Cr~(3+)交联聚合物分子构型及渗流特性

针对油田生产的实际需求,利用理论分析和仪器检测方法,对Cr3+交联聚合物分子构型和渗流特性进行了研究,并对机理进行了分析。结果表明,通过预先改变成胶条件,可以使Cr3+交联聚合物形成不同的分子形态,当低矿化度水配制Cr3+交联聚合物溶液时,交联反应主要发生在不同聚合物分子之间,形成"分子间"交联分子结构,凝胶的表观粘度较大。高矿化度水配制Cr3+交联聚合物溶液时,交联反应主要发生在聚合物分子内部的不同支链之间,形成"分子内"交联分子结构,凝胶表观黏度略高于相同浓度的聚合物溶液,但阻力系数和残余阻力系数要比相同浓度的聚合物溶液大得多,且其残余阻力系数大于阻力系数,表现出独特的渗流特性。     

Cr3+、碱和表面活性剂对聚合物分子构型及渗流特性影响

用动态光散射(DLS)、扫描电镜(SEM)和岩心驱替等实验方法,研究了Cr³⁺、碱和表面活性剂对聚合物(HPAM)分子线团直径、结构形态和渗流特性的影响.结果表明,Cr³⁺、碱和表面活性剂可以改变聚合物分子线团直径,进而影响聚合物分子结构形态和渗流特性.通过改变Cr³⁺浓度和电解质浓度等实验条件,可以使聚合物分子形成具有不同分子构型的Cr³⁺聚合物凝胶.在高电解质浓度和低Cr³⁺浓度条件下,聚合物分子与Cr³⁺的交联反应主要发生在同一分子内不同支链间,具有"分子内"交联特征.在低电解质浓度和高Cr³⁺浓度条件下,聚合物分子与Cr³⁺的交联反应主要发生在不同分子链间,具有"分子间"交联特征.与相同浓度聚合物溶液相比较,"分子内"聚合物凝胶的表观黏度几乎保持不变,但阻力系数和残余阻力系数却要大得多,且残余阻力系数大于阻力系数,表现出独特的渗流特性.与"分子间"聚合物凝胶相比较,"分子内"聚合物凝胶的分子线团直径较小,但它仍略高于相同浓度聚合物分子线团直径.碱使聚合物分子扩散层厚度减小,分子链卷曲收缩和变粗,分子线团尺寸减小,形成以支状为主、网状为辅的结构形态.表面活性剂使聚合物分子线团稍有减小,结构形态无明显变化.     

Cr3+ 、碱和表面活性剂对聚合物分子构型及渗流特性影响

用动态光散射（DLS）、扫描电镜（SEM）和岩心驱替等实验方法,研究了Cr³⁺、碱和表面活性剂对聚合物（HPAM）分子线团直径、结构形态和渗流特性的影响。结果表明,Cr³⁺、碱和表面活性剂可以改变聚合物分子线团直径,进而影响聚合物分子结构形态和渗流特性。通过改变Cr³⁺浓度和电解质浓度等实验条件,可以使聚合物分子形成具有不同分子构型的Cr³⁺聚合物凝胶。在高电解质浓度和低Cr³⁺浓度条件下,聚合物分子与Cr³⁺的交联反应主要发生在同一分子内不同支链间,具有“分子内”交联特征。在低电解质浓度和高Cr³⁺浓度条件下,聚合物分子与Cr³⁺的交联反应主要发生在不同分子链间,具有“分子间”交联特征。与相同浓度聚合物溶液相比较,“分子内”聚合物凝胶的表观黏度几乎保持不变,但阻力系数和残余阻力系数却要大得多,且残余阻力系数大于阻力系数,表现出独特的渗流特性。与“分子间”聚合物凝胶相比较,“分子内”聚合物凝胶的分子线团直径较小,但它仍略高于相同浓度聚合物分子线团直径。碱使聚合物分子扩散层厚度减小,分子链卷曲收缩和变粗,分子线团尺寸减小,形成以支状为主、网状为辅的结构形态。表面活性剂使聚合物分子线团稍有减小,结构形态无明显变化。     

