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。     

络合剂提升聚合物增黏能力实验研究

选用L1、L2、草酸钠作为络合剂,分别测定加入不同浓度络合剂后HPAM(部分水解聚丙烯酰胺)溶液的黏度,对比水驱后注入聚合物溶液和加入草酸钠溶液的复配体系的驱油效果。实验结果表明,随着L1、L2、草酸钠浓度的增加,聚合物溶液黏度呈现先逐渐增加至峰值后减小的变化规律。当聚合物溶液中分别加入100 mg/L的L1、200 mg/L的L2、300 mg/L的草酸钠时,黏度分别达到峰值74.1 mPa·s、89.3 mPa·s、90.1 mPa·s。与无络合剂相比,相同浓度的聚合物溶液添加200 mg/L的草酸钠可以使得体系驱较水驱提高采出程度再增加4.23%。由此可见,加入草酸钠作为络合剂可以有效的提高聚合物溶液的化学驱采出程度,络合剂的用量直接影响聚合物溶液的黏度,为了达到最佳增黏效果,在使用中应根据经济成本和聚合物溶液的增黏率来综合选择。     

海上油田配聚用水除铁剂优选评价

在聚合物驱配液过程中,配聚用水中所含Fe~(2+)对聚合物黏度损失影响较大,降低了聚合物驱油效果。为了有效去除配聚用水中Fe~(2+),提高聚合物溶液黏度,根据渤海湾海上油田聚合物驱使用的聚合物特性和配聚用水水质指标要求,采用配制的模拟水开展聚合物熟化阶段溶液性能研究实验,并在此基础上完成Fe~(2+)氧化剂优选评价及使用条件探索实验。实验结果表明,优选的Fe~(2+)氧化剂最佳的质量浓度为80 mg/L,在反应温度60℃和反应时间15 min条件下,除铁率可达90%,聚合物溶液初始黏度值可提高19%,老化10 d后黏度保留率可达90%。     

注入水水质对聚合物黏度的影响及水质处理剂的筛选

胜利油田孤东和孤岛油区污水水质明显影响了配注聚合物体系的黏度,亟需研究不同水质因素对黏度的影响并寻求有效的水质处理剂。通过室内黏度和老化稳定性测试,研究了注入水中Fe~(2+)/Fe~(3+)、S~(2-)和氧含量等水质内部因素对聚合物体系黏度的影响,确定了保证聚合物溶液具有较高黏度的含量上限,并结合相应的要求优选了适合的除氧剂和除铁剂,在现场条件下验证其适应性。研究结果表明,Fe~(2+)/Fe~(3+)、S~(2-)和氧含量对聚合物体系黏度有显著的影响,要使现场配注的聚合物溶液具有较高的黏度,Fe~(2+)和Fe~(3+)含量最高应分别不超过0.5 mg/L和2mg/L,S~(2-)含量应控制在1 mg/L以内,溶解氧含量应控制在0.3 mg/L以下。Fe~(2+)/Fe~(3+)和S~(2-)的作用时间对聚合物溶液黏度没有明显的影响。硫脲和大港亚铁离子处理剂PP-I分别是与聚合物体系配伍性良好且应用效果最好的除氧剂和除铁剂,现场适应性较好。通过加入化学除氧剂和除铁剂能有效控制现场注入水中的氧含量和Fe~(2+)/Fe~(3+)含量在较低水平,使配制的聚合物溶液具有较高的黏度,适于在油田聚合物驱和化学驱使用现场污水配液时使用。图3表6参17     

泡沫复合驱聚合物溶液黏度损失原因分析

胜利油田埕东泡沫复合驱先导试验中,交替注入加发泡剂的聚合物溶液和99.5%的氮气,井口黏度损失十分严重,现场检查发现注聚管道内壁腐蚀严重.实验考察了多种因素对聚合物溶液黏度的影响,所用聚合物溶液由5 g/L的清水母液稀释而成,黏度在70℃下测定,结果如下.生锈钢片确能使聚合物清水溶液黏度迅速降低.清水稀释溶液黏度高且在1小时内稳定,曝氧污水稀释的溶液黏度较低(～60%)但很稳定,隔氧污水稀释的溶液黏度极低且迅速失黏;引起黏度损失的因素是污水中COD物质.随溶解氧浓度增大,清水和污水稀释溶液的黏度均迅速下降.污水稀释溶液加Fe2 1小时后的黏度,随Fe2 加量增大(0～30 mg/L)而迅速减小,加0.5 mg/L Fe2 后溶液度不断降低,30天后失去黏度;加Fe3 1小时后黏度略有下降,但加0.5 mg/L Fe3 后溶液黏度仍逐渐降低,30天后降至～5 mPa·s,其原因是Fe3 可与HPAM的酰胺基反应而生成Fe2 ,Fe2 使聚合物分子链降解.研制了由氧化剂和自由剂终止剂组成的水质稳定剂DW-1,加入100 mg/L DW-1可使聚合物污水溶液基本上保持其黏度.图3表3参10.     

