聚合物溶液流变特性试验研究

在对矿场实际应用的分子量为1700万的聚合物溶液进行流变性试验的基础上,通过对试验数据进行回归分析,验证了在单井注入量小于500m3/d的条件下,聚合物溶液的流变特性符合幂律流体的拟塑性流变模式;同时,分析了聚合物溶液浓度对其流变特性的影响,描述了聚合物溶液表现粘度、流性指数n和稠度系数K随聚合物溶液浓度的变化规律。     

海上油田注聚沿程压降计算及管径优选

选取胜利滩海油田所用的活性聚合物乳液,通过实验测定聚合物溶液的流变性,提出了用两种流变模式来描述其流动特性:当剪切速率小于极限剪切速率时聚合物溶液表现出幂律流体特征;当剪切速率大于极限剪切速率时聚合物溶液表现出牛顿流体特征.通过聚合物溶液在管道中的剪切速率来判别其流变模式,并计算不同管径下聚合物溶液配注时的沿程阻力损失,由此来选择合适的注聚管道的管径,以提高注聚合物驱油效果.     

聚驱油井无因次IPR曲线确定及应用

1.聚合物驱油井无因次IPR曲线模型的建立 矿场试验和室内实验表明,原油与聚合物溶液混合物的流变特性满足幂律模式.     

部分水解聚丙烯酰胺的微流变特性研究

以动态光散射原理为基础,借助Rheolaser微流变仪,针对NaCl浓度、pH值、温度以及相对分子质量等影响因素,研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的微观流变特性。通过分析HPAM的均方位移(MSD)曲线,得到反映其流变特性的黏弹性参数,宏观黏度因子MVI和弹性因子EI。实验结果表明,NaCl浓度越低,温度越低,pH值越高,相对分子质量越高,则HPAM溶液的MVI与EI的平衡值越高。阐述了聚合物溶液具有这种流变特性的微观机理,探讨了微流变学在研究聚合物流变特性上的优越性。     

疏水缔合聚合物溶液粘弹性及流变性研究

实验测定了缔合聚合物溶液的动态粘弹性、流变性以及在多孔介质中的流变特性.动态粘弹性实验结果表明,在聚合物溶液浓度大于临界缔合浓度时,溶液的弹性模数G'和耗能模数G″明显大于聚合物溶液浓度低于临界缔合浓度时的G'和G″,且存在着一个临界聚合物浓度.低于该浓度时,溶液的G″大于G',而高于该浓度时, G'大于G″,不同浓度下的G″和G'基本不受剪切应力的影响.在实验剪切速率内,缔合聚合物溶液的宏观流变特征表现为剪切稀释性和剪切增稠性.而在多孔介质中,在低剪切速率下,溶液表现出牛顿流体的特征;随着剪切速率的增加,溶液表现出剪切稀释性和剪切增稠性的流变规律.在进行缔合聚合物驱油时,应尽可能使用弹性比较大的聚合物,而且注入速度须高于临界粘弹流速,这样才能充分利用其粘弹性提高采收率.     

疏水缔合聚合物熟化时间和流变性测试

为了确定大庆油田聚合物驱油试验选用的新型疏水缔合聚合物AP-P3的配制注入工艺参数,从而为产能建设方案和实际生产提供理论依据和技术支持,需要对其熟化时间和流变性进行测试。采用黏度法测试了疏水缔合聚合物的熟化时间,结果表明:试验室条件下,其熟化时间为150 min,考虑到现场实际生产情况,熟化时间定为3 h。采用流变仪测试质量浓度为1 000～5 000 mg/L的疏水缔合聚合物溶液的流变性,结果表明:在常规剪切速率范围内,疏水缔合聚合物溶液呈现出与油田常规聚合物相仿的流变特性,即其溶液为剪切稀释流体,符合幂律流体特征;利用流变曲线回归得出疏水缔合聚合物的流变参数。对疏水缔合聚合物母液和大庆2 500万超高分聚合物母液的流变性进行比较,结果表明疏水缔合聚合物母液的黏度更高,高出幅度近20%。     

