微孔滤膜评价弱凝胶封堵性能方法研究

弱凝胶是由低浓度部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝形成的交联体系.提出了一种新的快速有效的评价弱凝胶的方法,即用核微孔滤膜模拟油藏的微孔介质,以弱凝胶通过核微孔滤膜的能力对其形成机理及封堵性能进行评价.研究了在聚铝比(HPAM质量与Al质量比)确定的情况下,HPAM的相对分子量、矿化度、钙镁离子含量对弱凝胶封堵性能的影响.实验结果表明,随着HPAM的相对分子质量的增大,HPAM与AlCit反应形成的弱凝胶通过核微孔滤膜过滤的时间延长,对核微孔滤膜的封堵程度增大.不含有电解质同样可以对多孔介质形成有效封堵,但其封堵效果低于含有适量电解质的弱凝胶体系的封堵效果.     

驱油聚合物过滤因子测试方法的研究

采用聚碳酸酯核孔滤膜对驱油聚合物聚丙烯酰胺(PAM)过滤因子的测试方法进行了研究。利用SEM等方法分析了滤膜孔径与相对分子质量的匹配关系及配制水矿化度对测试过滤因子的影响。实验结果表明,对同一孔径的滤膜,随PAM相对分子质量的增大,过滤时间延长。测试PAM过滤因子时,孔径3μm的滤膜适于相对分子质量小于28×106的PAM;相对分子质量大于28×106的PAM使用孔径10μm的滤膜较适宜。相对分子质量为18×106的PAM在不同矿化度下通过孔径3μm的滤膜均可测得过滤因子。对于相对分子质量为35×106的PAM,当配制水矿化度大于300 mg/L时,孔径3μm的滤膜已不适用;如采用孔径10μm的滤膜,当配制水矿化度小于1 000 mg/L或当矿化度为30 000 mg/L时,均可测得过滤因子。在油藏的实际地质条件下进行聚合物过滤因子测试,可更真实地反映聚合物溶液的溶解性与注入性。     

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。     

非均质油藏聚合物驱提高采收率机理再认识

以大庆、大港、长庆等油田的储集层岩石和流体为模拟对象,探讨了非均质油藏聚合物驱提高采收率的机理和技术途径,通过对比“等黏度”和“等浓度”条件下普通聚合物溶液、甘油、“片-网”结构聚合物溶液和非均相弱凝胶等的驱油效果,论证了聚合物类驱油剂黏度与驱油效果间的关系,提出了改善聚合物驱效果的方法。研究表明,聚合物在多孔介质内因滞留作用进而扩大注入水波及体积是聚合物驱提高采收率主要机理,而聚合物类驱油剂黏度与驱油效果不存在正相关性,具有“片-网”结构的聚合物虽然增黏能力较强,但与储集层岩石孔喉结构的配伍性较差,其可注入性和抗剪切性较差;非均相弱凝胶体系在多孔介质内具有较强的吸附、捕集作用,容易在储集层岩石孔隙内滞留,在高渗透层(区域)能够建立有效的渗流阻力,与具有“等黏度”或“等浓度”的聚合物溶液相比,扩大波及体积能力更强;长时间注入聚合物类驱油剂,势必会导致吸液剖面反转,大大降低聚合物驱开发效果,采用“高滞留”与“低滞留或不滞留”驱油剂交替注入,可进一步改善聚合物类驱油剂驱油效果。     

疏水缔合聚合物建立流动阻力机理研究

利用填砂管模型流动实验,研究了疏水缔合聚合物与超高分子量聚丙烯酰胺溶液在高渗透多孔介质中建立流动阻力的能力和机理。与超高分子量聚丙烯酰胺相比,疏水缔合聚合物在高渗透多孔介质中能够建立较高的阻力系数和残余阻力系数;疏水缔合聚合物在多孔介质中可形成超分子聚合体结构,这是其能够建立较高的流动阻力的主要原因。     

