高分子量活化剂性能及其对稠油的拆解降黏与解吸附作用

稠油活化剂在提高原油采收率领域备受关注。实验研究了高分子量活化剂溶液的聚集行为及其对稠油的拆解降黏能力和解吸附作用。结果表明,在较低浓度(200 mg/L)时活化剂即可形成聚集体,在浓度600 mg/L时,同时出现了分子内和分子间聚集;在浓度500 mg/L时,活化剂可明显降低与稠油的界面张力,最低可达0.1 m N/m;活化剂可以将油的连续相拆解至微米级甚至是几百纳米的分散相,在油水比1∶1时活化剂对稠油的降黏率可达85%以上;活化剂对沥青质作用强,易吸附不牢固的沥青质从固体表面上剥落。分析认为,活化剂在溶液中具有自组装聚集行为,可形成高级网状结构,其与稠油中重质组分有较好的亲和能力,因此对稠油的拆解、降黏作用明显;活化剂的特殊分子结构与稠油中重质组分间的多重相互作用有利于拆解胶质沥青质的聚集体结构,解吸附作用明显。     

基于动态硼酸酯键改性黄原胶的性能

基于苯硼酸聚合物可以与存在于黄原胶糖环单元结构中的伯、仲醇羟基通过硼酸酯键形成动态共价微交联结构的性质对黄原胶进行改性。以偶氮二异丁基脒二盐酸盐（AIBA）为引发剂，通过水相自由基聚合，制备了不同共聚比的丙烯酰胺（AM）、N-(3-二甲氨基丙基)丙烯酰胺（DMAPAM）和3-丙烯酰胺基苯硼酸（AMBB）的三元共聚物P(AM-co-DMAPAM-co-AMBB)。通过1H NMR、FTIR、元素分析和光散射对聚合物结构及相对分子质量进行了表征，并对其与黄原胶复配体系的增黏性、流变性、抗老化性及抗干扰性进行了评价。结果表明：P(AM-co-DMAPAM-co-AMBB)与黄原胶复配后对黄原胶溶液具有明显的增黏性，其中苯硼酸单体的摩尔比为1.0 mol%的聚合物对黄原胶溶液的增黏幅度达43.8%，在8074 mg/L的矿化水中增黏幅度高达56.4%，且复配体系具有良好的抗老化降解性，对乙二醇和1,3-丙二醇具有较强的抗干扰性。     

海上油田深部调驱用冻胶体系强度调控机制及运移特性

针对海上油田储层非均质性较强、油层厚和井距大等特点,研制了一种适合于深部调驱的强度可控冻胶体系,即在常规有机酚醛冻胶基础上,加入强度调节剂叔丁基过氧化氢,调控冻胶强度。研究了叔丁基过氧化氢对冻胶体系成胶时间和强度的影响,利用扫描电镜分析不同老化时间下冻胶的微观结构和强度变化机理,研究多孔介质中静态成胶后水驱压力随老化时间的变化,分析其在多孔介质中的运移特性。结果表明,强度调节剂对成胶时间影响不大,随着老化时间延长和强度调节剂质量浓度的增加,在强度调节剂和油藏温度作用下,冻胶强度逐渐降低。常规有机酚醛冻胶加入强度调节剂叔丁基过氧化氢,使其老化30 d后,冻胶的三维空间网络结构被破坏程度较高,能够在多孔介质中发生运移。     

油藏流动条件下聚合物溶液老化规律及应用

为研究聚合物溶液运移过程中老化作用对油田采收率的影响,设计了聚合物溶液的动态老化实验,通过不同体积比的聚合物溶液混合过程模拟新老聚合物溶液混合下的动态老化过程。实验结果表明,混合后聚合物溶液的粘度约等于混合前各自溶液粘度以质量为权值的加权和,与实测粘度的最大差值不超过1.0mPa·s;聚合物溶液的混合老化过程与以往的静态老化过程类似,因此传统的静态老化过程可以用于近似聚合物溶液运移过程中的动态老化过程。通过数据分析,提出了混合后聚合物溶液粘度的估算方法。在此基础上,提出了相应的数值模拟思路。计算结果表明,聚合物溶液的老化作用对油田采收率影响较大,在数值模拟中需要考虑老化作用对油田采收率的影响。在油田的实际开发过程中,需要对聚合物溶液的热稳定性进行定量评估。     

不同粒径聚合物微球深部运移和封堵特性对比*

为满足渤海油田深部液流转向技术需求,利用激光粒度仪、生物显微镜以及岩心驱替实验方法,研究了两种不同粒径的聚合物微球在注入水和多孔介质中的膨胀性及在长岩心中的深部运移和封堵性能。结果表明,在渤海Q油田模拟注入水中膨胀8 d后,微球A的粒径中值从0.59μm增至2.21μm,微球B的粒径中值从9.18μm增至31.40μm,均表现出良好的缓膨效果;微球在多孔介质中缓膨7 d后,岩心注入压力显著增加,表现出同样良好的缓膨效果。在注入过程中,绝大多数微球能进入油藏深部。两种微球在长为300 cm、渗透率为1000×10~(-3)μm~2的岩心上均表现出较好的传输运移性能。经过不同时间水化膨胀后,岩心封堵率均显著增加,水化7 d后微球B和微球A的平均封堵率分别为55.65%和41.68%,且距离注入端越近封堵率越高。但由于部分微球粒径较大,会在岩心端面滞留造成端面堵塞,导致注入压力损失超过40%。图8表4参23     