Ca~(2+)与Mg~(2+)对聚合物黏度影响及其增黏方法

大庆油田长垣西区注入污水中Ca~(2+)与Mg~(2+)质量浓度较高,导致聚驱效果不理想。研究了高质量浓度Ca~(2+)与Mg~(2+)污水对聚合物体系黏度的影响,提出了草酸作为Ca~(2+)、Mg~(2+)络合剂提高聚合物体系黏度的方法。结果表明:与长垣北区注入水相比,长垣西区注入Ca~(2+)、Mg~(2+)质量浓度较高,接近前者5倍;长垣西区污水配制的聚合物溶液黏度较低,与北区污水配聚相比黏度损失近26.3%;通过向溶液中添加适量草酸可以有效改善聚合物溶液性能;当络合剂与二价离子摩尔浓度比略大于1:1时,化学驱采收率增幅最大,与不添加络合剂聚合物体系相比提高了5.3%。     

双河油田提高聚合物驱高温稳定性的方法研究

为提高双河油田高温油藏聚合物驱的稳定性,用普通部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和油田污水配制聚合物溶液,在95℃条件下研究了自由基氧降解、水解作用对HPAM溶液黏度的影响,分析了双河油田高温油藏聚合物降解的主要机理,讨论了几种有效提高HPAM高温热稳定性的方法。结果表明,溶解氧会导致HPAM溶液黏度大幅下降:当溶液中氧含量由0.5增至3.0 mg/L时,聚合物溶液在95℃老化180 d的黏度保留率由100%降至27.5%。HPAM的高温水解速度很快,但在溶液氧含量小于0.3 mg/L和HPAM水解度为40%~60%时,溶液黏度无明显下降。自由基降解是双河油田高温油藏聚合物降解的主要机理,控制氧含量、抑制聚合物自由基降解是提高聚合物稳定性的技术关键。在80~95℃油藏,采取无氧配注与新型聚合物驱技术,或在HPAM溶液中加入少量交联剂形成低度交联聚合物溶液,可以明显提高聚合物的耐温性能,取得良好的矿场应用效果。     

聚合物在注聚管道中降解的模拟研究

实验聚合物溶液浓度 15 0 0mg/L ,用胜利标准盐水 (矿化度 5 72 5mg/L ,钙镁离子含量 10 8mg/L)配制 ,聚合物为分子量 9.5 6× 10 6,水解度 2 3%的工业品HPAM。聚合物溶液盛于内径 6cm、长 30cm、由不同材料制成的管子内 ,在不同条件下处理 1h和 3h ,测定溶液在实验温度下的粘度 (7s-1)和溶液中Fe3 + 浓度 ,根据测试结果讨论了造成注聚管道中聚合物溶液粘度损失的因素。按聚合物溶液粘度下降程度和溶液中Fe3 + 浓度 ,各测试条件的影响大小排序如下 :普通钢管 >渗氮钢管 >玻璃管 ;70℃ >室温 ;有氧环境 >充氮氛围 ;滚动条件 >静态条件。另外 ,在室温、有氧、、静态条件下 ,聚合物溶液粘度随Fe2 + 加入量增大和时间延长 (1h和 3h)而下降 ,Fe2 + 浓度为 10mg/L时 3h后粘度下降 5 0 %。得出结论 :在注聚管道中聚合物主要发生机械剪切降解和化学降解 ;前者受管壁材料和粗糙度影响 ;壁面钢材受溶解氧腐蚀而产生Fe2 + ,Fe2 + 被氧化成Fe3 + 并引起溶液中聚合物化学降解 ;温度升高时化学降解加剧。表 2参 2。     

