聚合物HPAM对低渗岩心的注入特性研究

聚合物HPAM驱技术已广泛地应用于油田并取得了巨大的经济效益.目前低渗油藏对聚合物驱的适应性正处于探索阶段,开展低渗油藏注聚可行性的研究具有重要的应用价值.采用德国RS-600流变仪双狭缝DG41Ti测量系统,针对低渗油藏聚合物驱的HPAM流变性进行了研究,根据注入不同浓度的聚合物和后续注水压差的变化,测定了阻力系数和残余阻力系数,研究了低渗油藏注聚的可行性.实验结果表明：HPAM溶液阳离子屏蔽效应会降低溶液视粘度,减小溶液剪切稀释特性.随着HPAM溶液注入速度升高,岩心的注入压力很快上升并达到稳定,压力随流速呈非线性关系;HPAM长链分子被剪断,粘度降低,阻力系数逐渐下降.对低渗透率岩心,HPAM浓度750mg/L的残余阻力系数高于浓度1000mg/L.     

疏水缔合聚合物的流度控制能力研究

通过研究具有缔合能力的疏水缔合聚合物和无缔合能力的线性高分子流度控制能力,认识到:在高渗透多孔介质中,高钙、镁矿化度水质条件下,低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物溶液的流度控制能力比高分子量无缔合能力的聚合物强;在经过机械剪切和多孔介质剪切后,低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物建立的阻力系数与线性高分子相当,但低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物建立的残余阻力系数较高,能够较好地实现提高高渗透油藏水驱波及体积的目的.低分子量高缔合力的聚合物溶液在高钙、镁矿化度水质条件下,较强缔合作用形成的溶液结构适合渤海油田大排量、高渗透多孔介质条件下的流度控制.为海上油田聚合物驱的发展提供理论技术支持.     

孔隙介质中HPAM交联性能的影响

聚合物溶液在通过孔隙介质时产生的剪切降解作用与流速有关,流速越大,剪切降解越严重。流经孔隙介质后的聚合物溶液的阻力系数和残余阻力系数明显低于原始聚合物溶液,交联效果也明显差于原始聚合物,产生弱交联需要更高的聚合物浓度和交联剂浓度。因此在室内评价调剖剂性能时,应考察在一定流速下流经孔隙介质后的聚合物的交联情况。同时也说明,聚合物驱产出液中的聚合物在一定条件下可以通过弱交联技术实现增加粘回注。     

聚合物溶液在多孔介质中流动规律实验研究

由于孔隙介质的复杂性和聚合物溶液的黏弹性,导致聚合物溶液在多孔介质中流动与在流变仪中的流动相比更加复杂,同时聚合物溶液在多孔介质中的流动规律直接关系到驱油方案的制定。因此本研究设计并开展了聚合物溶液(部分水解聚丙烯酰胺)在岩心中流动参数测定实验,给出了岩心渗透率、聚合物溶液质量浓度、聚合物相对分子质量、聚合物溶液注入速度对阻力系数、岩心中流动黏度的影响规律。结果表明,聚合物溶液存在一个临界质量浓度,当溶液质量浓度低于临界质量浓度时,阻力系数与表观黏度基本相等;当溶液质量浓度高于临界质量浓度时,阻力系数远小于溶液表观黏度,且随着溶液质量浓度增加,两者之间差值增大。聚合物溶液在岩心中流动黏度远小于溶液在流变仪中表观黏度,且随着溶液质量浓度增加,溶液在岩心中流动黏度的增加幅度远小于溶液表观黏度的增加幅度。     

聚驱污水稀释聚合物溶液驱油效果可行性研究

针对大庆油田聚合物驱过程中,清水用量日益紧张、采出污水处理难度加大、采出污水回注问题严重 等现状,利用采出污水代替清水稀释聚合物溶液驱油受到普遍重视。本文针对聚驱污水的特点,通过聚驱污水和深 度处理污水水质对比分析,确定利用曝氧和杀菌处理后的聚驱污水进行流动特性实验以及驱油实验。结果表明,与 深度处理污水相比,处理后聚驱污水稀释的聚合物溶液残余阻力系数高,降低水相渗透率的能力增强,有利于提高 采收率;相同渗透率、相同分子质量、相同浓度条件下,与深度处理污水稀释聚合物溶液的驱油效果相比还不理想, 采收率提高值相差1%左右;若要达到与深度处理污水稀释的聚合物溶液驱油的效果,则应适当地提高聚驱污水稀 释聚合物溶液的浓度。     

