驱油用抗盐聚合物KYPAM的应用性能

新研制并已投入工业生产的驱油用抗盐聚合物KYPAM，为具有梳形分子结构的超高分子量的AM／AHPE共聚物（共聚单体AHPE结构未知）。按大庆企业标准《驱油用聚丙烯酰胺》的规定测定6项质量指标，KYPAM均优于大庆2B838和日本三菱MO－4000；在矿化度为1000－19334mg/L的大庆（45℃），胜利（70℃，80℃）5种清水，污水中，1000mg/L的KYPAM溶液的粘度较对比超高分子量HPAM高30％－40％；在不脱氧180小时溶液老化测试中，KYPAM粘度保持率最高，KYPAM溶液45℃剪切稳定性略高于2B838和MO－4000溶液；KYPAM在3种水中的增粘性能（粘浓曲线，45℃和70℃）均远好于2B838和MO－4000。在70℃岩心驱油实验中，KYPAM污水溶液提高水驱后采收的幅度，阻力系数和残余阻力系数均高于英国胶体公司的HPAM1285清水溶液。     

高浓度、超高相对分子质量聚合物体系性能与驱油效果评价

在45℃下对超高分(=η=2.59×107)聚合物的高浓度(2.0和2.5 g/L)清水溶液的黏度(7.31 s-1)、抗剪切性、弹性及岩心驱油效果作了比较研究。发表了该聚合物的黏浓曲线。该聚合物的溶液密封老化60天后,黏度保留率随溶液浓度增大(1.0、1.8、2.5 g/L)而增大,分别为87.8%、90.6%、92.9%。与高分聚合物(1.94×107)溶液相比,超高分聚合物溶液经过剪切后黏度降低率较大但保留黏度值较高,代表弹性的第一法向应力差较大(第一法向应力差随剪切速率增大而增大),在两种情况下浓度的影响都与M相似。在渗透率Kg≈1.0μm2的5支非均质岩心(变异系数0.72)和5支均质岩心上,分别注入浓度1.0 g/L的中分聚合物(1.3×107)溶液、浓度2.0和2.5 g/L的高分(1.60×107-1.90×107)和超高分(2.59×107)聚合物溶液,注入量2020(mg/L).PV聚合物在水驱基础上提高采收率的幅度大小排序如下:高浓超高分>高浓高分>常浓中分。图8表2参4。     

耐温抗盐聚合物TS-45流变性及驱油效率研究

在45℃(大庆主力油藏温度)下,以超高分子量(2.8×107)HPAM为对比,实验考察了耐温抗盐聚合物TS-45溶液的流变性能和驱油能力.TS-45为丙烯酰胺、强极性(含-SO3H)支链单体及少量疏水缔合单体的共聚物.实验聚合物溶液含盐(NaCl)5 g/L,含聚合物1 g/L.两种聚合物溶液在0.02～600 s-1范围均为假塑性流体,TS-45溶液的粘度大于HPAM溶液.溶液的G′和G″随振荡频率增加(0.1～50 Hz)而增大;TS-45的G′(和G″)大于HPAM的相应值;G′和G″曲线的交点,TS-45为0.1 Hz,此时G′=G″=0.078 Pa,HPAM为0.147 Hz,此时G′=G″=0.0088 Pa,表明TS-45溶液的弹性大于HPAM溶液.与NaCl浓度1 g/L的聚合物溶液相比,实验溶液的G′和G″均下降,在2.81 Hz下的保留率对于TS-45分别为48.2%和38.3%,对于HPAM分别为24.1%和17.2%,说明TS-45的耐盐性较好.TS-45在岩心中的阻力系数和残余阻力系数(38.6和9.6)大于HPAM的相应值(25.4和5.7).在岩心驱油实验中,注入0.38 PV聚合物溶液提高采收率的幅度,1 g/L的TS-45污水溶液、HPAM清水和污水溶液分别为12.6%、10.5%、8.9%,0.8 g/L的TS-45污水溶液为10.7%;在注入量0.2～2.0 PV范围内提高采收率的幅度,1 g/L的TS-45污水溶液恒大于HPAM污水溶液.图6表2参5.     