聚合物溶液在缩扩孔隙模型中流动的弹性粘度

将多孔介质视为缩扩孔隙模型,对聚合物溶液在这种模型中的流动总压降等于剪切压降和拉伸压降之和的假设下,用微元分析方法建立了表征聚合物溶液在缩扩孔隙模型中拉伸流动弹性粘度公式.用3种不同相对分子质量的聚丙烯酰胺(HPAM)溶液在人造岩心中的流动实验数据绘制了弹性粘度与Deborah数的关系图,关系曲线表明,当Deborah数大于0.02～0.03时,弹性粘度显著增大.由此推导的弹性粘度公式可用来表征聚合物溶液在多孔介质中拉伸流动发生的程度.     

疏水缔合聚合物及共混聚合物水溶液性能研究

制备了一类以烷基（C12－C16）烯丙基卤化胺为疏水单体的阳离子型丙烯酰胺疏水缔合聚合物及与阴离子表面活性剂（SDS）共混的共混聚合物。比较了这类疏水缔合聚合物及共混聚合物、聚丙烯酰胺3种聚合物分别用于油田三次采油时的增粘性、抗温抗盐性能、粘附性、对石英砂的吸附情况和聚合物溶液的老化稳定性。这类水溶液疏水缔合聚合物及共混聚合物的增粘效果与超高相对分子质量聚丙烯酰胺相比有很大提高，但随着水的矿化度增加，溶液的粘度下降很快。研究认为这类疏水缔合聚合物及共混聚合物经改进后有希望作为油田三次采油的新型驱油剂。     

交联聚合物溶液的微观形态结构研究

用扫描电镜和偏光显微镜研究了聚丙烯酰胺／柠檬酸铝交联聚合物溶液在盖玻片上形成的聚集体微观形态，并与相同浓度的部分水解聚丙烯酰胺水溶液、有机铝弱凝胶和有机复合弱凝胶的扫描电镜图片进行了对比研究。结果表明，聚丙烯酰胺／柠檬酸铝交联聚合物溶液是以单个部分水解聚丙烯酰胺大分子内交联为主，几个颗粒间以相互连接较弱的分子间交联为辅的胶态分散体系。形态为近似球形的颗粒。     

高含盐油藏聚合物驱油实验研究

在目前国内通过的聚丙烯酰胺干粉制备工艺中，聚合物分子量的降低率达５０％以上，采用分子量较高的低水解度水溶胶型丙烯酰胺配制聚合物驱油剂并使用聚保物稳定剂，可以将高含盐聚合物溶液的粘度提高一倍以上，并使聚合物在抗盐性能，热稳定性能及抗机械剪切性能得到明显改善，从而为在高含盐地层中使用聚丙烯酰胺驱油提供了依据。     

有机锆交联聚丙烯酰胺驱油剂配方研究

交联聚合物驱油方法是针对非均质性严重、原油粘度较高的油藏提出的。本文报道了有机锆交联聚丙烯酰胺驱油剂的配方研究，通过对聚丙烯酰胺／有机锆交联剂体系粘度时间关系的考察，讨论了聚丙烯酰胺和有机锆浓度、体系ｐＨ值和交联温度（３０—６０℃）对延缓交联和交联体系稳定性的影响，得到了适用于６０℃及以下油藏的驱油剂最佳配方     

注聚合物计量仪表的配套技术

为了解决大庆油田单注入ＰＡＭ水溶液的计量仪表问题，对流量计进行卫系列地筛选试验研究。本文简要介绍了流量计的选型和试验装置的工作原理，重点介绍了试验方法及试验结果分析。确定 在不同流量、不同浓度、不同剪切速率下配套计量仪表对ＰＡＭ水溶液的粘度损失、仪表误差值。推荐采用电磁流量和弹性刮板流量计作为注聚合物的计量仪表。     

