利用聚合物溶液提高驱油效率的实验研究

实验测定了水解聚丙烯酰铵(HPAM)溶液和黄原胶溶液的流变特性及其在多孔介质中的流变特性,建立了衰竭层效应和粘弹性效应共同存在条件下聚合物溶液在多孔介质中的表观粘度计算模型.用这两种聚合物溶液在不同的浓度和注入速度条件下进行了驱油实验.结果表明,聚合物分子缠结作用的增强可引起表观粘度增加或衰竭层厚度降低,从而使平行于油水界面的拉动残余油的力增加,残余油饱和度降低,驱油效率提高.随浓度或注入速度的增加,HPAM溶液的驱油效率升高.在浓度低于缠结浓度时,黄原胶溶液的驱油效率很低.但其浓度只要高于缠结浓度一定程度后,驱油效率就会保持一个较高的值.增加注入速度时,黄原胶溶液的驱油效率提高值不变.     

适用于苛刻油藏聚合物驱的新型微生物多糖性能

针对广泛应用于聚合物驱的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)耐高温高矿化度性能较差的问题,探索了新型微生物多糖迪特胶、韦兰胶、黄原胶作为新型驱油用聚合物的可行性,研究了微生物多糖的浓度、温度、剪切速率、放置时间、碱浓度以及矿化度等因素对其黏度的影响,并对微生物多糖的驱油效果进行了评价,同时与HPAM进行了对比。实验证明:新型微生物多糖具有良好水溶性,其溶液黏度随浓度的增加而增加;溶液表现出良好的抗剪切性能和放置稳定性;与传统的HPAM溶液相比,微生物多糖溶液在耐温性、耐碱性和耐盐性等方面都有明显提高;微生物多糖驱油效果明显优于HPAM,因此,可以作为适用于苛刻油藏的新型驱油剂。     

水解聚丙烯酰胺/胞外多糖复合体系的流变性

为探究聚合物驱油体系中柔性、刚性大分子间的相互作用,详细研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM,柔性分子)和深海中温菌Wangia profunda SM-A87分泌的阴离子胞外多糖(EPS,刚性分子)复合体系的流变性.研究结果表明,HPAM和EPS在亚浓溶液区的氢键复合具有降黏效应,这在氢键复合物体系中鲜见报道.随溶液中...     

黄原胶及其衍生物的耐温耐剪切性能

耐温耐剪切性能是压裂液性能的重要参数,也是决定压裂施工成败的关键因素之一。为拓宽黄原胶非交联压裂液的应用范围,提高其压裂施工效果,针对黄原胶（XG）溶液的耐温耐剪切性能,研究了化学改性、构象等因素的影响。结果表明,化学改性可以显著增强黄原胶在低温下的耐温耐剪切性能,但对高温下的耐温耐剪切性能提升很小。化学改性可以促使黄原胶的网络结构和黏弹性能得到进一步增强,盐离子的加入可以促使改性黄原胶构象向双螺旋结构转变,将化学改性和盐离子同时作用于黄原胶,可以显著增强黄原胶的耐温耐剪切性能及其在高温下的支撑剂悬浮性能。此外,耐温耐剪切测试（180℃）前、后的流变性能对比表明,盐离子的加入可以增强黄原胶溶液在高温下的黏弹性能、触变性和表观黏度,使其在超高温下仍具有良好的携砂性能,拓宽了黄原胶和改性黄原胶作为非交联压裂液的适用范围。因此,通过化学改性和盐离子共同作用,可显著提高黄原胶压裂液的流变性能和耐温耐剪切性能,使得黄原胶非交联压裂液,特别是海水基改性黄原胶压裂液,具有优良的压裂性能和广阔的应用前景。      

近井地带剪切作用对驱油用聚合物溶液渗流特性的影响

在前人的工作基础上设计了一个近井地带剪切模拟装置,选用两种较为典型的聚丙烯酰胺类聚合物——部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)进行室内实验,研究两种聚合物溶液经剪切后的渗流特性。实验结果表明：随着吸水强度的增加,两种浓度为1750 mg/L的聚合物溶液的黏度和黏度保留率快速下降。由于自身的疏水缔合作用,HAPAM溶液剪切后具有高于HPAM溶液的黏度及黏度保留率。在吸水强度10 m³/(m·d)和20 m³/(m·d)条件下剪切两种聚合物溶液,经剪切后的HAPAM溶液的阻力系数和残余阻力系数远大于HPAM溶液的,HAPAM溶液的阻力系数损失率小于HPAM溶液,而残余阻力系数损失率大于HPAM溶液。经剪切后的HAPAM溶液具有更高的驱油效率,剪切后HAPAM的溶液原油采收率损失略高于HPAM溶液的。     

