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.     

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。     

交联聚合物溶液的剪切稳定性

采用核孔膜过滤和动态光散射法,研究了高相对分子质量低浓度的部分水解聚丙烯酰胺与柠檬酸铝反应所形成的交联聚合物溶液的剪切稳定性及降解机理.结果表明,随着剪切速率的增加,交联聚合物溶液对孔径为1.2μm的核孔膜的封堵能力降低,但仍能对孔径为0.4μm的核孔膜形成有效封堵.交联聚合物溶液受剪切作用后封堵性能下降的原因是体系中的交联聚合物线团粒径和部分水解聚丙烯酰胺分子线团粒径受剪切作用后变小,不能对核孔膜形成有效封堵.     

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。     

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。     

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。     

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.     

评价低浓度交联聚合物的新方法

提出了一种快速有效评价交联聚合物溶液(LPS)的新方法,即用微孔滤膜模拟油藏的微孔介质,以LPS通过微孔滤膜的能力对其形成机理及封堵性能进行评价。考察了在聚铝比确定的情况下,HPAM的相对分子量以及矿化度对LPS封堵性能的影响。结果表明,随着HPAM的相对分子质量的增大,HPAM与柠檬酸铝AlCit反应的时间增加;不含有电解质同样可以对多孔介质形成有效封堵,但其封堵效果与含有适量电解质的LPS体系相比较差;LPS对微孔滤膜的封堵程度随反应时间的增加而增加,当达到一定反应时间后体系趋于稳定。     

聚合物分子尺寸与砾岩油藏孔喉匹配关系

采用核孔膜过滤实验,研究了部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）分子线团半径与核孔膜孔喉直径以及砾岩油藏孔喉的匹配关系。通过对聚合物溶液过滤后核孔膜的过滤速率、质量浓度及黏度的分析可知,分子质量小于3.57×107Dalton的HPAM能够顺利通过孔喉直径大于0.70μm的核孔膜,但在孔喉直径小于0.70μm的核孔膜上产生明显滞留。随着HPAM分子质量的增加,聚合物溶液的过滤速率降低,且更易于发生分子滞留。分子质量小于3.57×107Dalton的聚合物均不会对渗透率大于55.4×10-3μm2的砾岩油藏造成严重堵塞。HPAM的分子线团半径与核孔膜孔喉直径的匹配关系对研究其与砾岩油藏孔喉的匹配关系具有一定的指导意义。     

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。     

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。     

聚驱后残留聚合物对提高采收率的影响

聚驱后残留的聚合物对进一步提高采收率存在着影响。通过工业化注聚区块和取心井岩样资料,分析了油层中残留聚合物的分布特征,在此基础上利用物理模拟实验研究了残留聚合物在平面上的分布特征及聚合物残留量对进一步提高采收率方法的影响。结果表明:聚驱后仍有60%的聚合物残留在地下,强水洗段残留聚合物较少,中弱水洗段较多;后续水驱段塞越小,岩心中残留的聚合物越多,对聚驱后二元复合驱进一步提高采收率的辅助作用越强,聚合物协同二元体系更好地封堵了高渗层,由此扩大了波及体积,进一步提高了聚驱后采收率。     

基于地质模型的聚合物驱控制程度计算方法

聚合物驱控制程度对于聚合物驱的层系组合方式、井距大小、注入参数的设计起着至关重要的作用,其准确性直接影响到开发方案编制,进而影响聚合物驱的开发效果。随着油田开发过程中室内试验和矿场监测工作的进行,精细油藏描述和聚合物驱等多学科油藏研究的深入,聚合物驱控制程度的计算精度进一步提高。以矿场计算方法为基础,利用三维地质模型能够描述砂体平面和纵向上变化的特点,统计模型油层中聚合物溶液波及的网格体积占总网格体积的比例,实现了聚合物驱控制程度的精确计算。     

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。     

弱凝胶调驱体系在岩心试验中的行为特性研究

弱凝胶调驱技术指采用接近聚合物驱的溶液浓度,加入少量延缓交联型交联剂,使之在地层内产生缓慢、轻度交联,在某种程度上可看作是将聚合物驱和调剖有机结合的总体技术。研究了弱凝胶在常规岩心中的行为特性,包括已形成的弱凝胶在岩心中的运移行为、弱凝胶在岩心中形成后水驱的行为、弱凝胶选择性调驱作用及双管驱替的整体效果。试验结果表明:弱凝胶在岩心中可发生运移;弱凝胶调驱剂具有较好的渗透率选择性,即优先进入高渗透的大孔道,进入低渗透部位则很少;弱凝胶调驱措施有较好的提高采收率效果。