聚合物溶液宏观流变性研究

在较宽的剪切速率范围内,系统测试了3种特高分子量部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)聚合物溶液的宏观流变曲线,分析了聚合物的宏观流变特征及其随聚合物分子量及浓度、温度和压力的变化规律。用2参数的Powe—Law模型和4参数的Cross流变模型对所测得的流变数据进行拟合处理,确定了描述聚合物溶液宏观流变性的流变模型,建立了流变参数随浓度和温度变化的关系式。从而,为聚合物驱数值模拟、动态预测和矿场工程设计提供了重要的依据。     

聚合物溶液宏观流变性研究

在较宽的剪切速率范围内，系统测试了３种特高分子量部分水解聚丙烯酰胺聚合物溶液的宏观流变曲线，分析了聚合物的宏观流变特征及其聚合物分子量及浓度，温度和压力的变化规律。用２参数的Ｐｏｗｅ－Ｌａｗ模型和４参数的Ｃｒｏｓｓ流变模型对所测得的流变数据进行了拟合处理，确定了描述聚合物溶液宏观流变性的流变模型，建立了流变参数随浓度和温度变化的关系式。     

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.     

模糊数学方法在江苏油田聚合物优选中的应用

为改善江苏油田聚合物驱的增油效果，针对其高温、高矿化度和断块油藏地质流体特点，通过室内实验对聚合物溶液增粘性、稳定性、耐温性、抗盐性、抗剪切性、滞留特性和流变特性等技术指标进行检测，并利用模糊综合评判方法对检测结果进行评判。结果表明，模糊综合评判方法可以实现对多因素影响下不同品质聚合物溶液性质优劣的定量评价，为合理选择聚合物提供了新的方法。     

聚合物驱最佳驱油速度的选择

聚合物溶液在孔隙介质中流动时,有效粘度、粘弹性、分子滞留量都是速度的函数。本文研究了聚合物溶液在孔隙介质中的流变特性,找出聚合物开始产生拉伸变形所对应的临界流速VC1以及开始出现胀流型特征的临界流速VC2。在此基础之上,通过驱油试验进一步研究过反对聚合物驱采收率的影响,认为存在一个最佳驱油速度范围,在此速度范围内采收率最高。     

缔合聚合物溶液注入性影响因素

实验研究了缔合聚合物溶液通过筛网的流变行为,通过对比3种不同聚合物的筛网系数与质量浓度及粘度的关系,分析研究了缔合聚合物在多孔介质中的注入能力,认为缔合聚合物在井底炮眼附近高压差下,具有良好的流动及注入性;在油层深部低压差下,产生更大的阻力系数,有利于提高油层深部的驱油效率;实验结果同时也说明了现有评价聚合物溶液注入性的方法不能正确、客观地评价缔合聚合物溶液的注入特性,从而为建立新的适合缔合聚合物的注入性评价方法提供了重要的依据。     

热致型聚合物流变性室内实验

热致型聚合物的主要特点就是黏度会随温度升高而增大,最终能变为凝胶状。由于其具有独特的特征,流变性与常规聚合物(HPAM)有所不同,因此很有必要研究该类聚合物的流变性,为矿场应用设计提供理论依据。应用Brookfield型旋转黏度计系统研究了该类聚合物的流变性,结果表明:在一定剪切速率范围内,溶液均呈现剪切变稀特性,符合幂律流体模式。根据实验结果建立了描述溶液宏观流变性流变模型,并拟合出模型中常量,稀溶液的常量与常规聚合物的相同,亚溶液则相反。     