3种新型聚合物驱油效率对比研究

在模拟辽河锦16块油藏条件下(温度56℃,地层水矿化度3770mg/L,脱气原油地面粘度68mPa·s,密度0.939g/cm3),实验考察了3种新型驱油用聚合物的应用性能并与常用HPAM作了对比:①梳形聚合物KYPAM 2;②疏水缔合聚合物DH XN;③疏水缔合聚合物与助剂复配物GH YHS;④对比物HPAMMO 4000。在200～2000mg/L浓度范围内,在8s-1下,①的溶液粘度比④约高1.6～1.8倍;②和③的溶液粘度在低浓度下低而在高浓度下高。聚合物浓度为1000mg/L时,在5～120s-1范围内①和④的流变曲线属假塑性流体型,②和③的流变曲线虽为剪切变稀型,但由2个曲线段组成,低剪切速率下粘度下降较平缓。储能模量G′与频率f关系曲线的位置,①最高,即粘弹性最强,②和③居中,④最低,即粘弹性最弱。30～74℃范围的粘温关系,①和④的变化趋势相同,①的增粘能力为④的1.52～1.65倍;②和③的粘度随温度下降幅度大。在人造石英砂胶结岩心上提高水驱残余油采收率的规律,①与④相同,但①的驱油效率较④高一倍;②的注入量由0.2PV增加到0.3PV时采收率急剧增大;③的采收率增幅最小。粘浓曲线表明,疏水缔合聚合物在地层水溶液中显示2个缔合浓度,②和③的第一缔合浓度分别为766和1167mg/L,第二缔合浓度分别为1908和2155mg/L。从分子结构和水溶液性质对实验结果作了解     

国内外聚合物驱水质研究概述

介绍了国内外由于水质因素对聚合物溶液粘度影响的研究情况，重点对其溶解氧、矿化度、pH值和化学剂等影响因素进行了论述，结果表明，这些因素都一定程度的影响着驱油用聚合物溶液 粘度的稳定性，改善配注水的水质状况对聚合物驱具有十分重要的意义。     

耐温抗盐新型聚合物驱油剂性能评价

实验考察了加入不同无机添加剂制备的AM／AMPS／N-PMI三元共聚物L00和L05作为驱油聚合物的性能。聚合物溶液用经充分曝氧并过滤的矿化度8．73g／L的江河回注污水配制。L00的增黏性在浓度≤1．6g／L时略好于而在〉1．6g／L时略差于L05。浓度1．5g／L的L00和L05溶液，30℃时黏度（7．31／s）分别为44．8和42、7mPa·s；90℃时分别为26．7和25．6mPa·s；在95℃密闭老化120天后30℃黏度分别为27．6和25．2mPa·s；高速通过人造岩心剪切后，30℃黏度分别下降9．6％和23．0％；阻力系数和残余阻力系数均随岩心渗透率降低而减小，实验数据表明L05比L00容易进入K〉0．5μm^2的岩心。在1．5g／L的1月0和L05清水（矿化度0．363g／L）溶液中加入NaCl，30℃黏度最初随加盐量增大而快速下降，加盐量超过5g／L后下降变缓，加盐量为30g／L时30℃黏度在30mPa·s上下，L00略高。在95℃下，在Kw为0．65和0．54μm^2的水驱后人造均质岩心中注入0．4PV1．5g／L L00和L05污水溶液，采收率分别提高16．90％和10．87％。图5表3参2。     