交联聚合物剪切特性及渗流规律研究

研究了交联聚合物剪切和剪切后再交联的特性及其在孔隙介质中的渗流规律，用机械剪切，在孔隙介质中流动剪切和段塞渗流三种实验方法，用ＵＶ－３０００紫外分光光度计分别析出口样品，用付里叶变换红外ＦＴ－ＩＲ漫反射技术分析模型中滞留的聚合物分布。结果表明，未交联的交联聚合物体系在地层条件下和经岩心剪切后都能交联增粘，剪切粘度损失可达７５％以上，停止剪切后在６０℃下静置，粘度在当天即开始回升，３～４天升到最大值     

交联聚合物剪切特性及渗流规律研究

研究了交联聚合物剪切和剪切后再交联的特性及其在孔隙介质中的渗流规律。用机械剪切、在孔隙介质中流动剪切和段塞渗流三种实验方法，用ＵＶ－３０００紫外分光光度计分析出口样品，用付里叶变换红外ＦＴ－ＩＲ漫反射技术分析模型中滞留的聚合物分布。结果表明：未交联的交联聚合物体系在地层条件下和经岩心剪切后都能交联增粘，剪切粘度损失可达７５％以上，停止剪切后在６０℃下静置，粘度在当天即开始回升，３～４天升到最大值，尔后逐渐下降；交联聚合物受机械剪切，粘度可降到原值的０．０７％，但停止剪切后２～４天可恢复到８５％，最大约９０％；交联聚合物注入岩心后再水驱，由于水窜流，驱出聚合物量只有３０％左右，滞留的聚合物在岩心各段均有分布，而入口处的滞留量明显高于其它部位。因此，交联聚合物有较好的抗剪切性，现场应用时具有调剖和驱油双重功能。     

HPAM／Cr3+体系交联机理及HPAM／XL耐温抗盐性

研究了HPAM－Cr^3 体系交联机理，认为部分水解聚丙烯酰胺参与交联的基团是羟基。通过粒度分析，研究了交联体系的交联过程，提出了聚合物交联的分子球理论。利用该理论对HPAM／XL交联体系的耐温、抗盐性和剪切恢复性进行了初步分析。     

二元超低界面张力泡沫体系渗流特性

为了充分认识和研究二元泡沫体系在多孔介质中的渗流机理,在石英砂填充的长20 cm、内径2.0 cm的填砂管模型上,对一种新型的聚合物/表面活性剂二元泡沫体系的渗流特性进行了研究.结果表明,该泡沫复合体系在不同剪切条件下泡沫的均匀性和在岩心出口出现的时间变化不大,在流动状态下具有良好的稳定性和泡沫封堵能力;同时随着气液比...     

疏水缔合聚合物溶液的渗流特性

针对渤海某高渗透油藏,单纯依靠聚合物溶液粘度对大孔道中的驱替进行流度控制具有较大难度.对疏水缔合聚合物溶液在高渗透多孔介质中的渗流特性的研究发现:随着疏水基摩尔分数的增加,梳型疏水缔合聚合物的溶液结构增强,在高渗透多孔介质中的阻力系数先增加后降低,但降低的幅度小,而残余阻力系数则一直增加;当疏水基摩尔分数相同时,星型比梳型疏水缔合聚合物的溶液结构强,在高渗透多孔介质中的阻力系数和残余阻力系数较高,星型疏水缔合聚合物能够更有效地改善流度比,降低水相渗透率.实验结果表明,疏水缔合聚合物的溶液结构能够提高聚合物溶液在高渗透多孔介质中的流度控制能力.     