缔合聚合物溶液岩芯剪切流变行为研究

针对疏水型缔合聚合物和普通线性高分子聚合物两种不同分子结构的聚合物,开展了岩芯剪切对聚合物溶液流变行为的影响研究.测试了剪切前两种聚合物溶液的流变曲线,分析了流变特性.用人造岩芯进行了岩芯剪切实验,测试了剪切后的聚合物溶液各自的流变曲线并进行了对比分析.将剪切后的聚合物溶液进行了阻力系数和残余阻力系数测试,以模拟经地层剪切后聚合物溶液在油层深部的变化状况.研究结果对聚合物驱具有重要参考价值和指导意义.     

ASP驱油体系相对渗透率曲线测定方法研究

通过测定ＡＳＰ溶液在孔隙介质中的流变特性，提出了“达西粘度”的概念，并研究了它与残余阻力系数的关系，从而将ＡＳＰ／油体系相对渗透率曲线测试中水相粘度的确定问题转化为研究流体的残余阻力系数与表观粘度的关系．实验结果表明，本文提出的思路和方法是测定ＡＳＰ驱油体系相对渗透率曲线的可行途径。     

粘弹性聚合物溶液对残余油膜的作用机理

针对水驱后残余油膜的存在形式，厦油藏孔隙内聚合物溶液粘弹特性，选取具有相继收敛和扩张特性的波纹管模型和广泛用于数值计算粘弹性流体的上随体Maxwell本构方程，建立了由连续性方程、运动方程和上随体Maxwell本构方程、流函数、涡量函数及边界争件组成的较完整的数学模型。通过有效的数值求解，从力学的角度提出聚合物驱在理论上提高驱油效率的机理是：（1）粘弹性聚合物溶液产生的第一法向应力和剪切应力对油膜的携带作用大于相同粘度的牛顿流体产生的剪切应力时油膜的携带作用，从而可携带部分残余油膜流动；（2）粘弹性聚合物溶液与牛顿流体相比，相同流函数值的流线位置发生改变，其波及范围大于相同粘度的牛顿流体。     

机械剪切作用对聚合物溶液粘度的影响

为了研究聚合物在应用过程中机械剪切作用对其粘度的影响,设计了多孔介质高速剪切装置和摩擦机械剪切装置,探讨了多孔介质高速剪切、水平方向摩擦剪切和旋转机械剪切对聚合物溶液粘度的影响。研究结果表明,这三种机械剪切均使溶液粘度下降。经多孔介质剪切后,800万分子量和2 500万分子量HPAM溶液粘度损失率最高分别可达53.0%和69.9%,经摩擦剪切后,800万和2 500万聚合物粘度损失率达5.5%和10.8%,经旋转机械剪切后,800万和2 500万聚合物粘度损失率可达53.7%和79.1%。     

喇嘛甸油田二类B油层聚驱渗流特征研究

喇嘛甸油田目前注聚对象已全面转向二类油层。与二类A油层相比,二类B油层非均质性严重、渗透率低,已投产的二类B油层聚驱开发效果不理想。为此,开展二类B油层聚驱渗流特征研究。结果表明,随着岩心渗透率的升高,聚合物驱相对渗透率曲线等渗点向右移动,两相跨度增大;提高聚合物相对分子质量和注入质量浓度可使曲线右端点右移,开发效果更好;聚合物驱阻力系数、残余阻力系数随着聚合物溶液质量浓度的上升而增大,随岩心渗透率的降低、相对分子质量的增大而增大;聚合物驱阻力系数与分流率有较好的对应关系,阻力系数出现峰值时,分流率出现峰值,之后高渗透层分流率上升;聚合物相对分子质量越大、溶液质量浓度越高、渗透率级差越大,高渗透层分流率上升越早。     