驱油用耐温抗盐三元共聚物ZYS性能评价

Ｚ Ｙ Ｓ为丙烯酰胺、丙烯酰胺基甲基丙磺酸及一种既含磺酸基又含疏水性长链烷基的两亲性表面活性单体的三元共聚物。本文报道该共聚物在溶液中的耐盐性、短期和长期耐温性、注入性（ 滤过性） 、及流过毛细管时的抗剪切性的测定结果。共聚物 Ｚ Ｙ Ｓ在总矿化度１ ．６ ×１０５ ｍｇ／ Ｌ 的盐水中可配成稳定的溶液,溶液经９０ ℃长期（１８０ 天） 老化后仍保持足够的粘度。     

驱油用超高分子量聚丙烯酰胺拉伸流变性能研究

聚合物溶液的流变行为对其在油藏多孔介质中的驱油效果影响较大。系统分析了聚合物含量、温度、多种金属离子及机械剪切作用对驱油用超高分子量部分水解聚丙烯酰胺(U-HPAM)及常规中等分子量部分水解聚丙烯酰胺(M-HPAM)溶液拉伸流变性能的影响。实验结果表明:提高聚合物含量能够促进HPAM分子链间纠缠,聚合物的拉伸黏度增加,同时U-HPAM对拉伸黏度的增强幅度远大于M-HPAM;温度升高、外加金属离子(Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺)含量增大及机械剪切作用增强都会削弱聚合物分子链间纠缠,导致拉伸黏度降低;U-HPAM受温度及Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺等的影响明显小于M-HPAM,而Fe²⁺及机械剪切对两类HPAM影响程度相似。渗流及岩心驱替实验表明,U-HPAM比M-HPAM具有更强的调剖能力,在强非均质油藏中更能发挥其高效驱油能力。      

河南油田改善聚合物驱油效果的技术途径

河南油田为了提高聚合物驱油效果,采取了一系列技术措施。根据HPAM的M、分子线团回旋半径、储层渗透率、孔喉半径之间的关系及温度高于60℃时HPAM水解度增大的情况,在低温(50~60℃)高渗油藏如下三门油田使用M=1.9×107、水解度在25%~28%的HPAM;在高温(60~80℃)中渗油藏如双河油田使用M=1.5×107,水解度在15%~22%的HPAM;HPAM溶液用除氧清水或污水配制并在密闭条件下输送、注入。从1996年开始至今,已在10个区块实施聚合物驱,这10个区块产油量已占河南油田稀油产量的26.5%。报道了10个区块聚合物驱的基本参数。此外,还考察了耐热抗盐的丙烯酰胺共聚物PSR-6和PSR-8。用TSD=5 g/L的污水配制的HPAM(200、400 mg/L)/醛 多羟基化合物(150 mg/L)微凝胶,在75~105℃连续老化180天后,粘度(30℃、7.34s-1)保持在38.6~168 mPa.s,已在3个区块用于驱油,驱油效果优于HPAM。图1表4参17。     

聚合物分子量对聚合物驱油效率的影响

在人工均质岩芯和变异系数０．７２的二维纵向非均质岩芯上，用３种分子量（５５０万、１１００万、１８００万）的聚合物溶液在等浓度（１０００ｍｇ／ｌ）和等粘度（１１．０２ｓ－１、４５℃下３４．５ｍＰａｓ左右）两种条件下进行了驱油实验。随着聚合物分子量的增大，均质和非均质岩芯上的驱油效率在等浓度驱替条件下有大幅度升高，在等粘度驱替条件下也有一定程度的升高。在大庆油田，选用高分子量的聚合物有利于提高聚合物驱的经济效益。     

