TS型抗盐聚合物溶液黏度特性及驱油效果

为研究适合大庆油田二、三类油层聚驱用的抗盐聚合物,利用剪切黏度和拉伸黏度方法,研究了TS型抗盐聚合物的黏度特性及构成,并分析了TS抗盐聚合物驱油效果的影响因素。结果表明:3种TS型抗盐聚合物视黏度是普通中分聚合物的2倍以上; TS0489型抗盐聚合物的本体黏度最低,其缔合黏度占体系黏度的比例高达70%; TS1110型抗盐聚合物的本体黏度最高,其缔合黏度占体系黏度的比例仅为27%;不同TS型抗盐聚合物的抗盐黏度保留率超过普通中分聚合物的2倍; TS型抗盐聚合物在二、三类油层天然岩心中的拉伸应变范围内,其拉伸黏度处于快速上升期间,且不同TS型聚合物拉伸黏度均明显高于普通中分聚合物; TS1110型抗盐聚合物的注入压力和采收率最高,其注入压力是普通中分聚合物的4倍,采收率是普通中分聚合物的1. 6倍。     

高浓度聚合物体系稳定性及驱油效果评价

高浓度聚合物驱油技术是一种新型的大幅度提高原油采收率的方法,但是高浓度聚合物体系的黏度稳定性及体系的驱油效果是目前矿场需要了解的问题。在室内试验的基础上,进行了高浓度聚合物体系黏度稳定性评价,并对体系的浓度和相对分子质量对驱油效果的影响进行研究。试验表明:时间对体系黏度有一定影响,而且随着体系浓度的增加,时间对体系黏度的影响逐渐减小;在剪切速率和剪切时间分别一定的条件下,体系的降解率随着相对分子质量的增加而降低,随体系浓度的增加而增加,但是高浓度体系的保留黏度大;聚合物浓度越高、相对分子质量越高,驱油效果越好。     

疏水缔合聚合物溶液性质的耗散颗粒动力学模拟

本文利用耗散颗粒动力学模拟方法,研究了疏水缔合聚合物溶液黏度随浓度、温度、剪切程度等条件的变化,并模拟了聚合物在油水体系中的聚集行为。研究发现,疏水缔合聚合物在溶液中表现出类似表面活性剂的聚集行为,其黏度随外界影响因素变化主要是由于溶液中聚合物聚集结构的转变。聚合物浓度较低时,聚合物主要以分子内缔合作用为主;随着浓度的增加,产生分子间缔合,并逐步形成相互交联的空间网络,水珠子的扩散率逐渐变小,体系黏度增加。当温度较低时,体系呈现较多柱状聚集结构,黏度较高;随着模拟温度升高,尺寸较大的棒状聚集体转变为球状聚集体,水珠子扩散率不断增加,体系黏度逐渐降低。随着体系剪切速率的提高,聚合物分子在受力方向上取向趋于一致,分子间缠绕和缔合程度减轻,水珠子扩散率急剧增加,体系黏度降低。另外,疏水缔合聚合物易吸附于油水界面,对油水体系的乳化和相转变产生一定影响。     

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     

功能型聚合物室内评价研究

杏北开发区聚合物驱注人体系受污水水质、细菌等因素影响,溶液注入浓度达到1 200 mg/L左右,聚合物用量大,成本高.为了进一步提高聚驱开发效果,开展了中科院化学所研制的10203-Ⅱ功能型聚合物的室内评价研究工作,从聚合物分子结构、聚合物理化性能指标、聚合物黏度浓度曲线、聚合物黏度稳定性、聚合物抗剪切性能、聚合物流变特性和室内驱油效果这七个方面进行分析,从而了解其性能指标的情况.通过对10203-Ⅱ功能型聚合物及3 500万聚合物的对比评价表明,功能型聚合物具有自组装、自交联、自带活性、抗盐、抗菌等特点,其分子量仅为1 000万左右,与普通聚合物相比,相同配制浓度条件下,具有较高的体系黏度,总体驱油效果好于3 500万聚合物,为功能型聚合物驱的投产提供了室内理论依据.     