三异丙醇胺改性黄原胶溶液流变特性

为改善黄原胶的流变性能,采用三异丙醇胺与环氧氯丙烷合成多羟基阳离子醚化试剂,以此阳离子醚化试剂对黄原胶（XG）进行改性制得高黏度的多羟基两性黄原胶（TIPA-XG）。对XG及TIPA-XG进行了红外谱图、元素分析及XRD表征,研究并比较了TIPA-XG和XG溶液的流变特性,包括稳态黏度、流动曲线、触变性及黏弹性,并进一步研究了其耐温耐剪切性。结果表明,TIPA-XG溶液的黏度较XG显著增加,0.6% TIPA-XG溶液的黏度（320.45 mPa·s）比XG溶液黏度（74.12 mPa·s）增大了332%;XG和TIPA-XG溶液的流动曲线可用非线性共转Jefferys本构方程描述;TIPAXG溶液的黏弹性及触变性较XG溶液均显著提高;TIPA-XG溶液的耐温性能提高,80℃恒温剪切90 min后,0.6% TIPA-XG的保留黏度（142.88 mPa·s）为0.6% XG保留黏度（63.27 mPa·s）的2.26倍,表明改性后TIPA-XG的耐温性能较XG而言有显著提升。      

驱油用黄胞胶的性能评价和优选

在内研究了目前国内几个主要厂家征税的黄胞胶。结果表明，粉末状的黄胞胶杂质含量各不相同，但都远高于胶状的黄胞胶；各种黄胞胶溶液都表现剪切稀释特性和抗盐特性；各种黄胞胶溶液的粘度随温度的升高而升高，但不同的黄胞胶增粘效果不同，Zibo的特性粘度最大，Flocon的特性粘度最小；甲醛溶液的加入能防止胶状黄胞胶的生物降解，黄胞胶溶液在岩心中的流动规律服从幂律模式，不显示粘弹性效应，胶状的Flocon溶液在岩心中有良好的注入性；与同粘度的HPAM溶液相比，Focon溶液提高采收率的幅度较小，但仍有相当高的增采幅度，增采幅度可达8．64％，这一结果展现了这种产品良好的应用前景。     

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。     

羧甲基羟丙基黄原胶及其流变特性

为拓宽黄原胶的应用范围,采用环氧丙烷和氯乙酸钠在醇溶剂中与黄原胶（XG）反应制得淡黄色的羧甲基羟丙基黄原胶（CMHPXG）。对羧甲基羟丙基黄原胶的流变特性（剪切变稀性、黏弹性、触变性）以及其作为压裂液的基本性能（携砂性、耐温耐剪切性）进行了研究。结果表明,0.5% CMHPXG溶液的表观黏度比0.5% XG溶液增大了3.35倍,且CMHPXG溶液的弹性模量、黏性模量和触变环面积均比XG溶液有显著的提高。陶粒在CMHPXG溶液的沉降速度远小于在XG溶液的沉降速度,携砂性能得到提高。0.4% XG溶液在30℃的表观黏度为43.1 mPa·s,而0.4% CMHPXG溶液在120℃、170 s-1下剪切90 min后的保留黏度仍有64 mPa·s,CMHPXG溶液的耐温耐剪切性能相对XG有较大程度的提高。XG和CMHPXG溶液的流动曲线可用Cross本构方程进行表征,且模拟值与实验值吻合良好。相较于黄原胶,羧甲基羟丙基黄原胶的基本性能得到了较大幅度的提高。      

Determination of the physical functionality of galactomannans in xanthan gum/galactomannan mixed systems by periodate oxidation

Galactomannan samples of different origins (tara gum and locust bean gums), with mannose to galactose (M/G) ratios ranging from 2.8 to 5.0, have been characterized. They exhibited strong differences with respect to their fine structure (M/G). Mixed gels of xanthan gum and galactomannans (tara gum, whole and fractionated locust bean gum) were compared by means of oscillatory shear measurements. Whatever the galactomannan, a synergistic maximum was observed when the ratio of xanthan to galactomannan was 1:1. However, the magnitude of this maximum varied with the galactomannan sample used. A linear relation between the maximum synergism G′ of 1% 1:1 xanthan/galactomannan mixed gels versus M/G ratio of galactomannans was described. All galactomannans were submitted to periodate oxidation. The periodate oxidation of galactomannan samples was characterized by the liberated formic acid. As expected, the liberated formic acid was directly related to M/G ratio of galactomannans. It was demonstrated that the galactomannan periodate oxidation, as a measure of the M/G ratio, can be directly related to the physical functionality of galactomannans in terms of synergistic interactions between the xanthan gum and the galactomannans.     

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.     

四类渤海S油田化学驱驱油体系渗流机理及提高采收率特性

为筛选出最适合渤海S油田的驱油体系,采用不同实验方法对渤海该油田目前使用的部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）、疏水缔合聚合物（AP-P4）、交联聚合物（HPAM+Cr³⁺）、新型聚表剂（JBJ-1）驱油体系进行对比研究,的分析4类驱油体系的分子结构形态、分子线团尺寸、流变性、注入运移能力和驱油效率等方面进行对比研究。结果表明：在水溶液中JBJ-1具有明显的网络结构,且降解前、后JBJ-1均具有相对较大的水动力学半径,表明其良好的抗剪切性能,同时JBJ-1还表现出最大的表观黏度和弹性模量以及优异的微观和宏观驱油性能,在水驱基础上可进一步提高采收率19.88个百分点。新型聚表剂具有比普通化学驱体系更好的增黏能力和抗剪切性,在有助于改善地层中的可建立更好的渗流阻力和驱油能力,可进一步推动化学驱石油储量动用,满足目前渤海S油田的生产需求。但在矿场试验中,应考虑其浓度的优化,以保证其注入性的问题。     

