污水配制的有机醛R交联HPAM微凝胶体系研究

系统地研究了用污水配制的有机醛R交联聚合物微凝胶体系的配方和性能。所用聚合物为M=2.0×107、水解度23%的商品HPAM,交联剂有机醛R为苯酚 甲醛预缩聚物,工业品,用TDS=5004mg/L、pH=9.1的油田污水配液,成胶溶液含溶解氧<1mg/L,加有稳定剂100mg/L。研究结果表明:聚合物浓度150～400mg/L、交联剂浓度150mg/的成胶溶液,80℃下的成胶时间为20～4d,生成的微凝胶在30℃、7.34s-1下的粘度为30～170mPa·s,在80℃老化100～150d后略有升高,200d后仅有极轻微的下降;当交联剂浓度为150mg/L时,体系中聚合物的临界成胶浓度为150mg/L,而当聚合物浓度为400mg/L时,交联剂的临界成胶浓度为50mg/L;降低溶解氧含量或增大稳定剂加量可使成胶时间缩短、微凝胶粘度升高,长期稳定性改善;随温度升高(75→90℃)同一成胶溶液的成胶时间缩短,微凝胶粘度则相差不大;随TDS增大(360→1.0×105mg/L),同一成胶溶液的成胶时间缩短,微凝胶粘度略有升高。因此,该微凝胶体系浓度低、耐温(90℃),抗盐(1.0×105mg/L),长期稳定性好,在高温高盐油藏提高采收率中有良好应用前景。表5参7。     

高浅北区交联聚合物调驱体系配方改进

胜利高浅北区油田采出水矿化度低（1．6g／L）,用采出水（污水）配制的聚合物／铬地下成胶调驱体系不易成胶,因而对配方进行了改进。基础实验体系含聚合物2g／L、铬交联剂0．8g／L,用敞口容器中冷却至室温的污水配制,在65℃密闭反应72小时后测定65℃、7 1／s黏度,据以选择新配方。使基础实验体系成胶的氯化钠加量≥5g／L。在多种无机盐中,只有硫酸钠能有效促进该体系成胶,适宜加量为400mg／L,体系黏度可达281．8mPa&#183;s,且不必改变铬交联剂用量。但使用新鲜的热污水（40--45℃）配制的加硫酸钠体系,交联成胶性能仍较差,另加入对苯二酚作稳定剂,加量200mg／L时体系黏度即达到281．5mPa&#183;s。此改进的体系已在高浅北交联聚合物调驱先导性试验区投入应用,自2006年5月至2007年6月底,在高106．7井累计注入1．1&#215;10^5m^3,对应油井增产效果显署。图3表3参7。     

影响弱凝胶体系成胶规律的因素

以聚丙烯酰胺HPAM／Cr3+为例研究了影响弱凝胶体系成胶规律的因素。聚合物的生产工艺或杂质含量对体系的成胶影响很大;提高聚合物浓度、降低聚合物／交联剂质量比,有利于提高体系的成胶速度和成胶强度;适当的矿化度可促进聚合物体系的交联;在45-75℃范围内体系在一定条件下均能稳定成胶;弱凝胶具有一定耐低速剪切能力。用大庆助剂厂生产的聚合物,在聚合物浓度为400mg／L、聚合物／交联剂质量比为201,体系矿化度为2000mg／L,地层温度为65℃的条件下,可形成弱凝胶。     

抗温疏水缔合聚合物弱凝胶调驱剂室内研究

针对新疆石南4井区三工河组油藏，在84℃考察了组分用量对有机交联疏水缔合聚合物AP-P4弱凝胶成胶性能，主要是48小时表观黏度的影响。成胶液用矿化度9．34g／L、含Ca^2＋336mg／L、含Mg^2＋174m／L的该油藏注入水配制。得到的基础配方为：AP—P41500～1800nag／L＋乌洛托品350mg／L＋苯酚300mg／L＋间苯二酚40mg/L，加入间苯二酚可缩短成胶时间。聚合物浓度为1500和1800mg／L的成胶液，在84℃放置15～30天后黏度达到最高，180天后黏度为最高值的1／2左右，且不脱水；强力剪切不影响成胶后的黏度及其老化稳定性；在岩心内成胶并在84℃老化180天后，岩心渗透率仅略有增大。注入0.3和0．5PV成胶液使水驱后岩心的采收率分别增加24．77％和34．9l％，如弱凝胶注入后在岩心内在84℃老化180天，则采收率增值略有增大，分别增加27．18％和36．45％。该弱凝胶在多孔介质内有良好的高温老化稳定性。图2表4参1。     

