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.     

交联聚合物溶液的热氧降解研究

交联聚合物溶液(LPS)是一种对多孔介质具有特殊封堵性能的深部调剖剂,在油藏高温条件下,其稳定性对调剖效果具有重要影响.用黏度法、核孔膜过滤和动态光散射(DLS)法,对交联聚合物溶液的热氧降解稳定性和部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)热氧降解后与柠檬酸铝(AlCit)反应所形成的体系的封堵性能及降解机理进行了研究.结果表明,HPAM与交联剂AlCit反应形成的LPS的热稳定性较差,热氧降解作用会使LPS的封堵性变差,封堵能力减弱.HPAM稀溶液在90 ℃下降解不同时间后与AlCit反应,所形成的LPS封堵能力随降解时间的增加而减弱,最终不能对1.2 μm核孔膜形成有效封堵.LPS和HPAM热氧降解后形成的LPS的封堵性能下降的原因是热氧降解使得LPS中交联聚合物线团(LPC)尺寸和HPAM中高分子线团的尺寸变小.     

剪切作用对交联聚合物溶液封堵性能的影响

用核微孔滤膜过滤实验，研究了不同的剪切方法对部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与交联剂柠檬酸铝(AlCit)的交联反应过程、及所形成的交联聚合物溶液(LPS)封堵性能的影响。结果表明，HPAM与AlCit反应所形成的交联聚合物溶液具有一定的抗剪切能力。在较低剪切作用下，其对核孔膜的封堵性能影响较小；高速剪切下，交联聚合物溶液的封堵能力大大降低。岩心孔隙介质对聚合物的吸附滞留和机械剪切作用使交联聚合物溶液的封堵能力降低；岩心渗透率越低、且注入速率越大，这种作用越显著。     

交联聚合物溶液的热稳定性

 采用黏度法、核孔膜过滤和动态光散射(DLS)法, 研究了高相对分子质量、低浓度的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)反应所形成的交联聚合物溶液(LPS)的热稳定性、HPAM降解后与AlCit反应所形成的体系的封堵性能及降解机理. 结果表明, 在较低温度下(40～60℃), HPAM与 AlCit反应所形成的LPS能够长时间地稳定存在, 对1.2μm的核孔膜有很好的封堵效果. 而在较高温度下(70～110℃), 所形成的LPS很快降解, 不能对核孔膜形成有效封堵; 温度越高, 降解速率越快, 对核孔膜的封堵性能越差. LPS高温降解后封堵性能下降的原因是LPS中交联聚合物线团(LPC)尺寸变小, 平均表观流体力学半径从降解前的292nm减小到39.9nm左右. HPAM高温降解后与AlCit反应所形成的交联体系不能对1.2μm的核孔膜产生有效封堵.     

交联聚合物溶液的热氧化及剪切安定性对其封堵性能的影响

 摘要：采用核孔膜过滤和动态光散射(DLS)法,研究了高相对分子质量、低浓度的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)反应所形成的交联聚合物溶液(LPS)的热氧化及剪切安定性对其在油藏深部调剖封堵性能的影响及其原因。结果表明,HPAM与AlCit反应所形成的LPS在90℃下热氧化降解24h后,对0.4 m 和1.2 m核孔膜不能形成有效封堵,降低过膜压力也不能改善其封堵性能。LPS经剪切降解后对1.2 m的核孔膜不能形成有效封堵,但对0.4 m的核孔膜能形成有效封堵;降低过膜压力能够增大对1.2 m核孔膜的封堵性能。LPS中交联聚合物线团(LPC)尺寸变小及HPAM与AlCit之间交联点的破坏分别是热氧化和剪切降解造成封堵性能下降的原因。     