Ca~(2+)与Mg~(2+)对聚合物黏度影响及其增黏方法

大庆油田长垣西区注入污水中Ca~(2+)与Mg~(2+)质量浓度较高,导致聚驱效果不理想。研究了高质量浓度Ca~(2+)与Mg~(2+)污水对聚合物体系黏度的影响,提出了草酸作为Ca~(2+)、Mg~(2+)络合剂提高聚合物体系黏度的方法。结果表明:与长垣北区注入水相比,长垣西区注入Ca~(2+)、Mg~(2+)质量浓度较高,接近前者5倍;长垣西区污水配制的聚合物溶液黏度较低,与北区污水配聚相比黏度损失近26.3%;通过向溶液中添加适量草酸可以有效改善聚合物溶液性能;当络合剂与二价离子摩尔浓度比略大于1:1时,化学驱采收率增幅最大,与不添加络合剂聚合物体系相比提高了5.3%。     

疏水缔合聚丙烯酰胺与黏弹性表面活性剂的相互作用

借助黏度法、表面张力法、荧光光谱法研究了疏水缔合聚丙烯酰胺AP-P5与黏弹性表面活性剂VES的相互作用。实验结果表明,AP-P5与VES存在显著的相互作用,对AP-P5-VES二元体系的表观黏度、表面张力影响较大。随VES质量浓度的增大,二元体系的表观黏度快速升高后急剧降低再稳步升高。当VES的质量浓度达到一定值时,二元体系的表观黏度开始高于单一聚合物的表观黏度。与单独的表面活性剂溶液相比,随VES质量浓度的增大,AP-P5-VES二元体系的表面张力先低后高,最后趋于一致。VES与AP-P5的相互作用机理与表面活性剂的自组装形态密切相关。当表面活性剂以单分子形态或球状胶束存在时,它与聚合物的疏水基团形成混合胶束;当表面活性剂以棒状胶束形态存在时,它与聚合物缔合形成混合的超分子网络结构。     

稠油油藏污水活性碱/聚二元复合驱室内试验研究

羊三木油田碱/ 聚驱先导试验存在现场污水配制碱/ 聚二元复合驱体系时出现结垢堵塞地面管线、聚合物严重降解等问题，为此开展了污水配制新型碱/ 聚合物二元复合驱体系研究。采用抗钙镁结垢能力强、降低界面张力幅度大的活性碱与污水聚合物匹配，分析在污水配制条件下，不同碱型与聚合物匹配的驱油能力，以及在原油黏度高达530 mPa·s 时能否继续开展二元复合驱的问题。研究结果表明 :原油黏度为530 mPa·s，污水配制活性碱/ 聚合物二元复合体系溶液黏度为45 mPa·s 时，油水界面张力达到10－3 数量级，活性碱/ 聚合物二元复合驱比纯水驱提高采收率17% 以上；在原油黏度确定及油水界面张力已降至超低值时，超过碱/ 聚二元体系溶液浓度技术临界点后，即使继续增加溶液黏度，采收率也不会大幅度增加。该研究为普通稠油油藏注水开发后期化学驱提高采收率提供了新型有效的技术手段。     

聚合物对W/O乳状液稳定性的影响规律研究

根据孤岛聚合物驱现场采出液特征,室内模拟配制了W/O乳状液,研究了聚合物对乳状液表观黏度、液滴直径及油水界面黏弹性质的影响规律.结果表明,采出液中的残留聚合物可显著提高乳状液的表观黏度,当聚合物浓度为400 mg/L时,乳状液黏度达到极大值;大于400 mg/L时,乳状液的黏度不再增大.聚合物浓度增大使W/O乳状液的水珠粒径减小、分布集中;聚合物浓度大于300 mg/L时,水珠粒径基本不变.聚合物可改变油水界面膜的流变性,增强油/水界面的黏弹性模量和复数黏度,增大界面膜的强度,增加乳状液的稳定性.以上效应导致含聚合物的采出液乳化更加稳定,破乳更加困难.     