速溶聚合物及其Cr3+凝胶渗流特性

与陆地油田相比较,海上平台空间狭小,对聚合物配注设备工艺和聚合物溶解速度提出了更高要求。依据海上油田矿场实际需求,本文针对渤海主要油田油藏地质和流体条件,对“速溶”聚合物产品的溶解性及其聚合物溶液和Cr³⁺凝胶黏度特性、流变性、黏弹性、分子线团尺寸和渗流特性进行了实验研究。结果表明,在渤海主要油田油藏温度和溶剂水矿化度条件下,“速溶”聚合物溶解性优于“高分”聚合物,同时表现出较强的增黏性、流变性和黏弹性。与聚合物溶液中“线性支链状”聚集体相比较,Cr³⁺聚合物凝胶内聚合物分子以“局部网状”聚集体为主,柔性变差,刚性增强,渗流阻力增加。在后续水驱过程中,注入水稀释作用导致滞留岩心孔隙内Cr³⁺聚合物凝胶分子线团尺寸Dh增加,其增加的渗流阻力大于因部分滞留聚合物离开岩心而减小的渗流阻力,这导致Cr³⁺聚合物凝胶注入压力升高,残余阻力系数大于阻力系数,表现出与聚合物溶液不同的渗流特性。     

聚合物浓度对溶液渗流特性的影响及合理浓度上限

以大港油田港西三区储层和流体为实验对象,开展了聚合物浓度对聚合物溶液渗流特性的影响研究及其作用机理分析。结果表明,在聚合物浓度相同时,随岩心渗透率增加,阻力系数(FR)和残余阻力系数(FRR)减小;在岩心渗透率一定时,随聚合物浓度增加,FR和FRR增大。当聚合物质量浓度从400增至1600 mg/L时,FR和FRR增幅降低;当聚合物浓度从1600增至2500 mg/L时,FR和FRR增幅增大;当聚合物浓度超过2500 mg/L后,FR和FRR增幅再次降低。推荐港西三区高浓度聚合物驱聚合物浓度上限为2500 mg/L。剪切作用导致聚合物溶液中部分聚合物分子链发生断裂,网状结构遭到损坏,包裹水分子能力下降,宏观上表现出增黏能力降低和渗流阻力减小。聚合物质量浓度由50增至400 mg/L,分子线团尺寸(d)先降低后增加,在200 mg/L时达到最低值245.3 nm;聚合物分子线团尺寸分布也呈现先发散后集中的变化趋势。     

泡沫增强聚合物体系与聚合物溶液渗流特性研究

利用填砂管模型 ,研究了泡沫增强聚合物体系与单一聚合物溶液在多孔介质的渗流特性。结果表明 ,该体系比相同浓度的单一聚合物有更高的阻力系数和残余阻力系数 ,且不同的注入方式对该体系的渗流特性有显著的影响 ,同时也表明该体系具有很强的调剖能力 ,对解决单一注聚合物过程中聚合物溶液沿大通道窜流问题具有明显优势。     

低渗透油藏Cr~(3+)聚合物凝胶渗流特性及其作用机理

大庆头台油田源13西区块为非均质性较严重的低渗透油藏,综合含水率高,采出程度低,亟待实施大幅度提高采收率技术。以油藏工程、物理化学和高分子材料学理论为指导,以仪器检测、化学分析和物理模拟为技术手段,以大庆头台源13西区块储层和流体为实验对象,开展了Cr~(3+)聚合物凝胶组成优选及其渗流特性实验研究。结果表明:在注入水条件下,与目标油藏储层相适应聚合物相对分子质量应当小于等于800×10~4,聚合物质量浓度应当小于等于900 mg/L;与聚合物溶液相比较,Cr~(3+)聚合物凝胶具有较强黏弹性和液流转向能力,推荐目标油藏交联剂质量浓度ρ_聚:ρ_(Cr~(3+))小于等于180:1;在较高溶剂水矿化度、较低交联剂和聚合物质量浓度条件下,Cr~(3+)与聚合物分子间交联反应以"分子内"交联反应为主,Cr~(3+)聚合物凝胶黏度几乎不增加,但渗流阻力较高,表现出较强液流转向能力     

