渗透率和注入速度对多孔介质中酚醛树脂冻胶动态成胶的影响

为了进一步研究多孔介质中酚醛树脂冻胶的动态交联反应规律,采用循环流动装置,分析了不同渗透率和注入速度下多孔介质中酚醛树脂冻胶的动态成胶过程。结果表明,随着渗透率的增大,其动态成胶时间缩短,成胶后冻胶粘度增大,从而建立了酚醛树脂冻胶粘度与渗透率的定量关系;随着注入速度增大,其动态初始成胶时间先缩短后延长,最终成胶时间延长,冻胶强度降低,从而建立了酚醛树脂冻胶粘度与剪切速率的定量关系。通过分析渗透率和剪切速率对多孔介质中酚醛树脂冻胶动态成胶的影响,建立了不同渗透率下酚醛树脂冻胶注入速度和剪切速率的关系,为调剖时注入速度的选择提供理论依据。     

冻胶溶液在多孔介质中成胶性能的影响因素分析

油藏堵水和调剖的效果在很大程度上取决于冻胶溶液的动态成胶性。本文针对一类聚合物冻胶溶液,分别通过瓶试成胶实验、岩心流动实验和机械旋转剪切实验,研究了岩心中的稀释作用、滞留作用和剪切作用对冻胶溶液成胶性和成胶强度的影响。结果表明,冻胶溶液(3000 mg/L聚丙烯酰胺+3%交联剂+3‰助剂)在静态65℃条件下,可以形成中等强度冻胶。冻胶溶液注入到岩心后,在与地层水接触的前缘附近,受地层水稀释、孔隙中滞留和剪切三种因素的综合影响,溶液黏度损失率约95%,不能成胶;向采出液中另加入1.5%交联剂和1.5‰助剂,仍不能成胶。在注入端与冻胶溶液前缘之间,受孔隙中滞留和剪切两种因素的影响,冻胶溶液黏度损失率约70%,另加入1.5%交联剂和1.5‰助剂,可以成胶。在注入端附近,受多孔介质剪切作用的影响,冻胶溶液黏度损失约35%,可以成胶,所形成的冻胶强度降低。地层水稀释和孔隙中的滞留是影响该类冻胶溶液在油藏深部成胶的关键因素。对比无前置保护段塞、前置分子膜段塞和前置聚合物溶液段塞条件下,冻胶溶液在多孔介质中的成胶性发现,前置聚合物段塞可以减少地层水稀释和滞留对冻胶溶液组成的影响,有助于改善其成胶性。图8表2参11     

疏水缔合聚合物在多孔介质中运移规律研究

以常规聚合物部分水解聚丙烯酰胺为对比,借助聚合物溶液在多孔介质中压力传播特征分析其运移规律。结果显示:注聚初期,疏水缔合聚合物在岩心进口端吸附滞留现象严重,但随压力升高,聚合物分子链断裂,逐渐向岩心深部运移,进一步表明疏水缔合聚合物在多孔介质中运移是一个动态、渐变的过程。     

渤海SZ 36-1油田注聚井聚合物吸附规律

聚合物在地层孔隙中的吸附滞留会导致岩心渗透率下降甚至出现堵塞,本文针对渤海SZ 36-1油田聚合物驱井用的疏水缔合聚合物AP-P4,利用紫外分光光度计,在建立了聚合物溶液吸光度标准曲线基础上,探究了聚合物浓度、砂砾粒径、剂砂比以及温度对其静态吸附的影响规律;通过测试岩心损害率得到聚合物动态滞留规律。研究结果表明,疏水缔合聚合物AP-P4的静态吸附量随注入聚合物浓度的增加,砂砾粒径的减小及剂砂比的增大而增大,随温度的升高,吸附量逐渐减少;岩心损害率随岩心渗透率的减小而增大,随聚合物浓度的增大而增大,渗透率为161×10~(-3)μm~2的岩心经2000 mg/L的AP-P4溶液驱后损害率高达99.58%,说明疏水缔合聚合物AP-P4在岩心内发生了严重的吸附滞留,造成岩心渗透率明显下降。图7表4参15     