煤层气井用锆冻胶压裂液低温破胶体系

用于煤层压裂的锆冻胶压裂液是由无机锆(ZrOCl2)将聚丙烯酰胺(PAM)交联而成的,其优点是在低温下交联成冻。常规使用不同浓度的氧化体系(如过硫酸铵)破胶速度太慢,难以使压裂液在指定的时间内破胶水化,不利于压裂后返排,易对煤层造成伤害。为此,采用氧化还原体系在低温下破胶,研究了温度、聚合物浓度、交联剂浓度、氧化剂浓度、低温活化剂浓度、pH值、矿化度等因素对氧化还原体系低温破胶的影响。结果表明:在所选实验条件范围内,聚合物、交联剂浓度越高,加入盐的浓度越大,则越难破胶;氧化剂、低温活化剂浓度越高,pH值越高(2～5),越容易破胶。     

基于PEBI网格的考虑诱导裂缝的聚合物驱压力动态研究

通过PEBI网格变尺度剖分方法,考虑注聚井在注入过程中会产生诱导裂缝的情况,综合聚合物溶液黏浓关系、剪切效应、渗透率下降以及吸附机理,建立了考虑诱导裂缝的聚合物驱垂直裂缝井数学模型.采用有限体积法对数学模型进行离散,从而得到井底压力数值解,进而绘制压力及压力导数双对数曲线并对其影响因素进行分析.研究结果表明:①聚合物驱...     

影响醛冻胶成冻因素的研究

本文研究的醛冻胶是聚丙烯酰胺（PAM)被甲醛交联而形成的,研究了PAM的羟甲基化时间,pH值,甲醛和PAM的浓度,温度,矿化度,HF的浓度等因素对醛冻胶的成冻昨冻胶强度的影响,成冻时间和冻胶强度分别用转子旋转法和突破真空度法测定,研究结果表明,在本实验条件范围内,羟甲基化时间越长,pH值越低,温度越高,PAM和甲醛的逍度越大和水的矿化度越低,成冻时间的越短,醛冻胶的成冻时间与冻胶强度的关系符合一般冻胶所遵循的规律,即成冻时间越短,冻胶的强度则越高,配合冻胶在调剖堵水,酸化压裂,防砂等方面的有重要应用。     

A Study of the Effect of the Concentration of Constituents on the Characteristics of a Cross-Linked Polyacrylamide Gel

Abstract

Polymer gels have long been used for water shutoff in petroleum production operations. A polymer gel is prepared by a combination of water, polymer, and cross-linker. The gelation or cross-linking reaction between the polymer and cross-linker results in the formation of a three-dimensional polymer network known as gel, which forms a barrier to water flow. Polyacrylamides along with cross-linkers such as metal ions (Al³⁺, Cr³⁺, Zr⁴⁺, etc.) and organic compounds such as resins, glutaraldehyde, phenol/formaldehyde, etc., have been used by the oil industry for this purpose. Most of these gels have been successfully applied in the field and good results have been obtained. In the present study, polyacrylamide (PAM) was cross-linked with hydroquinone (HQ) and hexamethylene tetramine (HMTA). The gel formed by cross-linking HQ and HMTA with PAM had high mechanical strength and was stable for long periods of time. The kinetic parameters of this system were determined by viscosity measurement at a temperature of 85°C.     

Al3+交联聚合物分子结构及其识别方法

针对矿场生产的实际需求,利用理论分析和仪器检测方法,对Al³⁺交联聚合物分子结构、流动性质和识别方法进行了研究.结果表明,当用清水配制Al³⁺交联聚合物时,交联反应发生在不同聚合物分子之间,形成"分子间交联"分子结构,凝胶的表观粘度较大.当用污水配制Al³⁺交联聚合物时,交联反应发生在聚合物分子内部的不同支链之间,形成"分子内交联"分子结构,凝胶表观粘度与相同浓度的污水聚合物溶液相当,但前者的阻力系数和残余阻力系数要比后者大得多,且其残余阻力系数大于阻力系数.将转变压力和粘度测试数据相结合,就可以实现对Al³⁺交联聚合物凝胶分子结构的快速、有效识别.     

