加，在高剪切速率下，粘度隨剪切速率的增加而快速降低，說明該聚合物具有較好的剪切稀釋性，在低剪切速率下，樹枝聚合物溶液可以保持較高的穩(wěn)定粘度，有利于提高聚合物溶液的流度控制能力，在抗剪切方面，樹枝聚合物較 HPAM 表現(xiàn)出了相對明顯的優(yōu)越性 。viscosity。炮眼附近的高速剪切和拉伸作用對聚合物溶液提高采收率的影響，受到越來越多研究者重視。研究表明，孔眼越深，孔眼不滲透段越長 。 主要研究內(nèi)容 通過模擬實(shí)驗(yàn)裝置研究樹枝型聚合物剪切前后性能改變情況： 運(yùn)用不同的剪切方式，吳茵剪切、射孔孔眼剪切（炮眼）對樹枝聚合物和 HPAM進(jìn)行剪切，分別測定剪切前后的粘度變化。與傳統(tǒng)高分子相比，這類聚合物在合成時(shí)，可以在分子水平上嚴(yán)格控制、設(shè)計(jì)分子的大小、形狀、結(jié)構(gòu)和功能基團(tuán)，產(chǎn)物一般高度對稱，單分散性好，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。從而在聚合物驅(qū)的過程中，實(shí)現(xiàn)調(diào)驅(qū)結(jié)合。炮眼附近的高速剪切和拉伸作用對聚合物溶液提高采收率的影響，受到越來越多研究者重視。 1978 年 Buhleier E 等首次嘗試用逐步重復(fù)的手段合成樹枝狀大分子，合成了類似于樹形物的 “串級式 ”分子。 1985 年， Tomalia D A 等報(bào)道合成了聚酰胺 胺 (PAMAM)型樹枝狀大分子，其合成西南