HPAM／柠檬酸铝弱凝胶体系的研制与成胶机理探讨

针对岔河集油田油藏条件,研制出低毒性HPAM／柠檬酸铝弱凝胶调驱体系。考察了聚合物HPAM浓度、交联剂柠檬酸铝浓度及稳定剂浓度对弱凝胶体系成胶性能的影响。结果表明,在聚合物HPAM浓度1500mg／L,交联剂浓度50mg／L,缓凝剂浓度450mg／L,除氧剂浓度100mg／L,稳定剂浓度200mg／L最佳配方条件下,体系成胶时间在3—15d可调,强度在100～1500mPa·s。并对这类弱凝胶配方体系的成胶反应机理和延缓交联机理进行了探讨。     

低温交联弱凝胶体系的室内研究

在室内用HPAM/Cr<'3+>体系研制一种低温(50 ℃)交联的弱凝胶体系.通过改变聚合物浓度、交联剂的老化时间以及交联剂的配制比例等测定了弱凝胶体系性能的影响因素.确定了H,PAM/Cr3'弱凝胶体系的形成条件:聚合物的适用浓度为1000～3 000 mg/L;交联剂为乙酸钠,与三氯化铬的质量比为2:1,并且需要老化32 h;交联剂的浓度范围为50～200 mg/L.在50℃下所形成的弱凝胶体系成胶时间可控.成胶强度可调.     

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。     

耐高温弱凝胶体系的室内研究

以聚合物HPAM为主剂,加入有机酚醛类交联剂和有机复配稳定剂,制备了高温弱凝胶调驱体系。考察了聚合物浓度、交联剂浓度、稳定剂浓度、温度、矿化度及pH对成胶性能的影响。确定了弱凝胶体系的最佳适用条件：聚合物HPAM浓度1200-1800mg／L,交联剂浓度800mg／L;稳定剂浓度80mg／L,体系pH为6～8,在此条件下可耐油藏高温达110℃。弱凝胶体系可实现成胶时间可控,凝胶强度可调。     

HPAM/Cr^3＋弱凝胶调剖封堵性能研究

在室内研制了一种适用于较高温度、较高矿化度油藏深部调剖的HPAM/Cr^3＋弱凝胶调驱体系。研究了聚合物浓度、交联剂浓度、稳定剂浓度、温度以及pH值对成胶性能的影响。确定了HPAM/Cr^3＋弱凝胶体系的最佳形成条件：HPAM浓度为2000mg/L,K2Cr2O7浓度为900mg/L,Na2SO3浓度为3000mg/L,硫脲浓度为80mg/L,体系pH值为6～7,最佳使用温度范围为55～70℃。HPAM/Cr^3＋弱凝胶体系可实现成胶时间控制,凝胶强度可调。     

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。     

有机醛/酚/聚丙烯酰胺弱凝胶体系的室内研究

以聚丙烯酰胺 (HPAM)为聚合物 ,乌洛托品 (FA)和间苯二酚 (FB)为主交联剂 ,醛类SA、酚类SB为辅助交联剂 ,形成了有机醛 /酚 /HPAM弱凝胶体系。考察了主交联剂加量、辅助交联剂加量、体系pH值、HPAM加量及矿化度对其成胶性能的影响。确定了有机醛 /酚 /HPAM弱凝胶体系的最佳形成条件 :FA主交联剂加量 0 0 6% ,间苯二酚主交联剂加量 0 0 3 % ,体系pH值为 6～7,HPAM加量 0 0 5 %～ 0 1 0 % ,醛类辅助交联剂SA和酚类辅助交联剂SB加量均为 0 0 6%～0 0 8% ,有机醛 /酚 /HPAM弱凝胶体系可实现成胶时间可控 ,凝胶强度可调。     

HPAM/wy-316乳酸铬凝胶体系的室内研究

在室内研制了一种可供不同温度油藏调剖用的HPAM/wy-316乳酸铬凝胶体系。考察了聚合物浓度、wy-316乳酸铬交联剂浓度、温度以及pH值对成胶性能的影响。确定了HPAM/wy-316乳酸铬体系的最佳形成条件:HPAM聚合物1000～1500mg/L;wy-316乳酸铬系列交联剂(以Cr3+计)浓度600～1200mg/L;体系pH值6～9;使用温度40℃～60℃。通过调节pH可以实现HPAM/wy-316乳酸铬凝胶体系成胶时间可控,凝胶强度可调。可以耐受较宽范围的温度和PH条件,能适应不同交联时间的要求。     