稳定剂对交联聚合物线团形态的影响

采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱法及低压差微孔滤膜法等手段，考察了低浓度下部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)在60℃、m(HPAM)／m(Al^3 )=20、NaCl质量分数2000mg／kg、稳定剂存在下所形成的交联聚合物溶液(LPS)中交联聚合物线团(LPC)的微观形态及其封堵性能。结果表明，加入稳定剂的LPS体系中的基础粒子仍然是纳米尺寸的球形LPC，但稳定剂的种类会影响LPC的尺寸和聚集形态，并有助于改善其封堵效果。在SEM观测LPC形态实验中，在除尘与自然干燥条件下制作干片，同时为更好地观测LPC微观形态，在体系中加入少量NaCl。     

盐度对交联聚合物溶液性质的影响

采用核孔膜过滤和动态光散射手段，研究了盐度对部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)交联反应过程的影响以及所形成的交联聚合物溶液线团(LPC)的大小。结果表明，HPAM与AlCit反应所形成的交联聚合物线团对1．2μm核孔膜的封堵程度与其反应时间有关。随着NaCl含量的增加，交联聚合物溶液(LPS)对1．2μm核孔膜的封堵程度先增加后下降，且存在一最佳值。HPAM与AlCit交联后形成的交联聚合物线团尺寸比相同条件下形成的HPAM线团尺寸小．并随着盐度的增加而减小。     

非离子型Gemini表面活性剂对交联聚合物溶液性质的影响

采用核微孔滤膜过滤实验、落球粘度计及动态光散射法，研究了非离子型Gemini表面活性剂（GS420）对交联聚合物溶液（LPS）的封堵性能、粘度及交联聚合物线团（LPC）大小的影响。结果表明，加入表面活性剂后，LPS体系对核微孔滤膜的封堵性能降低，但是还能对孔径为1．2μm的核孔膜产生封堵。LPS-GS420复合体系的粘度低于不加表面活性剂的LPS溶液的粘度。动态光散射法测得LPS-GS420复合体系中LPC的平均流体力学半径为190nm，比不加表面活性剂的LPS中的LPC的粒径小。     

聚驱污水处理剂对LPS封堵性能的影响

用低压差核孔膜过滤法,研究了聚合物驱常用的几种污水处理剂对LPS封堵性能的影响.结果表明,有机阳离子型的絮凝剂和杀菌剂因与阴离子型的HPAM发生中和作用,占据了AlCit与HPAM反应的交联点,降低了LPC的生成量,进而影响LPS封堵孔径为2.0μm核孔膜的性能;缓蚀阻垢剂中的磷酸根与铝离子发生螯合作用,阻碍了AlCit与HPAM交联生成LPC的反应,严重影响LPS的封堵性能.实际生产中,聚合物驱污水处理剂对LPS封堵性能的影响应视其类型和污水处理后的残留量综合而定.     

油田化学剂对低浓度HPAM／柠檬酸铝体系的影响

用微孔滤膜方法测定了油田用不同类型破乳剂（9种）,絮凝剂（1种）以及缓蚀阻垢剂（3种）对LPS交联体系的影响,LPS体系用HPAM（100mg/kg)和柠檬酸铝（10mg/kg,以Al3 计）在清水中配成,化学剂加量50mg/kg,在60度反应2天后通过平均孔径3um的滤膜,测定累计滤过时间与累计滤过体积关系曲线,以空白LPS和聚合物溶液为参比体系,结果表明,酚醛树脂类嵌段聚醚（破乳剂）和含磷酸基团的缓蚀阻垢剂对LPS影响很大,比结构上分析了造成该影响的原因。     

交联聚合物溶液液流转向作用机理研究

 摘要：用并联岩心驱替实验及毛玻璃可视模型和微观可视模型，研究了部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）与交联剂柠檬酸铝（AlCit）反应所形成的交联聚合物溶液（LPS）在不同孔隙介质中的液流转向作用。结果表明，HPAM与AlCit反应所形成的交联聚合物溶液能够封堵高渗透岩心，使后续注入液转向低渗透的含油层，并将其中的原油采出，起到增加波及体积和提高原油采收率的作用。毛玻璃可视模型可模仿地层孔隙介质，通过它可直观、实时地从宏观上观察水驱过程中的指进、LPS驱过程中的液流转向作用。而通过微观可视模型，可清楚地观察到LPS驱后同向流动的粗细不均匀的孔道中，小孔道中的剩余油减少的现象，比较直观地证明了LPS的液流转向作用。     