胜利油田污水配制梳形抗盐聚合物KYPAM驱油试验初步结果

在原始油层温度 80℃、原始地层水矿化度 2 10 0 0mg/L的胜利胜坨一区开展了梳形抗盐聚合物KYPAM和超高分子量HPAMMO 4 0 0 0对比驱油试验。KYPAM试验区面积 1.6 3km2 ,油层厚 12m ,注聚井 10口 ,井距 30 0m ,油井 16口 ,含水 97.2 % ,设计分 3个段塞注入浓度 180 0～ 10 0 0mg/L的KYPAM污水 (矿化度 12 4 0 1mg/L)溶液1.791× 10 6m3 ;从 2 0 0 2年 7月到 2 0 0 3年 8月 ,注入设计量的 32 .8% ,平均浓度 1836mg/L ,井口粘度2 4mPa·s。MO 4 0 0 0试验区面积 2 .39km2 ,油层厚 17m ,注聚井 2 2口 ,井距 2 2 0m ,油井 4 5口 ,含水 94 .3% ,设计注入浓度、段塞结构相同的MO 4 0 0 0清水 (矿化度 6 80mg/L)溶液 3.6 5 7× 10 6m3 ;从 2 0 0 2年 3月到 2 0 0 3年 8月 ,注入设计量的5 2 .8% ,平均浓度 184 1mg/L ,井口粘度 5 0mPa·s。按 2 0 0 3年 8月统计数字 ,KYPAM试验区见效油井比率(4 3.8% )、单井日平均增产油量 (2 .12t)、单井产油量最大增幅比率 (4 74 % ) ,单井增产油量 (2 186t) ,试验区采收率提高 (0 .4 1% )均高于MO 4 0 0 0试验区 (分别为 37.8% ,1.73t,94 % ,16 90t,0 .38% )。图 2表 4参 4。关键词 :梳形聚合物 ;丙烯酰胺共聚物KYPAM ;部分水解聚丙烯酰胺 ;聚合物驱油 ;矿场应用效果 ;高温高     

聚合物MO-4000与油藏渗透率的配伍性研究

研究了超高相对分子质量聚合物(HPAM)MO-4000与胜利高温高盐油藏的配伍性.用动态激光光散射法,在30℃、矿化度19334 mg/L的胜利Ⅱ型盐水中,测得该聚合物水化分子线团的水动力学半径Rh主要分布在20～100 nm范围,其平均值为39.1 nm.用不同渗透率的12支石英砂胶结岩心,在80℃测定了水驱之后注入0.3 PV的1500 mg/L MO-4000盐水溶液得到的提高采收率值,当岩心渗透率由0.092 μm2逐步增至1.302 μm2时,聚驱提高采收率由12.61%增至16.63%,渗透率继续增至5.266 μm2时,聚驱提高采收率则减至9.97%,MO-4000提高采收率的最适渗透率为0.2～2.0 μm2.按经验公式由K、φ计算的实验岩心孔喉半径均值在1.78～10.78 μm.根据颗粒堵塞多孔介质孔喉的架桥学说,颗粒半径小于孔喉半径的0.46倍时不造成堵塞,因此注入MO-40000盐水溶液不会堵塞目标油藏,根据岩心驱油实验结果,孔喉半径均值在2～6.5 μm的油藏,与MO-4000的匹配性最好.图6表1参20.     

具有辫状侧链的梳形抗盐聚合物室内研究

所报道的驱油聚合物代号COMB-B1,是针对渗透率0.1~0.3μm2、宜使用中分子量(1.3×107~1.8×107)聚合物的大庆二类油藏研制的。参照抗盐梳形聚合物KYPAM的分子设计原理,将共聚单体由单侧基型改为双侧基型,在与丙烯酰胺生成的共聚物中,两个侧基扭成辫状,使分子链刚性增强,较低表观分子量(Ma)的共聚物便具有较高的抗盐性。该聚合物在水溶液中不显示疏水缔合作用。COMB-B1(Ma=1.793×107,HD=23.8%)、KYPAM(1.992×107,29.0%)及日本三菱的HPAM MO-4000(2.514×107,26.4%)的溶解速率相近;1000 mg/L溶液45℃,7.34 s-1黏度,在大庆清水(矿化度1 g/L,钙镁15 mg/L)中分别为88.7,66.5~76.6及64.4 mPa.s,在大庆污水(4 g/L,60 mg/L)中分别为45.6,42.8~44.4及32.3 mPa.s;浓度在200~2000 mg/L范围时,COMB-B1溶液的黏度在清水中大于KYPAM溶液,而在污水中则相等,均远大于MO-4000溶液。COMB-B1的幂律公式K值(稠度系数)在清水中显著大于而在污水中略大于KYPAM的K值,均远远大于MO-4000的K值;反映流体假塑性的n值,COMB-B1与KYPAM的相近而MO-4000的较大。图4表2参5。     