Al3+交联聚合物分子结构及其识别方法

针对矿场生产的实际需求,利用理论分析和仪器检测方法,对Al³⁺交联聚合物分子结构、流动性质和识别方法进行了研究.结果表明,当用清水配制Al³⁺交联聚合物时,交联反应发生在不同聚合物分子之间,形成"分子间交联"分子结构,凝胶的表观粘度较大.当用污水配制Al³⁺交联聚合物时,交联反应发生在聚合物分子内部的不同支链之间,形成"分子内交联"分子结构,凝胶表观粘度与相同浓度的污水聚合物溶液相当,但前者的阻力系数和残余阻力系数要比后者大得多,且其残余阻力系数大于阻力系数.将转变压力和粘度测试数据相结合,就可以实现对Al³⁺交联聚合物凝胶分子结构的快速、有效识别.     

黏土对聚合物溶液黏度和渗流特性影响研究——以渤海SZ36-1油田为例

聚合物类调驱剂流经多孔介质时,不可避免地与储层填隙物接触,因水动力学捕集、机械捕集、表面吸附和聚合物分子间的相互作用而产生滞留,这种物理化学作用不仅会影响注入流体的渗流特性,而且会对交联聚合物成胶性能产生影响。以岩石矿物学、物理化学和高分子化学为理论指导,以仪器分析、化学分析和物理模拟为技术手段,以砂岩储层中主要黏土矿物与聚合物间相互作用为研究对象,开展了黏土矿物类型和含量对聚合物凝胶黏度、吸附量和渗流特性实验研究。结果表明,蒙脱土、高岭土和伊利土等三种黏土矿物会不同程度的降低聚合物溶液和凝胶的黏度,原因在于它们表现出的较大吸附能力差异,其中蒙脱土吸附量较大,其次为高岭土,再其次为伊利土,晶层结构差异是产生这种差异的直接原因。与聚合物溶液相比较,黏土矿物对交联聚合物溶液吸附量较小。在进行聚合物浓度取样检测时,容器上层液聚合物浓度通常要比下层液低,但整体水平差异不大。进一步分析发现,黏土矿物吸附作用导致聚合物在孔隙中滞留增加,孔隙过流断面减小,阻力系数和残余阻力系数增大。此外,黏土颗粒在多孔介质内运移和捕集也会造成渗流阻力增大。     

W／O型聚丙烯酰胺胶乳减阻性能的研究

研究了Ｗ／Ｏ型聚丙烯酰胺（ＰＡＭ）胶乳在水中的凉阻性能。探讨了聚合物合子量、聚合物溶液浓度、溶液ｐＨ值、流速等对减阻性能的影响。发现Ｗ／Ｏ型聚丙烯酰胺具有良好的减阻性能，在相同流量下，ＰＡＭ水溶位的流动阻力明显小于清水流动阻力。在一定浓度范围内，随ＰＡＭ浓度增加，减阻性能增加。ＰＡＭ的分子量对流动阻力影响较明显，分子量大者减阻性能较高。当溶液ｐＨ值小于７时，减阻性能显著，当ｐＨ值大于７时对减阻影响较少。在相同浓度下，随流速增加，流动阻力减小。     

高含盐油藏聚合物驱油实验研究

在目前国内通用的聚丙烯酰胺干粉制备工艺中，聚合物分子量的降低率达５０％以上。采用分子量较高的低水解度水溶胶型聚丙烯酰胺配制聚合物驱油剂并使用聚合物稳定剂，可以将高含盐聚合物溶液的粘度提高一倍以上，并使聚合物的抗盐性能、热稳定性能及抗机械剪切性能得到明显改善，从而为在高含盐地层中使用聚丙烯酰胺驱油提供了依据。