HPAM与油之间的界面剪切粘度实验研究

用改进后的沟槽式界面粘度仪测定方法系统地测量了不同聚合物,不同取合物浓度,不同矿化度的聚合物溶液／模拟油体系在不同温度下的界面剪切粘度。实验结果表明,聚合物溶液／模拟的界面剪切粘度同时受温度、聚合物浓度及溶液与化度的影响,且其变化规律与聚合物溶液的体相粘度的变化规律截然不同。通过分析,提出了表生界面流变性的另一参数－无因次界面粘度,它排除了因聚合物溶液体相粘度变化带来的界面粘度变化,并分析了温度１     

阳离子聚合物在多孔介质中的水动力学吸附

为研究聚合物和盐水注入速度对阳离子聚合物在多孔介质中吸附的影响,用碳化硅颗粒制作填砂模型,进行了恒温驱替实验,根据测试的残余阻力系数计算不同注入速度下的聚合物吸附层厚度。结果表明,阳离子聚合物在多孔介质中的吸附主要受静电引力和水动力的影响。在低的聚合物注速时,静电引力起主导作用;而在较高注速时,水动力起主导作用。聚合物注入速度增加,吸附层厚度呈线性增加,从 290 nm增加到 1 510 nm。盐水注入速度(后置液)对吸附层厚度也有一定影响,吸附层厚度随盐水注速增加而增加。提高聚合物溶液和后置盐水溶液的注入速度,有利于改善地层岩石的聚合物吸附能力,提高堵水效果。     

抗盐胶态分散凝胶的流变特性

流变特性反映了凝胶的粘性和弹性的大小。通过对室内研制的抗盐胶态分散凝胶—MO4000体系及相应聚合物溶液的流变性能对比测试 ,发现抗盐胶态分散凝胶的流变性与未交联聚合物溶液有显著区别。一方面 ,弱凝胶的复粘度和复模量随形变的增加表现为多级平衡结构状态 ,抵抗形变和流动的能力大于相应的聚合物溶液。弱凝胶的弹性更强 ,在测试范围内弱凝胶的弹性模量总是大于损耗模量 ,显示出以弹性为主的特性。另一方面 ,弱凝胶的复模量远大于相应的聚合物溶液 ,说明MO4000体系弱凝胶的表征宜采用复模量 ,而不应采用高频率下的复粘度     

利用自生分散式泡沫改善聚合物溶液的流动特性

研究了６０℃条件下,自生分散式泡沫聚合物溶液在填砂模型中的流动特性。通过对比相同聚合物浓度下的普通聚合物溶液和自生分散式泡沫聚合物溶液在填砂模型中的流动阻力发现,后者具有良好的流度控制能力。并联填砂模型初步实验结果表明,它能有效地改善聚合物溶液在渗透率严重非均质地层中的流动特性,有利于提高其波及效率。     

岩心多孔介质中三元/二元复合驱比较

通过均质长岩心流动实验和非均质岩心驱替实验,得到了化学复合驱中一类ASP三元复合体系（碱/表面活性剂/聚合物）和一类SP二元复合体系（表面活性剂/聚合物）在多孔介质中的阻力系数、粘度、界面张力和驱油效果。结果表明,在地面条件下界面张力和粘度相近的ASP三元体系和SP二元体系,随着在岩心中运移距离的增加,两种体系的界面张力均大幅上升,由10^-3mN/m升高至10^-1～10^2mN/m,并稳定在1mN/m左右。ASP三元体系的界面活性受碱浓度和表面活性剂浓度的双重影响,其界面张力值变化幅度较大。碱对减少聚合物在岩心中的粘度损失影响较大,ASP三元体系与SP二元体系相比,在岩心深部具有较高的粘度保留率和阻力系数值。本实验条件下,利用ASP三元体系改善非均质岩心的驱油效果比SP二元体系更有优势,在含水率为70%时,注入ASP三元体系段塞0.4～0.6PV,其化学驱采收率平均高于SP二元体系5%～7%。     

缔合聚合物耐温抗盐性能评价

疏水缔合聚合物分子间可产生具有一定强度而又可逆的物理缔合,使聚合物体系具有良好的增粘、耐温、耐盐、抗剪切特性.在文、卫、马油田的高温高盐油藏条件下,对缔合聚合物性能进行评价,并与HPAM、AMPS聚合物进行对比.结果表明:缔合聚合物体系具有良好的抗温、抗盐及剪切恢复性能,在95℃、305块注入污水配制条件下和75℃、95块注入污水配制条件下,1 500mg/l浓度时的体系粘度可达到11.6 mPa·s和16.5 mPa·s;缔合聚合物具有理想的抗Fe3 离子的作用,不必考虑配制容器和注入设备产生的Fe3 离子对聚合物溶液粘度的影响;在同浓度下(＞1 000 mg/l),与聚丙烯酰胺、AMPS聚合物常温增粘特性相比,缔合聚合物粘度高于前二者两个数量级以上.     