交联聚合物溶液在岩心内成胶效果及机理

采用黏度计、动/静态激光光散射仪、扫描电镜和岩心流动实验装置,对两性离子聚合物溶液和两性离子交联聚合物溶液黏度、分子线团尺寸、分子聚集态和多孔介质内静态成胶效果及其影响因素进行实验研究,分析交联聚合物溶液在岩心内成胶机理。结果表明,随溶剂水矿化度增加,交联反应速度加快;放置时间越长,岩心内交联反应增强并趋于稳定;剪切时间延长,聚合物分子定向排列趋势加剧,岩心孔隙内成胶效果变差;渗透率较低条件下,岩心孔隙内交联反应以"分子内"交联为主;随岩心渗透率增加即孔隙尺寸增大,岩心内成胶效果变好,发生"分子间"交联概率增大。实验数据和理论分析表明,在两性离子交联聚合物溶液中,交联反应首先发生在同一分子的不同支链间,即"分子内"交联,形成局部性网状聚集态,然后扩展到不同聚合物的分子链间,即"分子间"交联,形成区域性网状聚集态。     

两种聚合物在多孔介质中的渗流特性

疏水缔合水溶性聚合物(HAWP)是大分子链中含有少量疏水基团的水溶性聚合物，在模拟某一油藏条件下，研究了HAWP和ASG两种不同类型聚合物溶液在多孔介质中的渗流特性。研究结果表明，由于HAWP分子疏水基团发生分子间缔合作用，形成动态物理交联网络，HAWP溶液表现出很强的流度控制能力；在远离注入端的多孔介质中，HAWP溶液比ASG溶液具有更高的抗冲刷性和降低孔隙介质渗透率的能力。两种聚合物溶液在多孔介质中表现出的不同渗流特性与聚合物的分子结构有密切关系。     

电解质对聚合物溶液渗流特性影响及作用机理研究

大庆油田聚合物驱工业化推广应用已进入第十年,剩余主力油层愈来愈少,薄差油层必将成为聚合物驱油技术的主要应用对象.现有聚合物产品是针对主力油层设计和生产的,其相对分子质量高、分子线团尺寸大,在常规配制工艺条件下难以与薄差油层孔隙尺寸相匹配.针对薄差油层聚合物驱存在的问题,笔者通过改变溶剂水中电解质类型和浓度,测量了聚合物溶液的流动性质和聚合物分子线团尺寸,研究了聚合物分子线团尺寸变化及其对渗流特性的影响.结果表明,在一定浓度范围内,溶剂水中电解质浓度愈高,聚合物分子链收缩卷曲程度愈严重,分子线团尺寸愈小,能够进入的岩石渗透率愈低.当采用较低电解质浓度水进行后续水驱时,一方面,岩心内电解质浓度降低会使聚合物分子线团发生膨胀,流动阻力增大.另一方面,岩心内部分滞留聚合物会随注入水采出,流动阻力减少.由此可见,在后续水驱阶段,注入压力大小主要取决于聚合物分子线团膨胀幅度和滞留聚合物采出量.采用较低矿化度水进行后续水驱可以维持较高注入压力,进而获得更好的波及效果.     

污水配制的Al3+交联聚合物凝胶性能特征

用大庆采油二厂的污水(矿化度4013mg/L)配制不同HPAM浓度的Al3 交联聚合物凝胶,在气测渗透率1 25μm2的人造岩心上,按清水(矿化度729mg/L)—凝胶—污水或清水的注入程序,注入量>5PV,测得凝胶中HPAM浓度为0 6、0 5、0 4g/L时,残余阻力系数FRR(368 6～277 4)大于阻力系数FR(266 7～246 0),二者均随HPAM浓度减小而减小;后续注入清水时FRR较低;凝胶中HPAM浓度为0 3g/L时FRRFR;聚合物溶液的粘度略低,在放置过程中FR和FRR大体不变,FR和FRR值很小且FRR相似文献   