预交联聚丙烯酰胺分散体系的制备及封堵特性评价

以高浓度的盐水为分散相,通过分散聚合方法制备了预交联聚丙烯酰胺分散体系（PCPD）,并通过微孔滤膜渗流装置考察了PCPD浓度、交联比、放置温度和盐浓度对该体系封堵性能的影响。结果表明,质量浓度150mg/L的PCPD在压力50kPa下对孔径1.2μm微孔滤膜的封堵效果良好;PCPD的封堵能力与其浓度成正比,与交联比成反比;体系具有良好的稳定性,在45℃下放置30d或者在90℃下放置15d,均可对微孔滤膜形成有效封堵;PCPD具有良好的抗二价盐能力。     

交联聚合物溶液与聚合物溶液的特性差异

采用光学显微摄影、动态光散射和核孔膜过滤等方法，研究了低浓度部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)形成的交联聚合物溶液(LPS)中交联聚合物线团(LPC)的形态、尺寸、变形性等特性。结果表明，LPC与聚合物线团(PC)相比，在形态、尺寸、变形性能等方面存在明显差异。干燥后的LPS样品中，LPC为球形，PC的形状不清晰。低于某一临界质量浓度(0．200～0．300g／1)时，LPC尺寸略小于PC；高于此浓度后，LPC的尺寸始终大于PC。HPAM／AlCit交联体系的临界质量浓度(0．280g／1)略高于聚合物溶液的临界交叠质量浓度(0．250g／1)。由于分子内的交联作用，与PC相比，LPC的剪切变形能力和水化变形能力有限，LPC较强的抗剪切变形特性使其具有特殊的封堵多孔介质的能力。     

二、三类油层新型调剖剂研制

采用反相微乳液聚合制备水溶性交联聚合物调剖剂,研究了该交联聚合物调剖剂分散体系的微球形态、配伍性、封堵性和驱油性能.实验结果表明:合成的调剖剂能够溶于油田污水,不出现絮凝现象;室温水化30d后,调剖剂粒径由水化前的10 ～ 40 nm增至几微米;可对3.0 μm的纤维素酯滤膜形成有效封堵,且微孔滤膜封堵性能随水化时间增加而加强,随矿化度的增加逐渐降低;岩心实验表明,交联聚合物调剖剂能够进入低渗岩心深部,具有良好的注入性能和封堵性能,岩心驱油效果显示交联聚合物调剖剂能够较好地提高采收率,可将模拟油采收率在水驱基础上提高7.3％,在聚驱基础上提高5.3％.     

多孔介质表面润湿性对交联聚合物溶液封堵性质的影响

 采用毛玻璃模型、砂填充管和人造岩心封堵实验,研究了多孔介质的表面润湿性对交联聚合物溶液（LPS）封堵性能的影响。结果表明,未经甲基硅油处理的毛玻璃模型注入4.5V_p（V_p—孔隙体积）的LPS后,体系压力明显上升,达到120kPa左右;经甲基硅油处理的毛玻璃模型注入10 V_p的LPS后,体系压力始终保持在比较低的水平（6~8kPa）。未经甲基硅油处理的填充砂管注入40 V_p的LPS后,体系压力达70kPa左右;经甲基硅油处理过的填充砂管注入80 V_p的LPS后,体系压力只达到18kPa,没有明显上升。岩心并联实验中,甲基硅油处理过岩心与未经甲基硅油处理的岩心相比, 注水时的出口液体流量明显降低, 但注LPS后的出口液体流量明显增加。这表明LPS具有选择性封堵性质,即易于封堵水润湿的多孔介质,而难于封堵油润湿的多孔介质。     