聚合物溶液在多孔介质中渗流的附加残余效应

本文着重介绍了在实验测定聚合物溶液残余阻力系数(FRR)时所发现的一种特殊现象——FRR的时间相关性。可以认为这是滞留在多孔介质中聚合物分子当注入水流速变化时产生的附加残余效应。本文定义了附加残余效应系数(F_(ARE))。根据部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)水溶液在力场作用下分子构象的变化,分析了粘弹性可能是产生附加残余效应的根本原因;岩心渗透率是影响F_(ARE)的一种因素。作者认为存在着利用这种效应进一步改善流度控制的可能性。     

驱油泡沫稳定剂的性能研究

在硫酸盐起泡沫中添加4种不同类型的增粘性稳泡剂后，用Waring Blender法评价了起泡沫的起泡情况以及不同稳泡剂的稳泡效果，利用布氏粘度计对4种稳泡剂溶液粘度的测定，从而了解了不同稳泡剂溶液随温度的升高和盐度的增大其粘度降解的情况，在此基础上，优选出了疏水缔合聚合物及其最佳加量，实验结果表明：添加了疏水缔合聚合物稳泡剂的起泡液具有在较高温度和矿化度下起泡能力较强且所起泡沫半衰期较长的优点，在油田EOR过程中注泡沫体系中具有良好的应用前景。     

PAA-Na改性膨润土在酸碱盐溶液中的渗透性

针对高盐或强酸碱溶液中以膨润土为主材的防污屏障的阻控效果因膨润土膨胀性和抗渗性的降低而劣化的问题,采用聚丙烯酸钠（PAA-Na）对国产钠化钙基膨润土进行改性,提高膨胀性和防渗性. 通过自由膨胀试验和改进滤失试验,研究不同浓度的NaCl溶液和酸碱溶液对聚丙烯酸钠改性膨润土PB2、PB5、PB10、PBHV5和美国怀俄明天然钠基膨润土的膨胀特性、渗透特性的影响规律. 结果表明,在酸碱盐溶液中PB10的膨胀特性和渗透性优于怀俄明膨润土,PBHV5与怀俄明膨润土相近. pH=2的强酸条件和pH=12的强碱条件会降低PBHV5和PB10的膨胀性和抗渗性,pH=3~11的酸碱溶液对两者的影响很小. 在酸碱溶液和低浓度（≤20 mmol/L）盐溶液中,由于晶层结构层剥离,3种膨润土渗透系数随着膨胀指数和孔隙比的增大而增大;在中高浓度（>20 mmol/L）盐溶液中,膨润土膨胀性降低,渗流通道增多,产生了渗透系数随膨胀指数和孔隙比的减小而增大的现象. 在所研究的聚合物掺量（2%~10%）下,膨润土抗渗性和化学相容性随着聚合物掺量的增大而提高,若目标取得优于美国怀俄明天然钠基膨润土的特性,聚合物掺量须不低于5%.     

“SJT-B表面活性剂/聚合物”二元复合体系流动性和调驱效果

为评价"SJT-B表面活性剂/聚合物"二元复合体系的性能,利用现代物理模拟方法,将"碱/表面活性剂/聚合物"三元复合体系和聚合物溶液分别从流动性质、传输运移能力和驱油效果等3个方面,与之进行对比.结果表明,在相同聚合物质量浓度条件下,与三元复合体系和聚合物溶液相比较,"SJT-B表面活性剂/聚合物"二元复合体系的阻力因数和残余阻力因数较大,在多孔介质内传输运移能力较差,调整吸液剖面能力较强,并且调驱采收率增幅更大.