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。      

四元两性疏水聚合物溶液流变和减阻性能

为丰富和发展聚合物减阻体系,以丙烯酰胺(AM)、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)、十六烷基二甲基烯丙基氯化铵(CDAAC)为单体合成出一种四元两性疏水缔合聚合物(PAADC),研究了其溶液的流变和减阻性能。考察了不同浓度该聚合物溶液的流变特性,讨论了该聚合物体系的摩擦阻力系数和减阻率随广义雷诺数的变化关系,并对比了PAADC与AM/AMPS/DMAM形成的三元水溶性聚合物(PAAD)的流变学和减阻效果。结果表明,聚合物体系具有良好的剪切稀释性,相同浓度PAADC溶液的触变性明显大于PAAD溶液;浓度为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%的PAADC体系,最大减阻率分别为32.29%、62.32%、69.52%和67.35%,证明PAADC溶液浓度显著影响溶液的减阻性能,其中0.3%PAADC体系的减阻效果较优。      

聚合物驱井下单管分注技术

本文在聚合物溶液流变特性的研究基础上,试验确定了聚合物溶液在不同条件下的剪切降解边界条件,依据此研制的阀形低剪切流量调节器在生产现场进行了粘损率测试,并取得了满意的效果;结合常规井下工具的要求,对流量调节器进行结构优化和改进,形成了聚驱井下单管分注技术。     

孔隙介质中聚合物溶液的粘弹性及流变性

根据聚合物溶液在孔隙介质中的渗流理论，提出了确定其有效粘度的方法，导出了孔隙介质中包含粘弹性因素的聚合物溶液有效粘度与剪切速率的关系式，该式适用于较广的速度范围；实验证实，聚合物溶液有效粘度由弹性粘度和剪切粘度组成，孔隙介质性质及降合物溶液浓度对临界流变流速影响的研究表明，在油层流速条件下，聚合物溶液很可能出现拉伸流动和胀流型流变特征，因此在聚合物驱及数值模拟中应考虑粘弹性因素的影响。     

聚合物流变性实验研究

聚合物流变性是聚合物驱油设计理论基础, 应用DVⅢ旋转粘度计对聚合物流变性进行了系统研究。结果表明, 聚合物溶液呈现剪切变稀特性, 表观粘度是剪切速率、温度、质量浓度的函数, 同一温度下稠度系数随着质量浓度的增加而增加, 幂律指数随着质量浓度的增加而减小, 建立了描述聚合物溶液宏观流变性流变模型, 引进支持向量机的方法对聚合物的流变性进行预测, 预测结果与实际测量结果相一致, 为聚合物驱数值模拟、油藏动态预测和矿场工程设计提供了重要的依据。     

Fe2+对HPAM驱油剂流变性能影响研究

针对目前海上油田聚合物驱入井液黏度损失问题,分析了聚合物溶液黏度损失的原因,重点研究了Fe2+浓度对聚合物流变性能的影响。通过室内实验分别考察了溶液中不同Fe2+浓度对聚合物的特性黏数、黏弹性和拉伸流变性的影响规律。实验结果表明:当Fe2+浓度小于0.5 mg/L 时,随着Fe2+浓度增大,聚合物的特性黏数、表观黏度和拉伸黏度呈迅速下降趋势;当Fe2+浓度大于0.5 mg/L时,降解不明显。控制注入水中Fe2+浓度低于0.5 mg/L,可以有效消除Fe2+对聚合物入井液黏度的不利影响。     

化学方法加速疏水缔合聚合物的溶解

疏水缔合聚合物由于疏水基团间的相互作用,缓慢的溶解速度制约了其在油田上的大规模应用。已有的物理加速溶解方法会造成缔合聚合物溶液的黏度产生不可恢复的损失。基于疏水基团与环糊精的包合作用,在缔合聚合物溶解过程中加入环糊精,研究了环糊精对疏水缔合聚合物溶解性和流变性的影响。结果表明,利用环糊精对疏水基团的包合作用,加速了缔合聚合物的溶解,且避免了溶液黏度的损失。环糊精对疏水基团的包合改善了缔合聚合物与溶剂的相互作用。随环糊精与疏水基团物质的量之比的增加,缔合聚合物溶解时间呈指数下降。利用环糊精对客体分子的竞争包合特性,通过向缔合聚合物溶液中添加适量的与环糊精具有更强亲和力的非离子表面活性剂可以完全恢复溶液的流变性能。