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。     

耐温抗盐的醛交联聚合物弱凝胶成胶时间的控制

用于高温、高矿化度油田调驱的混合醛交联聚合物HPAM弱凝胶,在90℃下的成胶时间约为200h,对油藏和调驱作业的适应性差,针对这种弱凝胶体系研制了由金属化合物和有机物复配而成的交联反应促进剂,代号JCH M。在用矿化度1.6×105mg/L、Ca2++Mg2+浓度5000mg/L的盐水配制、HPAM浓度1500mg/L、交联剂浓度500mg/L、pH=7.0的成胶溶液中加入JCH M10～70mg/L,可使溶液90℃下的成胶时间由200h缩短到70～1h,在90℃维持20d后在90℃测定的凝胶粘度由520mPa·s升到550～730mPa·s。实验结果表明通过改变HPAM或交联剂浓度控制成胶时间的方法是不适当的。表1参2。     

胶态分散凝胶吸附滞留行为的研究

总结了胶态分散凝胶((CDG)体系在岩心中的吸附滞留特性。此CDG体系是由150mg/L部分水解聚丙烯酰胺与柠檬酸铝形成的交联聚合物体系。在岩心流动封堵实验中侧定了CDG体系中各组分在岩心中的吸附滞留量,并与COG体系在石英砂(100~180目)上的静态吸附结果相对照。结果表明,CDG体系在岩心中因吸附滞留引起阻力系数上升,其中的凝胶颗粒主要以机械捕集的形式滞留,吸附所占的比例很小;而未交联的柠檬酸酸铝主要以吸附的形式滞留。在本实验条件下,CDG凝胶颗粒的滞留量为102.8μg/g, Al的滞留量为0.88μg/g。注入8.64PV CDG,冲水后残余阻力系数达50左右。实脸表明,CDG体系因其特殊的结构形态和吸附滞留特性,具有优于一般调剖剂的深部调剖作用和液流改向能力。     

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。     

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。     

缓冲法控制交联聚合物弱凝胶成胶时间

弱凝胶调驱技术是将聚合物与交联剂以及添加剂以单液法的形式注入地层，从而达到深部调驱的目的。针对现有交联聚合物弱凝胶体系的成胶时间过短、不能满足现场深部调驱的要求，通过采取在交联聚合物弱凝胶体系中加入缓冲溶液，借助缓冲溶液对弱凝胶体系ｐH值的调节作用，来达到调节交联剂的成胶时间的目的。通过L9正交实验，并将得到的数据进行极差分析和归一化处理，得出各个反应条件对成胶时间影响程度顺序为：溶液的pH值（因素B）＞交联剂用量（因素A）＞温度（因素C），并且酸性（pH＜7）条件下,成胶时间较长。最后选用５种不同pH的HAc-NaAc缓冲溶液对L-2/HPAM交联聚合物弱凝胶体系的成胶时间进行调节，可以将这一体系的成胶时间从42～384 h进行控制，而成胶强度基本不变化。这达到了用缓冲法来控制交联聚合物弱凝胶体系成胶时间的目的。     

温8区块复合深部调驱体系的制备与评价

针对温米油田温8区块油藏地质条件,采用水驱流向改变剂／弱凝胶复合深部调驱技术。选用粒径为3～5mm水驱流向改变剂2^#用于复合调驱体系;并研制了适合该油藏条件的弱凝胶体系,确定了其最佳配方：聚合物HPAM浓度1000～1500mg／L,交联剂FO浓度300mg／L,交联剂GR20mg／L,稳定剂WD浓度100mg／L,除氧剂CY浓度100mg／L。通过岩心流动实验,评价水驱流向改变剂／弱凝胶复合深部调驱体系对吸水剖面的改善能力。结果表明,该复合调驱体系可大幅提高吸水剖面改善率,适用于温8区块的调驱作业。     

污水复合深部调驱技术的室内研究

针对胜利渤南十区高温、高矿化度油藏地层条件,研制出利用油田污水配制的预交联颗粒／水驱流向改变剂／聚合物弱凝胶复合深部调驱体系。确定了弱凝胶体系最佳配方：HPAM浓度为1200—1800mg／L,交联剂浓度为300—600mg／L;该弱凝胶体系粘度保留率高,老化稳定性好。在油田污水中,水驱流向改变剂和预交联颗粒均具有良好的吸水膨胀性,在90℃下、104d内具有较好的老化稳定性。