聚合物溶液黏弹性实验

2500万分子量抗盐聚合物溶液提高单位浓度时,黏度提高值在浓度为3000和4500 mg/L处出现峰值,即在此两点处黏度出现了突变;弹性提高值在浓度为2000、3000和4500 mg/L处出现峰值,即在这三个点处弹性出现了突变.同样剪切条件下,2500万分子量抗盐聚合物溶液浓度不变,随剪切时间增加,溶液黏度的降解率增加,保留黏度减小;剪切时间较短时,不同浓度聚合物溶液随着剪切时间的增加,体系浓度越大,黏度降解率越小,保留黏度越大.     

聚丙烯酰胺及其共聚物水溶液拉伸流变行为研究

拉伸黏度是决定聚合物驱替液驱油效率最重要的参数之一。采用CaBER1型拉伸流变仪和RS600流变仪测定了聚丙烯酰胺及其共聚物的拉伸黏度和流变行为,研究了聚合物的链结构对其溶液的拉伸黏度和流变行为的影响。结果表明,聚合物溶液的拉伸黏度要比相同应变速率条件下的剪切黏度高3个数量级以上,并且随着应变增加而增加、应变速率的增加而减小。在相同浓度时具有梳形结构的聚丙烯酰胺共聚物的拉伸黏度要远大于部分水解聚丙烯酰胺均聚物的拉伸黏度;在相同剪切黏度条件下,前者的拉伸黏度是后者的3～5倍,弹性模量相差1.8倍。随着浓度的增加,二者的拉伸黏度均显著增加。     

大庆油田二元、三元复合驱油体系的研究

根据提高石油采收率的需要,筛选确定了适合于大庆油田的驱油用表面活性剂,通过考察表面活性剂浓度、牺牲剂浓度、聚合物浓度等对驱油体系界面活性及黏度的影响,得到了适合大庆油田的SP二元、ASP三元驱油体系,对该二元和三元体系的驱油性能进行了研究.实验结果表明:SP二元体系、ASP三元体系与原油间的界面张力均随表面活性剂浓度的增加先降低后缓慢上升,且都可达到10-3级超低界面张力;磷酸钠浓度在0g/L～6 g/L之间变化时,随着浓度的增加,体系黏度略有下降,油水问界面张力先下降后上升.且在浓度2 g/L时最低;随聚合物溶液浓度增加,体系黏度均增大,在相同聚合物浓度下,SP二元体系黏度明显高于ASP三元体系.驱油实验结果表明,所选择的十种驱油体系中二元体系的驱油效果好于三元体系,弱碱三元体系的驱油效果好于强碱三元体系;加入牺牲剂的驱油体系的驱油效果与不加牺牲剂相差不多,但可以降低活性剂用量30%～50%.现场试验结果表明应用二元体系驱油的采出井检泵周期明显高于三元采出井检泵周期,节约了作业成本.     

聚合物驱用复合离子调剖剂HN-3性能研究

为了抑制聚合物驱过程中聚合物的窜流,研制了一种用于河南油田聚合物驱技术的复合离子调剖剂HN-3(由400~800 mg/L复合离子聚合物ZN930和40~80 mg/L有机铬交联剂DT862组成),考察了ZN930与聚合物驱用聚合物的配伍性和成胶性差异,研究了ZN930浓度、DT862浓度和剪切等因素对成胶性能的影响,以及HN-3在多孔介质中的注入性和封堵性。结果表明,ZN930与聚合物驱单元用聚合物配伍性好,混合后油藏温度下(50℃)放置90 d未发生分层或沉淀,且老化后的黏度略高于混合初始黏度;同等聚合物浓度下成胶性能优于相当或略高相对分子质量的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM);油藏条件下浓度为400~800 mg/L的ZN930和40~80 mg/L的DT862复配能形成性能良好的凝胶并在180 d以上不破胶,说明调剖剂成胶后具有良好的稳定性;随着注入速率的增加,交联体系初始黏度和成胶黏度均有不同程度的下降,且成胶时间有所延长;当注入速率达1200 m L/h时,剪切后的体系几乎不能成胶,故在现场应用中应尽量控制地面设备对交联体系的剪切。与相同浓度(1000 mg/L)的聚合物3630S、MO-4000、1285溶液相比,在相同注入速率下HN-3具有良好的注入性,且在多孔介质中封堵效率大于90%,成胶黏度40~1500 m Pa·s可控。     

