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本论文对复合驱中的结垢以及结垢趋势预测问题进行了研究,以期为防垢、除垢提供科学依据。论文具体研究内容和结果如下:
1、研究了不同条件下,碱-高岭土体系中硅铝垢的生成规律。结果表明碱类型、碱浓度以及反应时间对碱-高岭土成垢趋势和所生成垢的成份有影响。碱性越强,碱浓度越大,反应时间越长,碱与高岭土成垢趋势越强;反之,成垢趋势越弱。
2、其它添加物对硅铝垢的生成及成份基本没有影响,由碱起决定性作用。模拟硅铝垢实验表明,参与成垢的离子要在其浓度满足一定比例之后才能形成沉淀。渗透率实验结果表明,硅铝垢使岩心渗透率降低。
3、用透光率法测定了多价阳离子烷基苯磺酸盐沉淀的溶度积常数。结果表明:多价阳离子化合价越高,其十二烷基苯磺酸盐沉淀的溶度积常数越小;对于碱土金属,其十二烷基苯磺酸盐沉淀的溶度积常数随离子半径的增大而减小。多支链烷基苯磺酸钠盐表面活性剂的疏水作用越强,越易与多价阳离子形成沉淀,其钙盐沉淀的溶度积常数越小。
4、用稳态荧光探针法研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)与Ca2+离子的相互作用。研究发现,SDBS与Ca2+离子在一定条件下产生沉淀。将芘探针溶在有沉淀体系中,测得的第一峰荧光强度I1与第三峰荧光强度I3之比(I1/I3)的大小随表面活性剂浓度变化的突变点与用透光率法测得的沉淀点相对应。将沉淀离心后,把芘溶在上清液中,测得的I1/I3值随表面活性剂浓度变化的突变点与透光率法测得的沉淀开始溶解的点相对应,证实了胶团增溶机理的正确性。并且,表面活性剂溶液中加盐后,芘的I1/I3值减小。在相同盐浓度下,二价金属盐比一价金属盐对芘的I1/I3值影响大。而在一定浓度范围内,当反离子的离子强度相同时,外加盐对芘I1/I3值的影响相同。
5、用透光率法研究了不同添加剂对十二烷基苯磺酸钠(SDBS)与Ca2+离子在不同条件下沉淀-再溶解行为的影响。研究结果表明,在溶液中加入NaCl并增大其浓度,加入NaOH、NaHCO3提高体系pH值,加入多价金属离子螯合剂(EDTA)或复配非离子表面活性剂(TX-100),均对SDBS与Ca2+离子的沉淀有抑制作用。其中,复配非离子表面活性剂对阴离子表面活性剂与多价阳离子的沉淀行为的抑制作用最明显。即使混合表面活性剂中非离子表面活性剂含量很少(实验中阴离子、非离子表面活性剂摩尔比例为10:1),体系中就几乎没有沉淀生成。并且,体系抗Ca2+的能力随着混合表面活性剂中非离子表面活性剂含量的增加而增强。而在本论文实验条件下,水解聚丙烯酰胺对阴离子表面活性剂与多价阳离子的沉淀-再溶解行为没有影响。
6、在25℃条件下,表面活性剂浓度在5×10-4mol·L-1到5×10-3mol·L-1范围内,CTAB和TX-100对CaCO3的形貌和晶型没有影响。在SDBS浓度为5×10-3mol·L-1条件下,制得的CaCO3的形貌和晶型发生了根本性的变化。SDBS浓度为5×10-4mol·L-1时,对CaCO3的形貌和晶型有影响,但影响比SDBS浓度为5×103mol·L-1条件下对CaCO3的形貌和晶型影响较小。
7、用VB语言编制了“油藏结垢趋势及伤害预测”软件。应用“油藏结垢趋势及伤害预测”软件对文献中结垢趋势进行了预测,计算结果与文献结果相吻合。并用该软件对SDBS与Ca2+离子沉淀-再溶解过程中十二烷基苯磺酸钙CaR2沉淀的饱和指数SI值及沉淀量进行了计算,计算结果与实验现象一致。