预交联聚丙烯酰胺分散体系的制备及封堵性能

 摘要：采用水介质分散聚合方法制备了预交联聚丙烯酰胺分散体系(PCPD),对其基本物性及微观形态进行了观测。采用微孔滤膜过滤方法考察了PCPD浓度、放置时间、温度、盐的种类和浓度等因素对其封堵性能的影响。结果表明,PCPD中交联聚合物线团尺寸为100~300 nm;质量浓度为100 mg/L的PCPD在50 kPa压力下可对1.2 μm的混合纤维素酯膜形成有效封堵。随着PCPD质量浓度的增加,单位体积内交联聚合物分子数目逐渐增多,封堵能力逐渐增强;PCPD的封堵能力随放置时间的延长略有降低;在较高的温度下,预交联聚丙烯酰胺易发生降解,封堵能力下降;PCPD具有很好的抗一价盐的能力。     

部分水解聚丙烯酰胺水动力学尺寸测定的影响因素分析及其应用

应用微孔滤膜法对部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)水动力学尺寸进行测定。考察过滤压力、HPAM质量浓度、HPAM相对分子质量、配液用水及机械剪切作用等因素对HPAM水动力学尺寸的影响。实验结果表明,当过滤压力为0.08 MPa时,随HPAM相对分子质量的增大,HPAM质量浓度的增加,HPAM水动力学尺寸增大;配液用水矿化度越高,HPAM水动力学尺寸越小;当HPAM质量浓度较低时,机械剪切作用对于HPAM水动力学尺寸降低的影响尤为明显。水动力学尺寸可作为判断驱油体系与孔喉匹配性的基础,指导油田聚合物驱方案的优化设计。     

复合交联体系调堵剂配方的室内研究

通过室内实验研究,提出了HPAM/Cr3 /酚/醛复合交联体系的调堵剂配方,并对复合交联聚合物体系成胶性能及影响因素进行评价和分析。实验结果表明,HPAM/Cr3 /酚/醛复合交联体系配方中HPAM的用量为0.4%,聚铬比为20:1~25:1,复合醛为0.2~0.3%,多羟基酚的加量为0.002%~0.005%,60℃时成胶时间约为22h,形成的调堵剂其抗温性能、凝胶强度、封堵效果明显优于单一交联体系配方。     

大庆油田二类油层交联聚合物微球调剖剂性能

为研究交联聚合物微球在大庆油田二类油层的适应性,利用扫描电镜和微孔滤膜实验研究了交联聚合物微球的颗粒微观形态和封堵性能,通过岩心流动和驱油实验评价了交联聚合物在天然岩心中的流动性能及驱油效果.结果表明:交联聚合物微球在水溶液中可形成较为规整的球形颗粒,且多数微球粒子尺寸小于1.0 μm;交联聚合物微球的封堵性能明显好于“中分”聚合物溶液,交联聚合物微球水化2～3d,其封堵性能最佳;无机盐使交联聚合物微球的封堵性能降低;交联聚合物微球可以进入孔道内部并封堵,能有效提高注入水的波及体积,降低非均质性,提高原油采收率.     

低浓度HPAM／A1Cit体系的评价及其成胶性能影响因素研究

分别用粘度法和微孔滤膜法研究了部分水解聚丙烯酰胺／柠檬酸铝交联体系(CDG)的形成,并用微孔滤膜法研究了多元醇类物质、酚类物质、油田用缓蚀阻垢剂及油田回注水对CDG交联体系的影响。结果表明,粘度法不能用于评价低浓度的CDG体系交联情况,但可用微孔滤膜法评价;多元醇对CDG体系基本无影响;微量的酚类物质会严重影响交联聚合物的形成;舍磷酸基团的缓蚀阻垢剂对CDG的影响很大;改变交联比,可以用油田回注水配制CIDG体系,最佳交联比为10：l。