聚合物表面活性剂在超长填砂管中的动态性能评价

为了研究功能型聚合物表面活性剂(BI型)在多孔介质长距离运移过程中的性能变化规律,采用自行设计建立的一套30 m长物理填砂模型进行了聚合物表面活性剂室内物理模拟驱油实验,研究了聚合物表面活性剂在长距离运移条件下的流度控制能力和压力、黏度、浓度及乳化效果的动态变化规律。研究结果表明,BI型聚合物表面活性剂可显著改善流度,提高渗流阻力,采出程度在水驱43.12%的基础上提高20.85%,总采出程度达63.97%。聚合物表面活性剂体系在模型中的有效作用距离约为注采端距离的2/3,20 m之后体系黏度和组分浓度降低到较低水平,压力较水驱阶段无明显提升。聚合物表面活性剂溶液具备较强的乳化原油能力,在模型中可形成乳化带,并随着注入向深部推进;形成的乳状液在约20 m处破乳,在模型后1/3距离不能再乳化。     

聚合物在多孔介质中的流变性研究

聚合物溶液的黏度是油藏方案设计、动态预测和数值模拟中最为重要的输入参数。其中,聚合物的宏观黏度与聚合物经过多孔介质后的剪切黏度具有很大差异。为了进一步完善聚合物驱设计过程中的黏度,采用室内物理模拟方法,利用岩心驱替装置系统分析了不同渗透率、不同质量浓度聚合物的剪切流变性。结果表明,聚合物经过多孔介质剪切后表观黏度均下降,随着岩心渗透率降低,黏度降解的程度增加,黏度损失率均随岩心渗透率的增大而减小。相同渗透率条件下,随着质量浓度的增加,聚合物溶液剪切后表观黏度升高。当聚合物质量浓度低时,黏度剪切降解对渗透率不敏感,随着质量浓度的增加,黏度损失率增加,黏度与剪切次数呈衰减趋势。      

含聚污水配制稀释聚合物的可行性

为研究大庆油田聚合物驱油过程中含聚污水配制聚合物体系的可行性,通过配制等浓度的驱油体系,对体系的黏度和抗剪切性能、黏弹性、稳定性、分子线团尺寸等性能参数进行测定,在此基础上进行了注入能力和驱油效果评价。结果表明：不同水质配制稀释聚合物体系的聚合物性能、注入能力和驱油效果为：清水配制、深处理污水稀释体系均优于聚合物浓度为0 的污水配制、稀释体系和用生化水配制、稀释体系;在配制浓度相同的条件下,聚合物溶液体系的性能随配液污水中聚合物浓度升高而增强,污水中的残余聚合物具有良好的增黏性。含聚污水配制稀释聚合物在大庆油田具有广泛的适用性,针对大庆油田二类油层,在综合考虑聚合物溶液的注入能力和驱替效果的前提下,建议采用含聚合物浓度为200率400 mg/L的物化污水配制、稀释聚合物体系,能够在等聚合物干粉用量条件下实现最佳的综合利益。     

二元驱后应用活性聚合物进一步提高原油采收率

通过对活性聚合物APA-1的界面活性、乳化能力、抗剪切能力、黏弹性和驱油能力等方面的测试,探索了二元驱后应用活性聚合物APA-1进一步提高原油采收率的可行性。结果表明,活性聚合物具有比普通高相对分子质量（2500万）聚合物BH更高的增黏特性和抗钙镁离子能力,乳化增油能力更为突出,浓度为1000 mg/L的活性聚合物溶液在存放30 d后的黏度可达220 mPa·s;在钙镁离子浓度为190 mg/L时,浓度为1500 mg/L的活性聚合物溶液的黏度仍有80 mPa·s;浓度1000~1200 mg/L的活性聚合物乳化体系在放置6 h后与油完全乳化,没有水析出,性能明显优于单纯聚合物体系和二元驱体系。室内岩心驱替实验结果表明,二元驱油体系在岩心渗流过程中出现乳化的时机较早,与其相比,活性聚合物驱油体系具有显著的后程乳化特征。在二元驱的基础上,能进一步提高采收率5%~10%。     