阳离子聚合物对聚合物驱含油污水的处理研究

利用zeta电位、浊度、粒径、滤过时间等参数,考察了阳离子聚合物浓度、阳离子度和分子结构对聚驱油田含油污水处理效果的影响。结果表明:少量阳离子聚合物即使不含聚污水油滴zeta电位反转并稳定分散;残留的驱油用聚合物有助于油滴在污水中的稳定分散;处理后含聚污水的zeta电位、粒径增加幅度和浊度随阳离子聚合物用量、阳离子度的增大而减小;阳离子度≥15%的聚合物最佳用量随聚合物阳离子度增加而减小;交联型比线型阳离子聚合物具有更好的除油效果,处理后污水滤过时间更短。图5参8     

聚合物驱稠油采出液处理剂研究

针对渤海油田聚合物驱稠油采出液,研究了聚合物对其稳定性影响;合成了不同结构原油破乳剂和絮凝剂,讨论了药剂结构对处理效果的影响;研制出了一种原油破乳剂和一种絮凝剂。结果表明:(1)随着聚合物浓度的升高,原油乳状液中水珠直径与污水中油珠直径都逐渐变小,同时污水中油珠的Zeta电位逐渐升高;(2)具有分支结构的原油破乳剂脱水率比具有线性结构的原油破乳剂脱水率高,具有星形结构的原油破乳剂脱水率比具有梳状结构的原油破乳剂脱水率高;(3)针对该污水体系,絮凝剂的最佳合成条件为单体质量浓度为1%、阳离子度为40%、反应温度为5℃,引发剂浓度为0.15mmol·L-1;(4)破乳剂FA01在脱水温度为70℃,用量为200mg·L-1,脱水时间为60min条件下,脱水率达到86%;(5)絮凝剂WS05在温度为60℃,用量为50mg·L-1,时间为30min条件下,能将含聚污水中含油率降到50mg·L-1以下。     

海上油田含聚污水中原油状态分析

污水中原油一般分为浮油、分散油、乳化油和溶解油等形式,聚合物存在会导致污水中乳化油含量大幅增加,污水稳定性更强。本文以海上油田含聚污水为研究对象,分析得出不同形式原油的比例随含聚浓度的变化规律。研究表明,乳化油含量占含聚污水中稳定存在原油量的90%以上,是含聚污水处理的关键所在。而且,与不含聚合物的污水相比,当污水中聚合物浓度为50 mg/L时,乳化油含量显著增加。另外,与模拟污水相比,聚合物含量约为50 mg/L现场含聚污水样品中的乳化油含量更高,稳定性更强,处理难度也更大。     

适于海上油田的聚合物产出浓度快速测定方法

针对传统淀粉-碘化镉聚合物浓度检测方法测试步骤繁琐、时效性差和成本高等问题,建立了"微滤膜-定氮"检测方法:选用孔径尺寸为0.45μm的微滤膜对采出液预处理,采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法建立双波长校正吸光度A与聚合物浓度C之间的定量关系,据此实现对聚合物浓度的快速准确检测。考察了所建立的快速测定方法的准确性和重现性。根据该分析方法研制了便携式聚合物浓度检测仪。研究结果表明:用该法测量模拟聚合物驱采出液中的HPAM浓度相对误差小于1%;测量油田现场采出液中的HPAM浓度相对标准偏差小于2%,数据重现性好于淀粉-碘化镉法。便携式聚合物浓度检测仪体积小、重量轻(约4 kg),测试步骤简便快捷,可满足平台现场取样、就地化验的需求。     

采出液中聚合物浓度准确测定方法及应用

定氮法检测海上油田注入井聚合物浓度具有快速、准确及安全的特点,但在应用到采出液聚合物浓度检测过程中发现,采出液中乳化原油、泥砂等杂质难以分离,会导致吸光度偏大而干扰测定结果。为提高采出液中聚合物浓度测定的准确性,本文分析了采出液中乳化原油粒径分布、残余聚合物水动力学直径及相对分子量质量分布,结合微孔滤膜的筛分原理提出并规范了采出液聚合物浓度"微滤膜过滤-定氮"检测方法。研究表明,采出液乳化油珠粒径主要分布在5数20μm之间,粒径中值9数17μm,80%以上乳化油珠粒径大于5μm,而残余聚合物水动力学直径在0.4数1.2μm之间,二者范围可明显区分。选用孔径尺寸为1.2数5μm微滤膜对采出液进行预处理,可使定氮法测定采出液中聚合物浓度时的误差由16%缩小到5%以内。该检测方法经过在海上注聚油田的反复试验,取得了良好的应用效果。