Cr3+ 、碱和表面活性剂对聚合物分子构型及渗流特性影响

用动态光散射（DLS）、扫描电镜（SEM）和岩心驱替等实验方法,研究了Cr³⁺、碱和表面活性剂对聚合物（HPAM）分子线团直径、结构形态和渗流特性的影响。结果表明,Cr³⁺、碱和表面活性剂可以改变聚合物分子线团直径,进而影响聚合物分子结构形态和渗流特性。通过改变Cr³⁺浓度和电解质浓度等实验条件,可以使聚合物分子形成具有不同分子构型的Cr³⁺聚合物凝胶。在高电解质浓度和低Cr³⁺浓度条件下,聚合物分子与Cr³⁺的交联反应主要发生在同一分子内不同支链间,具有“分子内”交联特征。在低电解质浓度和高Cr³⁺浓度条件下,聚合物分子与Cr³⁺的交联反应主要发生在不同分子链间,具有“分子间”交联特征。与相同浓度聚合物溶液相比较,“分子内”聚合物凝胶的表观黏度几乎保持不变,但阻力系数和残余阻力系数却要大得多,且残余阻力系数大于阻力系数,表现出独特的渗流特性。与“分子间”聚合物凝胶相比较,“分子内”聚合物凝胶的分子线团直径较小,但它仍略高于相同浓度聚合物分子线团直径。碱使聚合物分子扩散层厚度减小,分子链卷曲收缩和变粗,分子线团尺寸减小,形成以支状为主、网状为辅的结构形态。表面活性剂使聚合物分子线团稍有减小,结构形态无明显变化。     

Cr~(3+)交联聚合物分子构型及渗流特性

针对油田生产的实际需求,利用理论分析和仪器检测方法,对Cr3+交联聚合物分子构型和渗流特性进行了研究,并对机理进行了分析。结果表明,通过预先改变成胶条件,可以使Cr3+交联聚合物形成不同的分子形态,当低矿化度水配制Cr3+交联聚合物溶液时,交联反应主要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。高矿化度水配制Cr3+交联聚合物溶液时,交联反应主要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,凝胶表观黏度略高于相同浓度的聚合物溶液,但阻力系数和残余阻力系数要比相同浓度的聚合物溶液大得多,且其残余阻力系数大于阻力系数,表现出独特的渗流特性。     

聚合物表面活性剂分子聚集态结构及其对渗流特性影响研究

聚合物表面活性剂(简称聚表剂)兼具高分子与表面活性剂双重特性,本文利用动态光散射仪(DLS)、扫描电镜(SEM)分别研究了4种聚表剂的分子线团尺寸和微观聚集态结构,并通过岩心流动实验考察了溶液浓度、配液用水等对渗流特性的影响。结果表明,与常规聚合物相比,4种类型聚表剂分子均不同程度出现"交联"反应的特征,呈现出"片状-网状"聚集结构。在相同聚表剂类型条件下,聚表剂浓度愈大,其分子越易于产生"交联",溶液阻力系数和残余阻力系数愈大,当浓度为900mg/L时,"炼化Ⅰ型"的FR最大,为280。在实验溶剂水矿化度范围内,矿化度愈高,聚表剂溶液视黏度愈低,越易于产生"分子内交联反应",而且FR和FRR都有不同程度的升高,升幅约为12%～38%。与Na+相比,Ca2+和Mg2+对四种聚表剂溶液阻力系数和残余阻力系数影响较大,更易于使聚表剂发生"分子内交联反应"。     

Cr^3＋交联聚合物分子构型及渗流特性

针对油田生产的实际需求,利用理论分析和仪器检测方法,对Cr^3＋交联聚合物分子构型和渗流特性进行了研究,并对机理进行了分析。结果表明,通过预先改变成胶条件,可以使Cr^3＋交联聚合物形成不同的分子形态,当低矿化度水配制Cr^3＋交联聚合物溶液时,交联反应主要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。高矿化度水配制Cr^3＋交联聚合物溶液时,交联反应主要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,凝胶表观黏度略高于相同浓度的聚合物溶液,但阻力系数和残余阻力系数要比相同浓度的聚合物溶液大得多,且其残余阻力系数大于阻力系数,表现出独特的渗流特性。     