黏土-聚合物复合冻胶调堵体系研究

借助黏土胶驱油剂的使用方法,研制了黏土-聚合物铬冻胶体系。考察了黏土的加入对聚合物铬冻胶强度和封堵性能的影响。结果表明,黏土的加入可以在一定程度上增加聚合物冻胶的黏度;会增加聚合物冻胶的强度,且随黏土浓度的增加,冻胶强度先增加后减小,在2%时达到最大;黏土-聚合物冻胶体系的封堵强度和耐冲刷性远高于聚合物冻胶体系,其中封堵强度高于聚合物冻胶体系的强度的1.2倍,尤其是针对大孔道的封堵;分析认为,黏土-聚合物冻胶体系除了聚合物冻胶本身的封堵作用外,还能通过形成结构、偶合、架桥、吸附膜等机理起封堵作用;在封堵大孔道方面,黏土-聚合物冻胶体系相比聚合物冻胶体系有较大优势,具有较好的应用前景。     

无规微支化微交联缔合聚合物的合成及性能评价

为了提高聚丙烯酰胺驱油剂的耐温抗盐性能,采用分子结构设计思路,从高分子的一级、二级结构入手对 聚合物结构进行设计,对高分子的高级结构、分子链聚集状态进行分析整合,以AM、AMPS为主要单体,引入自 制的疏水单体和枝化单体合成了一种无规微支化微交联缔合聚合物,采用正交试验方法研究了AM与AMPS物 质的量比、支化单体加量、疏水单体加量、pH值和引发温度对聚合物黏度的影响,并研究了该聚合物的耐温抗盐 性能。研究结果表明,各因素对聚合物黏度影响的主次关系为：支化单体加量＞疏水单体加量＞AM/AMPS配比 ＞体系pH值＞引发温度。当AM、AMPS物质的量比为5∶1,支化单体加量为0.5‰,疏水单体加量为1‰,体系 pH值为7,引发温度为2 ℃时合成聚合物溶液具有最高的黏度。合成的无规微支化微交联缔合聚合物具有较高 的特性黏数（2868 mL/g）、更低的不溶物含量（0.12%）、更高的聚合物黏度、更优异的热稳定性能,在矿化度40 000 mg/L、95 ℃高温老化180 d 后,质量浓度为1500 mg/L 的聚合物溶液黏度为12.8 mPa·s,黏度保留率可达到 85%以上。老化后无规微支化微交联缔合聚合物溶液仍可满足驱油剂对驱油黏度要求,聚合物溶液在地层具有 较优异的长期稳定性。     

海上稠油油藏用自增稠聚合物的室内性能评价

针对海上稠油油藏用常规聚合物的使用浓度高、黏度损失大、稳定性差等问题,研究了一种盐敏自增稠聚合物YMZC在不同矿化度下的溶解性、在不同条件(矿化度、聚合物浓度、温度和剪切作用)的增黏效果、封堵性能和提高采收率效果,并采用环境扫描电镜(ESEM)直观地探究该体系增稠机理。研究表明,当矿化度为40000数80000 mg/L,聚合物浓度为2500数4000 mg/L,温度为20数80℃时,聚合物增稠效果显著,黏度能够从初始的55 mPa·s左右增至300数2500 mPa·s,并且可以保持较长时间的稳定性。岩心物理模拟实验表明,该体系耐剪切性能优良且具有较强的可逆性;在最优调驱方案条件下,该体系实现采收率增值13.3(OOIP)%,提高采收率效果显著,具有广阔的应用前景。图9表1参22