疏水缔合聚合物溶液特性及评价方法

为了研究疏水缔合聚合物溶液的结构和流动特性,同时探索适合于疏水缔合聚合物自身的实验评价方法,以聚合物凝胶为对比对象,分析了静态条件下浓度和矿化度对疏水缔合聚合物溶液结构的影响及在多孔介质中疏水缔合聚合物溶液流动动态表现。结果表明:一定条件下聚合物凝胶和疏水缔合聚合物溶液具有相似的溶液结构和流动特性;胶态分散凝胶在多孔介质中的流动存在转变压力,2组流动实验中疏水缔合聚合物溶液也表现出类似的转变压力,分析认为聚合物凝胶分子链间(内)的联结是化学交联,而疏水缔合聚合物为物理缔合,类似的分子链间(内)联结方式是两种体系有相似流动特性的内在原因。建议对疏水缔合聚合物溶液进行特性评价时应该同时结合HPAM溶液和聚合物凝胶溶液特性评价方法,开展深入的疏水缔合聚合物溶液与聚合物凝胶的对比研究工作。     

两性离子聚合物凝胶成胶效果及油藏适应性研究

为客观有效评价交联聚合物溶液在储层孔隙内的成胶效果,采用黏度计、动/静态激光光散射仪、原子力显微镜和岩心流动实验,对两性离子聚合物溶液(AIPS)和交联聚合物溶液(AICPS)的黏度、分子线团尺寸、分子聚集态、渗透率极限和静态成胶效果及影响因素进行了研究。结果表明,AICPS具有良好延缓成胶特性,AIPS中聚合物分子聚集体呈现稀疏网络结构,AICPS成胶后分子线团尺寸大幅增加,网络结构变得致密、粗壮;随聚合物浓度增加,AIPS和AICPS渗透率极限值增加;在岩心驱替实验后续水驱阶段,与AIPS压力下降不同,AICPS注入压力先上升后平稳,表现出独特的渗流特性;岩心渗透率和聚合物浓度越大,AICPS成胶效果越好;当聚合物质量浓度为800、1500、2500和4000 mg/L时,只有对应的储层气测渗透率大于400×10~(-3)、800×10~(-3)、1700×10~(-3)和3500×10~(-3)μm~2时,AICPS才可以取得较好的静态成胶效果。     

疏水缔合聚合物/表面活性剂二元体系渗流特性研究

为改善大港油田孔南地区油藏疏水缔合聚合物/表面活性剂二元体系的液流转向能力,获得良好的增油效果,研究了聚合物和表面活性剂浓度、岩心渗透率和注入水除垢对疏水缔合聚合物溶液和疏水缔合聚合物/表面活性剂二元复合体系黏度和渗流特性的影响。结果表明,聚合物溶液和二元复合体系的黏度随聚合物浓度的增 加而增加,疏水缔合聚合物临界缔合浓度为1～2 g/L;在疏水缔合聚合物溶液中加入少量表面活性剂可以增强体系中疏水缔合聚合物疏水基团间的缔合作用,使黏度和渗流阻力增加;岩心渗透率越高,二元体系的阻力系数和残余阻力系数越低;用除垢软化水配制聚合物溶液和聚合物/表面活性剂二元体系的黏度最大,且聚合物浓度越小,软化水对其增黏效果越明显;用含垢软化水配制聚合物溶液和聚合物/表面活性剂二元体系的阻力系数和残余阻力系数最大、注入压力最高,液流转向效果最好。图4 表5 参16     

两种聚合物在多孔介质中的渗流特性

疏水缔合水溶性聚合物(HAWP)是大分子链中含有少量疏水基团的水溶性聚合物，在模拟某一油藏条件下，研究了HAWP和ASG两种不同类型聚合物溶液在多孔介质中的渗流特性。研究结果表明，由于HAWP分子疏水基团发生分子间缔合作用，形成动态物理交联网络，HAWP溶液表现出很强的流度控制能力；在远离注入端的多孔介质中，HAWP溶液比ASG溶液具有更高的抗冲刷性和降低孔隙介质渗透率的能力。两种聚合物溶液在多孔介质中表现出的不同渗流特性与聚合物的分子结构有密切关系。     