用于胜利高温高盐油藏的聚合物弱凝胶

为满足胜利油田高温高盐及多含高渗透条带油藏提高采收率的需要，研制了可流动的铬凝胶。用矿化度19334mg／L的模拟地层水稀释5000mg／L的聚合物母液，与交联剂以20：1质量比混合，得到成胶溶液，各项测试温度为80℃。铝交联剂Tiorco677N与胜利油田现用6种高分子量聚合物均不能形成好凝胶；铬交联剂Water-Cut684与其中2种能形成好凝胶。聚合物MO-4000在溶液浓度≥600mg／L时可与Water-Cut684形成转变压力〉34．5KPa的凝胶。1200mg／LMO-4000的铬凝胶在K=1．5μm^2填砂管中RF为273，RRF为200。在5μm^2和1．5um^2填砂管组成的并联模型上，水驱采收率为43．4％，聚合物驱（恒聚聚合物，1500mg／L，0．3PV）＋后续水驱提高采收率9．9％。而凝胶（1200mg／LMO-4000，聚交比20：1，0．3PV）＋后续水驱则提高采收率17．6％。高、低渗单岩心的采收率曲线和含水曲线表明，凝胶优先进入水驱后的高渗岩心而使后续注入液转向进入低渗岩心。该凝胶已用于胜二区沙二1～2单元6注13采先导试驱区，注凝肢作业目前已经开始。图6表2参6。     

耐温耐盐微凝胶JTY-Ⅱ的研制

针对胜利现河油田河11块油藏条件(温度≤110℃,地层水矿化度≤4.0×104mg/L,高钙镁),研制了聚合物水基微凝胶调驱剂JTY Ⅱ。所用聚合物为疏水化聚丙烯酰胺,交联剂为带碳环或杂环的有机物与带多配体含锆离子的无机物的复配物,用矿化度4.0×104mg/L、Ca2++Mg2+7.0×103mg/L的采出水配制成胶液。聚合物+交联剂质量浓度为500～2000mg/L的成胶液在95℃形成可流动凝胶,成胶时间随浓度增大而缩短。1000mg/L的成胶液95℃、6s-1下的粘度,60d时升至27.5mPa·s,增幅达400%,在110℃时仍能形成稳定微凝胶,其耐温性估计为125℃,耐矿化度超过1.5×105mg/L。成胶液和微凝胶受机械剪切后粘度保留率分别为90%和>75%。在95℃下在天然岩心中注入0.3PV500～1500mg/L成胶液,使采收率在水驱基础上提高12.04%～22.45%(1000mg/L聚合物溶液提高采收率12.64%),阻力系数和残余阻力系数均增大。岩心中形成的微凝胶耐冲刷,累计注水20PV时注水压力略有上升(0.190→0.215MPa)。该微凝胶可用于河11块油藏的调驱。表7参5。     

耐温抗盐交联聚合物驱油体系研究

针对胜利油田油藏温度高和地层水矿化度高的特点 ,研制了有机交联剂系列。交联剂由酚类和能产生醛的物质以及添加剂组成 ,聚合物为部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM)。聚合物和交联剂浓度均在5 0 0～ 1 5 0 0mg/L范围内时 ,驱油体系可以形成流动性好的凝胶 ,成胶时间和凝胶强度的调节可以通过调整添加剂和聚合物及交联剂浓度实现 ,成胶时间可以控制在 1 0h到 8d。根据地层不同部位进行驱油体系配方调整 ,在地层中起到堵驱结合的作用。通过试验确定了最低成胶浓度为 3 0 0mg/L的聚合物和 3 0 0mg/L的交联剂 ;成胶时间随浓度的升高而缩短 ,凝胶强度随浓度的升高而增大。     

