凝胶黏度(mPa.s)1400001200001000008000060000400002000000123456时间(d)1000mg/L1400mg/L1800mg/L
图2-1 高分子聚合物凝胶黏度与时间的关系曲线(聚:Cr3+=30:1)1400001200001000008000060000400002000000123456时间(d)1000mg/L1400mg/L1800mg/L
凝胶黏度(mPa.s)
图2-2 高分子聚合物凝胶黏度与时间的关系曲线(聚:Cr3+=60:1) 11
凝胶黏度(mPa.s)140001200010000800060004000200000123456时间(d)1000mg/L1400mg/L1800mg/L
图2-3 超高分子聚合物凝胶黏度与时间的关系曲线(聚:Cr=30:1)3+140001200010000800060004000200000123456时间(d)1000mg/L1400mg/L1800mg/L凝胶黏度(mPa.s)图2-4 超高分子聚合物凝胶黏度与时间的关系曲线3+(聚:Cr=60:1)12
从表2-2和图2-1~图2-4中可以看出:
① 聚合物与交联剂反应后会使体系黏度显著增加,并且聚合物浓度越高,体系交联速度越快,凝胶的黏度也越大。
② 当聚:Cr3+=60:1,聚合物浓度为1000mg/L和1400mg/L时,超高分子聚合物溶液体系的成胶效果较其他的聚合物溶液体系要差。
2.1.4.2 岩心配伍性测试
两种聚合物都可与交联剂发生交联反应并且从聚合物相对分子质量与岩心渗透率配伍性实验结果(见表2-3)和相对成胶效果来看,高分子聚合物与调剖目的层配伍性更好,经济性也更佳。此外,从减少矿场施工设备投入、缩短聚合物溶解和熟化时间角度来看,高分细粉聚合物产品也具有优势。
表2-3 聚合物相对分子质量与岩心渗透率配伍性
聚合物 M(×10) C(mg/L) Rc(?m) 500 1000 1800 2800 825 850 813 1025 0.145 0.196 0.239 0.329 4岩心 kr(?m) 0.019 0.048 0.100 0.210 2φ 0.127 0.142 0.164 0.207 rcq(?m) 1.094 1.644 2.209 2.849 rk(?m) 0.755 1.115 1.460 1.786 rk/Rc 5.21 5.69 6.13 5.43 综上所述,本次调剖施工推荐聚合物凝胶组成为:
聚合物:大庆炼化公司生产高分子细粉聚合物,相对分子质量为1700?104,固体含量为90%。浓度范围是1000mg/L~1400mg/L。
交联剂:有机铬,聚合物:Cr3+=30:1~60:1。
2.2 沸石
2.2.1 基本性质 2.2.1.1 离子交换性
离子交换性是沸石的重要性质之一。在沸石晶格的空腔中,K+、Na+和Ca2+等阳离子和水分子与格架结合得并不十分紧密,极易与周围水溶液中的阳离子发生交换作用,并且交换后沸石晶格结构也不发生变化。斜发沸石和丝光沸石NH4+离子交换容量都比较高,但丝光沸石K+离子交换容量却大大低于斜发沸石,这是由其内部结构特点所决定。
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2.2.1.2 吸附性能
沸石比表面积很大,具有较强的扩散力,故可用作吸附剂。沸石晶格内部有很多大小均一的孔穴和通道,孔穴之间通过通道彼此相连,并与外界沟通。孔穴和通道体积占沸石晶体体积的50%以上,其中还存在许多脱附自由的沸石水,沸石水的多少与外界温度和湿度有关。
2.2.1.3 催化性能
由于沸石具有很大的吸附表面,可以容纳相当多数量的吸附物质,因而能促使化学反应在其表面上进行。所以,沸石又可作为催化剂和催化载体。另外,沸石有铝硅酸盐格架电荷,以及平衡离子的电荷,具有局部高电场和格架上产生酸性位置,因而可以用于加速碳离子型的反应。此外,它还能交换具有催化活性的金属,使其得到最大程度的分散,这既保持了高的活性,又可减少贵金属的用量。
2.2.1.4 热稳定性
沸石的热稳定性与其中所含阳离子种类、硅铝比和沸石内部结构等因素有关。就热稳定性而言,丝光沸石优于斜发沸石和方沸石,钾型或钠型沸石优于钙型或钾钙型斜发沸石,高硅沸石优于低硅沸石。
2.2.1.5 耐酸性
沸石具有良好的耐酸性,如山东省斜发沸石和丝光沸石均有较强的耐酸性,其中斜发沸石在4mol/L盐酸中处理,丝光沸石在10mol/L盐酸中处理,晶体结构均未被破坏。
2.2.2 物化性质 2.2.2.1 粒径及其分布
沸石样品的粒径及其分布测试结果见表2-4。
表2-4 粒径分布和质量百分数
目数范围 <40 目 40~160目 160~240目 240~300目 300~360目 >360目 颗粒直径D范围(?m) D>450 450>D>90 90>D>63 63>D>50 50>D>40 D<40 质量百分数(%) 2.04 13.97 3.87 6.75 7.70 65.67 从表2-4可以看出,绝大部分沸石样品颗粒的粒径大于360目,小于40目的较少。由于沸石颗粒是人工制作的,其粒径大小可以人为控制。
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2.2.2.2 化学组成
利用电子显微镜对沸石化学组成进行分析,结果见表2-5。
表2-5 化学组成 元素 含量(%) O 62.11 Na 0.41 Mg 0.49 Al 6.01 Si 27.71 Ca 2.11 K 0.98 其它 0.18 从表2-5可以看出,沸石主要由氧和硅组成,矿物组成为SiO2。
2.2.2.3 外观结构
分布较广的斜发、丝光类型沸石外观结构电子显微镜图见图2-5?图2-6。
图2-5 承德斜发沸石电镜图
图2-6沈阳丝光沸石电镜图
从以上两种沸石外观形状来看,丝光沸石外观结构独特,几何特征比较明显,这使得其在岩石孔道中更容易发生捕集,产生“桥堵”效应,进而产生较好的调剖效果。
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