疏水缔合聚合物传输运移能力及其作用机理

针对疏水缔合聚合物分子线团尺寸与油藏多孔介质孔隙尺寸的配伍性差的问题,以β-环糊精(β-CD)为疏水缔合聚合物缔合程度的调节剂,以大庆典型聚驱区块储层地质和流体为实验平台,以注入压力、表观黏度、质量浓度、黏均相对分子质量为评价指标,研究了疏水缔合聚合物传输运移能力并分析了作用机理。实验结果表明,聚合物溶液在多孔介质内的传输运移能力较差且主要滞留在岩心前部区域。β-CD可以改善聚合物溶液的传输运移能力,有利于聚合物在多孔介质内均匀分布。随着β-CD含量的增加,聚合物溶液分子链间的缔合作用减弱,分子线团尺寸减小,聚合物溶液的传输运移能力增强。     

疏水缔合聚合物传输运移特性及其改进方法

三次采油技术中使用的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)在高温高盐条件下会发生明显的水解和降解反应,抗温抗盐性能较差。疏水缔合聚合物凭借聚合物分子间缔合作用形成的大分子网状结构使其抗盐性有所改善,从而弥补了HPAM抗盐性差的缺陷。然而,疏水缔合聚合物存在其分子线团尺寸与油藏多孔介质孔隙尺寸间适应性差的问题,导致疏水缔合聚合物注入困难。针对疏水缔合聚合物与油藏适应性较差的问题,采用β-环糊精(β-CD)为疏水缔合聚合物缔合程度调节剂,通过室内岩心驱替实验方法,开展了β-CD对疏水缔合聚合物传输运移特性影响的研究。结果表明,β-CD可以改变AP-P4的缔合作用及在多孔介质中的行为。在浓度为1 g/L的疏水缔合聚合物AP-P4溶液中加入β-CD后,溶液黏度随β-CD加量的增加而减小,当β-CD加量达到0.07%时,AP-P4溶液黏度最低(26.2 m Pa·s),为本体黏度,难以发生缔合作用。同时,随着β-CD加量的增大,AP-P4分子链间缔合作用减弱,聚合物分子线团尺寸减小。随着β-CD加量的增大,在岩心渗透率相同(相近)条件下,AP-P4溶液的阻力系数和残余阻力系数减小,疏水缔合聚合物溶液在岩心内的传输运移能力增强。     

Effects of Shear Fracture on In-depth Profile Modification of Weak Gels

Two sand packs were filled with fine glass beads and quartz sand respectively.The characteristics of crosslinked polymer flowing through the sand packs as well as the influence of shear fracture of porous media on the in-depth profile modification of the weak gel generated from the crosslinked polymer were investigated.The results indicated that under the dynamic condition crosslinking reaction happened in both sand packs,and the weak gels in these two cases became small gel particles after water flooding.The differences were:the dynamic gelation time in the quartz sand pack was longer than that in the glass bead pack.Residual resistance factor(FRR)caused by the weak gel in the quartz sand pack was smaller than that in the glass bead pack.The weak gel became gel particles after being scoured by subsequent flood water.A weak gel with uniform apparent viscosity and sealing characteristics was generated in every part of the glass bead pack,which could not only move deeply into the sand pack but also seal the high capacity channels again when it reached the deep part.The weak gel performed in-depth profile modification in the glass bead pack,while in the quartz sand pack,the weak gel was concentrated with 100 cm from the entrance of the sand pack.When propelled by the subsequent flood water,the weak gel could move towards the deep part of the sand pack but then became tiny gel particles and could not effectively seal the high capacity channels there.The in-depth profile modification of the weak gel was very weak in the quartz sand pack.It was the shear fracture of porous media that mainly affected the properties and weakened the in-depth profile modification of the weak gel.     