聚合物类型对油水界面性质影响研究

采用平面张力仪和表面粘弹性仪研究了部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）和疏水缔合聚合物（HAP）对油水界面性质的影响研究结果表明,疏水缔合聚合物HAP可以显著降低煤油／模拟水体系界面张力,但对模拟油／模拟水体系界面张力影响较小;部分水解聚丙烯酰胺类聚合物CA对煤油／模拟水和模拟油／模拟水体系界面张力无明显影响。无论是煤油／模拟水体系还是模拟油／模拟水体系．随聚合物溶液浓度的增加,部分水解聚丙烯酰胺类聚合物CA均使体系界面剪切粘度逐渐增大。而疏水缔合聚合物HAP均使体系的界面剪切粘度先增加,后降低,而后再增加。部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）相对分子质量较大时,HPAM溶液／模拟油体系的界面剪切粘度较大。     

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。      

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.     

低剪切速率下部分水解聚丙烯酰胺溶液的流变特性研究

在低剪切速率下,用HAAKE RS150流变仪测定了溶液浓度、相对分子质量和含盐浓度对部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）溶液流变性能的影响。结果表明,溶液浓度和相对分子质量对HPAM溶液流变性能的影响是由于HPAM溶液中大分子之间形成的网状结构的稳定性能所致,而含盐浓度对HPAM溶液流变性能的影响是由于HPAM溶液的带电性能所致。因此,增大HPAM溶液与油膜间作用力的主要措施是：第一,增大HPAM溶液的浓度或相对分子质量;第二,减少HPAM溶液的舍盐浓度。这样有利于提高聚合物的驱油效率。     

水解聚丙烯酰胺对原油破乳的影响

采用紫外光降解法制备了4种不同黏均相对分子质量(Mη)的聚合物溶液,并用其配制不同质量浓度的含该聚合物的原油乳液。通过测定原油乳液脱水率、界面张力和分配系数,考察了聚合物质量浓度、黏均相对分子质量及聚合物种类对原油破乳的影响。实验结果表明,聚合物种类及其黏均相对分子质量是影响原油破乳的主要因素。对于水解聚丙烯酰胺(LDHPAM),当Mη1.14×106时,相对于空白样,它对原油乳液稳定性有明显的增强作用;当Mη1.14×106时,它对原油乳液稳定性无明显影响;与LDHPAM相比,疏水缔合聚合物(AP-P4)由于分子中含有少量的疏水基团,更易吸附于油水界面,对原油乳液稳定性的影响较为显著,当AP-P4质量浓度大于等于300mg/L时,原油乳液在55℃下静置2h后的脱水率仅为20%,远低于LDHPAM的60%。     

HPAM溶液流变性与减阻关系

通过研究不同浓度、不同分子量的HPAM溶液的流变及摩阻性能,建立了一个聚合物溶液摩阻系数方程。测试了5种不同浓度、4种不同分子量的HPAM溶液的稳态剪切黏度、触变性、流动曲线等流变性能;并分别测试其在管内径为0.77 cm,流量为3～9 L/min的压差数据,计算得摩阻系数数据,分析了聚合物分子量、聚合物浓度等对溶液减阻的影响,建立了聚合物溶液摩阻系数f和广义雷诺数Re及聚合物溶液流型参数n之间的摩阻系数方程。      

聚驱后缔合聚合物三元复合驱提高采收率技术

三元复合驱是大庆油田聚驱后进一步提高采收率的重要途径,其驱油体系须保证超低油-水界面张力,且能大幅提高波及能力。通过研究烷基苯磺酸盐（ABS）-缔合聚合物（HAPAM）-NaOH三元复合驱体系的性能,并与超高分子量部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）三元复合体系进行对比。研究结果表明,HAPAM三元复合体系在NaOH浓度为0.5%~1.2%、ABS浓度为0.025%~0.300%时具有良好的界面活性,油-水界面张力可达10^-3mN/m数量级。0.16%HAPAM-0.3%ABS-1.2%NaOH三元复合体系黏度达108.8 mPa ·s,采用HPAM达到相同黏度其浓度为0.265%,因此HAPAM可降低聚合物用量40%。驱油实验结果表明,在相同黏度下,HAPAM三元复合体系在不同孔隙介质中均能提高聚驱后采收率13%以上,比HPAM三元复合体系多提高采收率6%以上。HAPAM三元复合体系具有更高的阻力系数与残余阻力系数、更好的黏弹性以及乳化稳定性,可以为大庆油田聚驱后提高采收率提供新的技术手段。     

黄原胶抗温稳定性的研究

石油工业中使用的黄原胶(XG)在高温下易发生降解,粘度和切力下降,本文概述了抗温添加剂对黄原胶胶液耐温性能的影响。