表面活性剂和碱对Cr3+聚丙烯酰胺凝胶成胶效果的影响及作用机理

在三元（或二元）复合驱过程中,调剖剂不可避免与表面活性剂和碱接触,因此碱和表面活性剂 的性能可能会对调剖剂的性能造成影响。室内采用黏度计、动态光散射仪、扫描电镜和驱油实验装置, 研究了碳酸钠、石油磺酸盐和脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚对Cr3+聚合物凝胶调剖剂的黏度、分子聚集体 尺寸、分子聚集体形态和调剖效果的影响。结果表明,石油磺酸盐和脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚对Cr3+ 聚丙烯酰胺凝胶的黏度和分子聚集体尺寸几乎不影响;而Na2CO3的加入使Cr3+聚合物凝胶不成胶,且 Cr3+聚丙烯酰胺凝胶成胶后加入Na2CO3会发生破胶现象,分子聚集体尺寸大幅下降,聚集体形态从大的 团块状变成小的团块状,驱油过程中封堵效果明显变差。进一步分析发现,在碱性条件下,Cr3+聚丙烯 酰胺凝胶难以发生交联反应,即使发生了交联也会发生解交联。     

碱/表面活性剂/聚合物对乳液稳定性的影响

研究了碱/表面活性剂/聚合物对乳液稳定性的影响规律,单一的碱、表面活性剂和聚合物对乳液的稳定性有较大的影响;3种化学剂之间存在明显的协同作用,对乳液的稳定性影响很大。含化学剂的乳液照片验证了多重乳状液的存在。     

Cr3+对碱/表面活性剂/聚合物复合体系性质影响

在由1.4 g/LHPAM、2.5 g/L石油磺酸盐、12 g/L Na2CO3组成的ASP污水溶液中分别加入0、17.5、35、70、140 mg/L(以Cr3 计)醋酸铬,在45℃下考察铬加量对驱油液多项性能的影响.加入铬交联剂使ASP驱油液的表现黏度～放置时间(0～20 h)曲线、界面张力～放置时间曲线、黏度～剪切速率曲线、储能模量～角频率曲线、损耗模量～角频率曲线均整体上移,铬加量越大则上移幅度越大.其中油水界面张力在放置时间≤5天时均在超低值范围(10-3 mN/m),5天后加Cr3 17.5 mg/L的ASP的界面张力低于不加铬的体系.通过～1.27 μm2的均质人造岩心的阻力系数特别是残余阻力系数,随加铬量的增加而大幅度增大.VK=0.89、K≈1.0 μm2的层内非均质人造岩心在水驱后注入ASP时压力升高幅度随加铬量的增大而大幅增大,转水驱后注入压力的下降幅度则相差不多;水驱后注入0.38 PV不加铬和加Cr3 140 mg/L的ASP液,采收率增值分别为29.8%和34.1%,注入0.1 PV无铬ASP 0.18 PV加铬(140 mg/L)ASP 0.1 PV无铬ASP使采收率增值达到39.4%.图5表4参11.     

强碱对聚合物分子线团尺寸、聚集态和渗流特性的影响

采用动态光散射、电镜扫描、黏度和岩心流动实验相结合的方法,研究了强碱质量分数及其添加顺序对三元复合体系中聚合物分子线团尺寸、分子聚集态和渗流特性的影响.结果表明:在聚合物和表面活性剂质量分数相同(近)情况下,随着强碱质量分数的增加,聚合物分子链细化、卷曲、断裂,分子线团尺寸减小,宏观视黏度降低;与先添加聚合物和表面活性剂后添加强碱所得的驱油剂相比,先添加强碱并过滤沉淀物后再加入聚合物和表面活性剂所得驱油剂,其聚合物分子链网络状结构较完整、分子链较粗、分子线团尺寸较大,体系黏度较大、阻力系数和残余阻力系数较小.进一步明确了强碱在三元复合驱提高采收率中的重要作用.     

