[发明专利]一种定量表征聚合物分子在油-水界面吸附性能的方法

说明书

本发明涉及的是一种定量表征聚合物分子在油‑水界面吸附性能的方法，它包括：吸附作用下聚合物分子链形变等效随机概率模型的构建；油水体系中聚合物分子链熵变的定量描述；油水体系中聚合物分子链熵变与体积功的关联；油水体系中聚合物分子链键长缩短因数模型建立；考虑能量守恒原则下聚合物分子链的等效吸附力定量描述，实现定量化对油水体系中聚合物分子链发生吸附形变的微尺度描述。本发明以等效吸附力为最终指标定量表征聚合物分子在油‑水界面吸附性能，能有效提高聚合物分子链形变等效随机概率模型的使用范围，深刻揭示油田地面处理系统不同生产节点聚合物加剧油水乳化行为；同时应用于地面油水高效分离。

技术领域：

本发明涉及的是三次采油聚合物驱油工艺中，解决含有聚合物的采出液油水分离时，在吸附作用下聚合物分子的溶解特性及形变描述，尤其是对油水乳化过程中聚合物分子在油-水界面吸附性能定量表征的技术难题，具体涉及的是一种定量表征聚合物分子在油-水界面吸附性能的方法。

背景技术：

我国提高原油采收率潜力评价及应用实践证明，化学驱技术是增加可采储量、实现老油田可持续开发的主要方法和攻关方向，且其中以黏弹性聚合物驱的应用最为广泛。尤其以世界上最大的三次采油生产、研发基地大庆油田为例，已有50余个区块成功开展了工业化规模的聚合物驱油，同时在水驱基础上平均提高了约13％的采收率，正在深入实施的二类油层聚合物驱提效项目预期在水驱基础上也能提高原油采收率10％以上。通过聚合物驱工艺中将聚合物溶液注入目标储层，在聚合物分子运移过程中，产生对油-水界面膜或油滴的拉伸作用，以增加驱替介质的粘度、强化驱替介质的洗油能力、扩大驱替介质的波及效率，同时，由于聚合物特有的黏弹性，拽拉携带盲端残余油而形成稳定的“油丝通道”，并利用海绵效应吸引携带孔隙边缘中的油滴，降低各类水驱残余油量，从而实现油田一体化开发计划下稳产增产的目的。

作为伴随油田开发全生命周期的油水乳状液，其普遍存在于油田集输系统的管道、泵机组及管路沿线各生产单元中，由于油水乳状液体系中酸碱度环境、阴阳离子浓度、流场剪切效应的存在，聚合物不同的分子结构特征会发生相应的降解反应，产生一端带有电荷的大分子长链，并吸附于油-水界面。然而，已有共识认为这种吸附作用会加剧油水乳状液的乳化程度，尤其是增强乳化稳定性，其内在机理在于当聚合物大分子长链吸附于油-水界面时，油-水界面膜的厚度增加，进而改变界面膜的力学结构以提升其机械强度，形成破坏界面膜获得油水分离及污水处理的“屏障”。因此，理解聚合物在油-水界面膜的吸附性能，已然成为了科学研究的难点、工程问题的重点，不过现有认识是基于现象或基于与乳化稳定性质相关的物性参数侧面反映油-水界面吸附行为，尽管这种行为的描述为聚合物驱三次采油分离环节油-水界面的破坏拓宽了思路，但是，这种描述尚未考虑不同聚合物的结构特征，限制了对吸附性能的定量表征，直接影响到高效油水分离技术开发、高效油水分离设备研制及“双碳”目标下油田生产系统损耗负荷与整体运行效率的相互协调配合。这就提出了基于聚合物分子链的结构特征来构建油水乳化过程中聚合物分子在油-水界面吸附性能定量表征方法的科学问题，突破传统定性描述及规律认识中聚合物结构单一、形变描述笼统模糊，特别是存在关键性形变参数及力学作用不明确的种种局限和难题，科学构建油水乳化过程中聚合物分子在油-水界面吸附性能的定量表征方法显得很为必要。

发明内容：

本发明的目的是提供一种定量表征聚合物分子在油-水界面吸附性能的方法，它用于解决含聚合物采出液在吸附作用下，聚合物分子的溶解特性及形变描述，尤其是解决对油水乳化过程中聚合物分子在油-水界面吸附性能与聚合物结构特性的关系因吸附环境的随机性而不便运算的制约，且目前仅局限于定性分析和描述而未实现定量表征的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种定量表征聚合物分子在油-水界面吸附性能的方法包括如下步骤：

(一)构建吸附作用下聚合物分子链形变等效随机概率模型：任一油水体系中聚合物分子链发生吸附形变的等效随机概率模型：