抗盐聚合物交联体系在高温高盐条件下的稳定性研究

为了扩展交联聚合物体系在高温、高盐油藏的应用,考察了有机醛交联剂GWG 分别与常规聚合物（KYPAM和KYPAM-6）、疏水缔合聚合物（AM-NVP和AM-DMDA）、抗盐聚合物（HPAM3 和NY-1）形成的交联体系的长期稳定性,优选了抗盐聚合物HPAM3 及其交联体系配方,研究了含氧量、矿化度、硬度、温度等对交联 体系长期稳定性的影响。研究结果表明,对于聚合物1000 mg/L+GWG 50 mg/L的交联体系,在含氧量＜0.1 mg/L、100℃的条件下,普通型聚合物及疏水缔合聚合物在交联老化30 d 左右就缩水破胶,抗盐聚合物HPAM3 的交联体系具有较好的稳定性,在老化150 d 后的黏度仍为62.6 mPa·s。当氧含量低于0.1 mg/L 时,500～1800 mg/LHPAM3+35～80 mg/L GWG 的交联体系在100℃老化90 d 后仍具有较好的成胶性能和稳定性能;在氧含量＜0.5 mg/L 时,1500 mg/L HPAM3 +50 mg/L GWG+200 mg/L 硫脲的交联体系的耐温抗盐性能优良,可耐温105℃、耐盐200000 mg/L（含Ca²⁺500 mg/L）,该交联体系在100℃下老化90 d 后的黏度为124 mPa·s,远高于浓度2500mg/L HPAM3溶液的黏度（42.7 mPa·s）。图4 表3 参15     

一种低毒性有机交联两性聚丙烯酰胺凝胶的研制

采用低毒性的对位取代苯酚 六亚甲基四胺为交联剂,制备了在高温地层内交联成胶的两性聚合物凝胶调驱剂.所用两性聚丙烯酰胺AmPAM-DQ和-DL水解度25%,阳离子度5%,相对分子质量分别为1.8×107和1.7×107.实验成胶温度为80℃,一般在80℃测定凝胶黏度.考察了每一组分的优化用量,结果如下:聚合物3.0 g/L,交联剂胺组分1.0 g/L,酚组分0.45 g/L(DQ聚合物凝胶)或0.50 g/L(DL聚合物凝胶),催化剂(pH调节剂)草酸1.5 g/L或1.0 g/L;淡水配制的成胶液成胶时间为15天,凝胶黏度45～48 Pa·s;加入草酸的矿化度2.0 g/L盐水成胶液的成胶时间为2.5～4.0天,同时加入碳酸氢钠可调节成胶时间;在硫脲、硫代硫酸钠和亚硫酸钠中,后者用作高温稳定剂的效果最好,适宜加量为0.3 g/L.配液用水矿化度由2.0 g/L增至10 g/L时,凝胶的剪切黏度、储能模量和损耗模量仅略有下降.图7表4参5.     

深部调剖驱油交联剂的研究

为提高非均质性严重的地层原油采出率 ,合成了用于聚合物驱油的 4种交联剂 ,并对聚合物种类、用量和其与交联剂组成的体系进行了评价。 4 0℃下铝交联剂凝胶粘度低 ,酚醛树脂交联剂低温下不成胶 ,而有机铬交联剂 (J2 )和有机复合胺 (J3)交联效果好。当选用HPAM/有机铬交联剂 /有机酸交联体系时 ,其中HPAM相对分子质量为 2 1× 10 7,可通过改变体系pH值调节成胶速度 ,pH值 6 5时 ,14 0 0mg/LHPAM和 4 0 0mg/LJ2组成的体系在 4 0℃、30d可形成粘度为12 0mPa·s以上的凝胶 ,且热稳定性好 ,成胶时间能满足现场施工需要。 14 0 0mg/LHPAM和10 0 0mg/LJ3交联剂组成的体系 ,成胶时间长 ,有利于油田深部调剖驱油