碱和表面活性剂影响聚合物溶液性质实验研究

在聚合物溶液中添加表面活性剂和碱能够大幅度降低油水界面张力,但表面活性剂和碱的加入会对聚合物分子形态产生影响,进而影响聚合物溶液的流变性和粘弹性,并最终影响驱油效果。通过室内实验和理论分析,就碱和表面活性剂对聚合物分子形态的影响及其作用机理进行了分析。碱与聚合物分子链上部分负电荷中和,使分子链发生蜷缩和粘贴,形成部分"带状"分子结构,导致聚合物溶液粘弹性和流变性变差。     

聚合物／表面活性剂／原油／碱综合作用下的物理化学特性

聚合物、表面活性剂、碱的共同作用,是多年的热门研究课题,它对混合体系性能有着重要影响.本文通过测量混合物溶液电导率和界面张力,深入研究了两种阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和Marlon ARL(MARL)在含有生物聚合物(黄原胶)和碱(NaOH)的溶液中的作用.由于三元复合驱(ASP)是最有前景的提高采收率方法之一,且油水界面张力是化学驱提高采收率最重要的参数之一,针对阿尔及利亚原油的特点,优化出三元复合驱的浓度(质量分数)配方:碱0.007,MARL0.02,聚合物0.002.测量结果显示,不同组分的混合物对电导率和界面张力有重要影响;同时,SDS和MARL两种表面活性剂的协同作用,在很大程度上也会影响三元复合驱和油水体系的电导率和界面张力.     

Cr~(3+)聚合物凝胶与水交替注入调驱作用机理——以渤海LD10-1油田为例

针对渤海LD10-1油藏减缓吸液剖面反转技术需求,通过层内非均质岩心驱替实验,发现Cr~(3+)聚合物凝胶与水交替注入工艺具有较好的增油降水效果,运用并联岩心驱替实验,从驱替过程和驱油效果两方面探讨了交替注入增油机理。结果表明,相比整体凝胶段塞注入工艺,"Cr~(3+)聚合物凝胶+水"交替注入方式具有更好的封堵和驱替效应。凝胶前置段塞对高渗透层实施封堵后,后续水段塞一方面可使弱凝胶分子线团膨胀加强封堵效果,改善后续流体的转向能力,另一方面还可增强驱替效果,减缓吸液剖面反转现象。在实际设计交替轮次数时,应考虑水段塞过多易引起高渗透层突进的问题。     

弱碱三元复合体系各组分作用关系研究

辽河油区锦16块(西)面临油层非均质性严重、采出程度高和含水率高等开发难题,亟待采取提高采收率技术措施.针对油田开发实际需求,在室内实验的基础上,研究了不同类型聚合物和表面活性荆对复合体系粘度和界面张力的影响,并探讨了表面活性剂浓度对三元复合体系溶液的增粘特性,以及碱浓度对三元复合体系溶液粘度和聚合物分子结构的影响,并首次利用界面张力值来评价表面活性剂在天然油砂上的吸附特性.实验结果表明,聚合物添加剂对界面张力存在不利影响,使复合体系的界面张力值升高.表面活性荆分子与聚合物分子链形成络合结构,对三元复合体系溶液具有增粘作用.不同类型表面活性荆在天然油砂上的吸附量存在差异,羧酸盐类表面活性剂在天然油砂上的吸附量最低.     

低渗透油藏Cr~(3+)聚合物凝胶渗流特性及其作用机理

大庆头台油田源13西区块为非均质性较严重的低渗透油藏,综合含水率高,采出程度低,亟待实施大幅度提高采收率技术。以油藏工程、物理化学和高分子材料学理论为指导,以仪器检测、化学分析和物理模拟为技术手段,以大庆头台源13西区块储层和流体为实验对象,开展了Cr~(3+)聚合物凝胶组成优选及其渗流特性实验研究。结果表明:在注入水条件下,与目标油藏储层相适应聚合物相对分子质量应当小于等于800×10~4,聚合物质量浓度应当小于等于900 mg/L;与聚合物溶液相比较,Cr~(3+)聚合物凝胶具有较强黏弹性和液流转向能力,推荐目标油藏交联剂质量浓度ρ_聚:ρ_(Cr~(3+))小于等于180:1;在较高溶剂水矿化度、较低交联剂和聚合物质量浓度条件下,Cr~(3+)与聚合物分子间交联反应以"分子内"交联反应为主,Cr~(3+)聚合物凝胶黏度几乎不增加,但渗流阻力较高,表现出较强液流转向能力     