耐温抗盐水膨体的研制

中原油田已进入注水开发中后期，稳产难度越来越大，对水膨体油藏调驱剂的需求量也越来越多。采用溶液聚合法合成了耐温抗盐的水膨体。研究了合成温度，单体组成，引发剂及其浓度，交联剂及其浓度等因素对其性能的影响。通过对比分析可靠，该水膨体的凝胶强度大于油田现用的水膨体，膨胀时间长，耐温抗盐性能好。     

抗盐型交联聚合物溶液的合成条件研究

采用相对分子质量高的AM/AMPS二元共聚物和交联剂柠檬酸铝,开展了以改善聚合物驱为目的的交联聚合物溶液(LPS)体系研究,考察了影响抗盐型LPS的形成及其性能的多种因素。研究结果表明：该体系在矿化度为100000mg／1的模拟地层水中仍具有很强的成胶能力,表现出优异的抗盐性能,拓展了LPS的应用范围,显示出良好的应用前景。     

耐温抗盐聚合物水泥降失水剂的合成与性能评价

通过用无机盐硅酸钠对AM/AMPS二元共聚物进行改性,并对合成条件进行优选,制备出了一种耐温抗盐油井水泥降失水剂SDJS。SDJS抗温达150℃,抗盐达饱和,SDJS掺量为0.4%时,就能在任何含盐浓度下将失水量控制在100mL以下,其饱和盐水水泥浆24h抗压强度达14MPa,掺有SDJS的半饱和盐水水泥浆在120℃、60MPa下的增压稠化曲线成直角,过渡时间短,而且SDJS与其它外加剂的配伍性好,因此它可用于深井、盐膏层固井。该剂的合成工艺简单,合成条件易于控制,原料来源丰富、成本低,经济效益好。     

耐温抗盐聚合物降滤失剂的合成与评价

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、衣康酸(IA)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为单体,过硫酸铵和亚硫酸氢钠为引发剂,采用水溶液聚合的方法制备了一种抗温抗盐聚合物降滤失剂;考察了单体质量配比、引发剂用量、溶液p H、单体用量和反应温度对合成的降滤失剂性能的影响;测定了降滤失剂的相对分子质量,对其进行了红外光谱分析和热重分析,考察了降滤失剂对基浆性能的影响。实验结果表明,合成水溶液聚合降滤失剂适宜的条件为:AM,AMPS,IA,DMDAAC,NVP的质量比为4.8∶2.5∶1.2∶0.5∶1.0,引发剂用量为单体水溶液总质量的0.5%,p H为6,单体用量为单体水溶液总质量的25%,反应温度为60℃;此条件下得降滤失剂的黏均相对分子质量为12×104;降滤失剂在饱和盐水基浆中的加量为3%时,滤失量降至4.4 m L,180℃下老化24 h后滤失量为8 m L。     

新型驱油用聚合物的界面性质研究

合成了驱油用接枝型聚丙烯酰胺聚合物,在合成该聚合物时引入了一种自主合成的活性单体。研究表明,该聚合物与原油之间的界面张力能达到10^-2数量级,在满足驱油的同时又能达到洗油的目的。对聚合物与原油之间的界面剪切粘度研究表明,随剪切速率的增加,新型聚合物的界面剪切粘度不降低（无剪切变稀特性）,也不增加（无剪切增稠特性）,有利于产出液的破乳。