聚合物溶液、凝胶和微球渗流特性差异及其作用机理研究

化学剂调驱矿场实际增油效果与预期值还存在差距,主要原因之一是调驱剂与储层岩石孔隙配伍性较差,未能形成有效滞留和驱替,制约了调驱技术的发挥。为了提高调驱剂在孔喉中的有效滞留和实现液流转向效果,以渤海油田储层和流体物性为模拟对象,研究了聚合物溶液、凝胶和微球的渗流特性和作用机理。结果表明,与聚合物溶液相比,Cr~(3+)聚合物凝胶阻力系数和残余阻力系数较大,且残余阻力系数大于阻力系数,表现出独特的渗流特性;聚合物微球具有缓膨特性,可以在吸水膨胀前进入岩心孔隙内并在其中吸水膨胀,进而产生较强滞留和封堵作用以及较好的液流转向效果。与聚合物溶液的分子聚集体相比,聚合物微球粒径分布较集中,相同岩心条件下不可及体积较大,而不可及孔隙中剩余油能被微球携带液波及,整体波及效率提高。     

聚合物地下交联调剖数学模型

本文建立了一个两维两相多组分聚合物地下交联调剖数学模型。它除了考虑了聚合物驱本身的各种物化现象(粘度,阻力系数,残余阻力系数,聚合物的吸附滞留,扩散,不可及孔隙体积,流变特性,含盐量及其变化的影响等),还考虑了聚合物和交联剂在地下经过交联反应后,产生胶结物质封堵高渗透层过程所涉及的各种物化现象(交联反应及其动力学规律,残余阻力系数增加,胶结物封堵特性等),较好地描述了聚合物驱及地下交联调整驱动剖面的过程。模型的使用,表明它对于辅助研究调剖机理及特性,设计实施方案(如堵剂种类,浓度,用量,注入方式,各种操作参数的选取),预测调剖后的驱替动态及采收率等,是一个非常有用的工具。文中算例表明对于纵向渗透率差异较大的层状非均质油藏,利用调剖技术与水驱或聚合物驱相比,效果都得到了改善,而这种改善的程度则与封堵地层的深度有直接的关系。     

交联聚合物溶液成胶动态特征及其机理

渤海油藏长期注水开发已形成优势通道。根据油藏调剖的实际需求,采用物理模拟方法,开展了交联聚合物溶液成胶动态特征及其作用机理研究。结果表明:交联剂与聚合物间化学反应主要为两种,一是聚合物同一分子链上不同支链间("分子内")交联反应,形成"局部性"网状分子聚集体,宏观上黏度基本保持不变,二是聚合物不同分子链间("分子间")交联反应,形成"区域性"网状分子聚集体,宏观上黏度和黏弹性大幅度增加;在交联聚合物溶液中,发生"分子内"交联反应所需时间要远少于"分子间"交联反应,这一特征在酚醛树脂类交联聚合物溶液内表现尤为明显;在目标油藏条件下,有机铬类交联剂与聚合物间形成"区域性"网状聚集体时间低于0.5 h,酚醛树脂类则为72 h左右。     

聚合物表面活性剂分子聚集态结构及其对渗流特性影响研究

聚合物表面活性剂(简称聚表剂)兼具高分子与表面活性剂双重特性,本文利用动态光散射仪(DLS)、扫描电镜(SEM)分别研究了4种聚表剂的分子线团尺寸和微观聚集态结构,并通过岩心流动实验考察了溶液浓度、配液用水等对渗流特性的影响。结果表明,与常规聚合物相比,4种类型聚表剂分子均不同程度出现"交联"反应的特征,呈现出"片状-网状"聚集结构。在相同聚表剂类型条件下,聚表剂浓度愈大,其分子越易于产生"交联",溶液阻力系数和残余阻力系数愈大,当浓度为900mg/L时,"炼化Ⅰ型"的FR最大,为280。在实验溶剂水矿化度范围内,矿化度愈高,聚表剂溶液视黏度愈低,越易于产生"分子内交联反应",而且FR和FRR都有不同程度的升高,升幅约为12%～38%。与Na+相比,Ca2+和Mg2+对四种聚表剂溶液阻力系数和残余阻力系数影响较大,更易于使聚表剂发生"分子内交联反应"。