缔合聚合物在多孔介质中的渗流运移特征

为了探讨缔合聚合物在多孔介质中能否保持较高的有效粘度,并指导其矿场应用,进行了不同类型缔合聚合物溶液性能评价和物理模拟实验。测试了不同类型聚合物在不同的质量浓度和剪切速率条件下的增粘性能,在高质量浓度条件下,缔合聚合物的增粘性较常规驱油用聚合物好,但其表观粘度受剪切速率影响大。在多孔介质中的有效视粘度和渗流运移特征及驱油效果表明,具有超高相对分子质量且分子间存在缔合作用的聚合物表现出了较好的增粘性和在多孔介质中均匀的压力传递特征,其作为驱油剂具有较好的应用前景,而仅靠分子间缔合作用增粘的普通缔合聚合物作为驱油剂的应用有待进一步改进和完善。     

大庆油田三元复合驱液与储层岩心反应性研究

三元复合驱技术能够显著提高石油的采收率,但在生产过程中,三元复合注入液易与储层岩心反应并结垢,造成井下堵塞,采收率降低。因此,研究了三元复合驱液在储层中的溶、运、堵规律。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、偏光显微镜(PM)、环境扫描电镜(ESEM)及X射线能谱仪(EDS)测试手段,分析了大庆油田储层岩心与三元复合驱液作用的反应过程,并通过反应动力学计算得到了相应的Si、Al溶出动力学方程。结果显示,南五区、杏树岗、喇嘛甸岩心碱溶50天后,分别生成钠长石、黝方石、铵长石,Si溶出量约为Al的3~4倍,Al的动力学方程为幂函数形式。建议将强碱物质NaOH改为钾或钙性碱物质。     

锦州9-3油田二元复合体系研究

聚合物+表面活性剂二元复合驱是在三元复合驱基础上,删除碱成分形成的复合驱,可有效避免高浓度碱对地层造成的危害,具有一定实用优势。海上油田绥中36-1减压馏分油芳烃含量高,与其合成的石油磺酸盐与原油配伍性好,界面活性强,适合于无碱复合驱油体系。针对锦州9-3油田条件,通过室内实验优选出适合该地区开发的二元复合体系配方,并对该体系的热稳定性、抗剪切性能、耐盐性能、乳化性能、过滤性、吸附性、注入性能和驱油性能等方面进行评价。研究认为,该配方各方面性能均符合施工要求,适用于海上油田的开发应用。     

Ca2+和Mg2+对Cr3+聚合物凝胶性能影响实验研究

为进一步探究Ca~(2+)和Mg~(2+)对弱凝胶调驱效果的作用机理,针对渤海某油藏地质特征和流体性质,以黏度、黏弹性、阻力系数、残余阻力系数以及采收率为评价指标,从增黏性、抗剪切性、耐温性、黏弹性、渗流特性和调驱效果等方面着手,开展了Ca~(2+)和Mg~(2+)对弱凝胶性能及其调驱效果影响研究。结果表明,与注入水相比,软化水虽然矿化度较高,但其几乎不含Ca~(2+)、Mg~(2+)二价阳离子,利用其所配制Cr~(3+)聚合物凝胶溶液中的聚合物分子链受阳离子影响较小,聚合物分子聚集体尺寸较大,其增黏性、抗剪切性、耐温性、黏弹性、渗流特性和调驱效果均强于注入水配制Cr~(3+)聚合物凝胶。对海上油田注入用水进行软化处理,即除去水中Ca~(2+)和Mg~(2+),有利于改善Cr~(3+)聚合物凝胶调驱效果,进一步提高原油采收率。     

3Cr钢高频焊管性能试验研究

对试制的3Cr钢高频焊管进行了金相分析、力学性能测试、沟槽腐蚀敏感性试验以及常温常压腐蚀试验。结果表明,焊缝金属流线升角及熔合线宽度控制合理,焊缝、热影响区及母材组织均以铁素体和贝氏体为主,且母材组织中有少量M/A组元;管材在具有较高强度的同时具有良好的塑性;焊缝沟槽腐蚀敏感性低于1.3,管体母材常温、常压腐蚀试验,腐蚀速率为0.118 mm/a,腐蚀产物呈颗粒状分布于试样表面。