流动剪切对几种聚合物水基凝胶形成的影响

以低剪切速率下的库受特流动近似模拟瓶中实验条件,以通过单填砂管的连续循环流动（渗流）模拟注入地层深部的条件,研究了ＨＰＡＭ／乙酸铬,ＨＰＡＭ／酚醛树脂,黄原胶／乙酸铬等３种体系在流动剪切过程中的凝胶化特点和形成的弱凝胶的弱凝胶的剪切敏感性,考察了填砂粒度,流速和温度对渗流场中弱凝胶形成的影响。     

弱冻胶的流变性及渗流机理研究

采用RS 1 50流变仪研究了聚丙烯酰胺和黄胞胶类弱冻胶的流变性 ,并采用不同介质填砂管模型研究了弱冻胶在多孔介质中的渗流机理以及水、油等流体在冻胶充填介质中的流动规律 ,得出水、油等流体在本体冻胶中的渗流特性不满足达西定律、流动阻力与流速之间是指数关系的结论     

PERFORMANCE AND PROPERTIES OF KUSP1-BORIC ACID GEL SYSTEM FOR PERMEABILITY MODIFICATION PURPOSES

Blocking high permeability zones of reservoirs by hydrogels, and diverting the injected fluid towards the unswept zones of the reservoir is a promising method for improving the overall oil recovery in waterflooding and carbon dioxide flooding processes. A polymer gel treatment typically involves the injection of a solution of a medium to high molecular weight polymer and crosslinking agents into the high permeability zones or fractures. The polymer reacts with the crosslinker to form a three-dimensional gel network. KUSP1 biopolymer in sodium hydroxide solution produces a delayed gel system with orthoboric acid. The gelation time varies depending on the concentration of the orthoboric acid and temperature. Syneresis of this gel was studied in bottle tests as well as in the porous media. Samples of KUSP1-boric acid gel lost more than 80% of their initial volume in bottle tests after 250 h. Also, it was observed that this gel, when placed in a sandpack, lost up to about 50% of its initial volume. However, the high values of syneresis did not have a severe effect on the performance of the gel in porous media. KUSP1-boric acid gel was tested for reducing permeability to carbon dioxide and water in a series of tests conducted in a Berea sandstone core. It reduced the carbon dioxide permeability from 164 to 26 md and brine permeability from 420 to 90 md.     

聚合物凝胶体系在孔隙介质中交联及运移封堵性能研究

聚合物凝胶体系是由部分水解聚丙烯酰胺和XL有机铬交联剂交联而成。采用ESEM2020型环境扫描电镜、聚合物凝胶动态交联和渗流规律实验装置及不同规格的填砂管模型对聚合物凝胶体系的微观交联机理、在孔隙介质中动态交联性能及在岩心中的封堵运移性能进行了研究。实验结果表明,聚合物分子在微观上呈星状结构排列,而聚合物凝胶在微观上呈链状分形结构,是Cr3+与聚丙烯酰胺分子中的羧基交联的结果。动态交联实验结果表明,聚合物凝胶体系在孔隙介质中流动状态下可发生交联,初始交联时间为7～8h,最终交联时间约为70h。聚合物凝胶体系在运移过程中,从填砂管前4个测压段的压力指数来看,各段压力系数均有不同程度的上升,说明聚合物凝胶体系具有良好的运移封堵能力;其在填砂管中的封堵系数随着注入孔隙体积倍数的增大而增大;但随着体系运移距离的增加,封堵能力降低。     

PERFORMANCE AND PROPERTIES OF KUSP1–BORIC ACID GEL SYSTEM FOR PERMEABILITY MODIFICATION PURPOSES

ABSTRACT

Blocking high permeability zones of reservoirs by hydrogels, and diverting the injected fluid towards the unswept zones of the reservoir is a promising method for improving the overall oil recovery in waterflooding and carbon dioxide flooding processes. A polymer gel treatment typically involves the injection of a solution of a medium to high molecular weight polymer and crosslinking agents into the high permeability zones or fractures. The polymer reacts with the crosslinker to form a three-dimensional gel network. KUSP1 biopolymer in sodium hydroxide solution produces a delayed gel system with orthoboric acid. The gelation time varies depending on the concentration of the orthoboric acid and temperature. Syneresis of this gel was studied in bottle tests as well as in the porous media. Samples of KUSP1–boric acid gel lost more than 80% of their initial volume in bottle tests after 250 h. Also, it was observed that this gel, when placed in a sandpack, lost up to about 50% of its initial volume. However, the high values of syneresis did not have a severe effect on the performance of the gel in porous media. KUSP1–boric acid gel was tested for reducing permeability to carbon dioxide and water in a series of tests conducted in a Berea sandstone core. It reduced the carbon dioxide permeability from 164 to 26 md and brine permeability from 420 to 90 md.     

吐玉克油田凝胶调剖体系评价研究

针对吐哈油田吐玉克区块油藏原油相对较稠,井又深,地层非均性严重,注水开发时,出现不同渗透率层段推进不均匀现象,且注入水的黏度远远低于油的黏度,导致推进不均匀程度加剧,致使低渗透层段原油不能得到有效开采,油井含水上升快,进入高含水期。为此对该区块开展了弱凝胶深部调剖体系研究,对其化学性能和在多孔介质中的性能进行测试,从实验知,该凝胶成胶时间长和成胶强度小,具有良好的可泵性,在一定压力下既能起到封堵作用改善吸水剖面,又能在后续水驱的作用下向深部运移驱油,达到提高采收率的目的。     

基于SR&NI ATRP 引发机理延缓就地聚合凝胶成胶时间

针对热分解引发剂引发就地聚合凝胶成胶时间过快、聚合体系中活性自由基浓度难以控制的问题,提出将正向与反向原子转移自由基聚合方法(SR&NI ATRP)应用于成胶时间控制。在就地聚合凝胶中加入三氯化铁、配体和氯乙酸钠,可使自由基聚合机理转换成SR&NI ATRP引发机理,从而使活性自由基浓度维持在较低水平,达到延长成胶时间的目的。实验结果表明:在50~80℃条件下,使用热分解引发剂的就地聚合凝胶成胶时间小于10 h;相比于乙二胺四乙酸四钠(EDTA四钠)和1,10-菲罗啉(phen),2,2’-联双吡啶更适合充当SR&NI ATRP的配体,在60℃条件下,当加入其质量分数为0.05%~0.09%时,可使成胶时间达到25 h以上;另外,通过调整三氯化铁、2,2’-联双吡啶和氯乙酸钠的质量分数,可控制就地聚合凝胶成胶时间为20~40 h,满足就地聚合凝胶深部调剖的要求。     

多孔介质性质对弱凝胶深部调驱作用的影响

为了克服常规实验装置的不足，明确多孔介质性质对弱凝胶体系深部调驱作用的影响，研究了弱凝胶体系通过玻璃微珠与石英砂填砂模型时的性能及其深部调驱作用的变化。结果表明，动态条件下2种介质中的弱凝胶体系均可发生交联反应，经过水驱后2种介质中的弱凝胶均呈颗粒状。在玻璃微珠模型中，弱凝胶的动态成胶时间较短，生成的弱凝胶均匀分布于整个孔隙空间，残余阻力系数较大，在水驱作用下弱凝胶能够向深部运移并能在深部再次形成封堵，实现其深部调驱作用；而在石英砂填砂模型中，弱凝胶的动态成胶时间较长，生成的弱凝胶主要集中在近入口端，残余阻力系数较小，在水驱作用下弱凝胶能够向深部运移但被剪碎成细小颗粒，不再具有封堵作用，其深部调驱作用较差。多孔介质的剪切破碎作用是影响弱凝胶性质以及降低其深部调驱作用的主要原因。