胜利油区配注污水水质对化学驱效果的影响

胜利油区化学驱单元大多采用污水配注化学剂,配注污水水质对化学驱效果影响较大。在统计胜利油区化 学驱历年配注污水水质的基础上,分析了水质对聚合物溶液粘度、表面活性剂油水界面张力的影响。结果表明,化学驱配注污水矿化度和钙、镁离子质量浓度逐年升高,Fe2+质量浓度最高达6.6 mg/L,S2-质量浓度最高达5.5 mg/L。配注污水水质不达标会导致聚合物溶液粘度降低,钙离子质量浓度为300 mg/L就会导致聚合物溶液粘度下降50%,钙离子质量浓度达到400 mg/L,表面活性剂油水界面张力升高一个数量级;当Fe2+质量浓度增大至1 mg/L时,聚合物溶液粘度保留率仅为55%;当S2-质量浓度为2 mg/L时,聚合物溶液粘度保留率仅为47.4%。对比2001—2011年胜利油区化学驱矿场应用聚合物溶液粘度与质量浓度发现,配注污水矿化度、钙、镁离子质量浓度逐年升高,水质不合格导致化学剂用量逐年增加。为了保证化学驱效果,必须通过改善配注污水水质减缓聚合物溶液粘度损失、增加表面活性剂界面活性,从而减少化学驱中化学剂用量,降低投资成本。     

还原性铁和硫离子对聚合物性能的影响

为了考察大庆油田聚合物溶液黏损的影响因素,对注入井井口的聚合物溶液进行全离子分析,研究还原性Fe~(2+)和S~(2-)离子对聚合物溶液性能的影响。结果表明,在厌氧条件下,Fe~(2+)和S~(2-)浓度对聚合物溶液的性质影响不大。在曝氧条件下,聚合物体系黏度随着Fe~(2+)和S~(2-)浓度增加而急剧下降,含1.18mg/L Fe~(2+)的聚合物溶液和含2.49 mg/L S~(2-)的聚合物溶液的黏度分别下降了42.49%和49.42%;随着:Fe~(2+)和S~(2-)浓度增加,聚合物分子线团尺寸也大幅减小,聚合物溶液的触变性变差。在Fe~(2+)和S~(2-)存在时,Fe~(2+)和S~(2-)使部分水解聚丙烯酰胺降解引起聚合物链断裂,是造成部分水解聚丙烯酰胺溶液黏度下降的主要原因。针对现场实际提出多种工程措施,以降低还原性物质对聚合物溶液的影响,减少聚合物溶液黏损。     

聚丙烯酰胺─亚铁离子─甲醛增粘体系的研究

讨论了Ｆｅ２＋浓度、ｐＨ值对部分水解聚丙烯酰胺的化学稳定性的影响，发现在所研究的体系中甲醛浓度可以较长时间保持不变，对Ｆｅ２＋引起的聚丙烯酰胺的降解机理以及甲醛的保护作用进行了初步探讨     

不同极限黏度无磷聚合物在含余氯循环水中的应用

对极限黏度不同的无磷聚合物AA/AMPS/HPA在含余氯配水中稳定Zn2+和PO43-的性能和缓蚀性能进行了研究,同时对聚合物极限黏度与其阻垢缓蚀性能的关系进行了研究。研究发现:余氯对AA/AMPS/HPA性能影响不大;在Ca2+质量浓度1 000 mg/L、余氯2 mg/L、Zn2+和PO43-均为6 mg/L的配水中,当碱度低于280 mg/L时AA/AMPS/HPA对Zn2+和PO43-的稳定效果较好,实验进行46 d后水中Zn2+和PO43-质量浓度约为5mg/L;当碱度增加为900 mg/L后AA/AMPS/HPA对Zn2+和PO43-的稳定效果较差,实验结束时水中Zn2+和PO43-质量浓度仅为3 mg/L左右;AA/AMPS/HPA对碳钢有一定的缓蚀作用,极限黏度低于0.12 dL/g的AA/AMPS/HPA对碳钢的缓蚀效果较好,腐蚀速率约为0.035 mm/a。不同极限黏度的AA/AMPS/HPA性能差别不大,总体上极限黏度低于0.12 dL/g时,AA/AMPS/HPA的阻垢性能和缓蚀性能稍好。     

疏水缔合聚丙烯酰胺溶液挂壁与粘度的关系

研究了NaCl和CaCl2浓度对部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）和疏水缔合聚丙烯酰胺（HAP）溶液挂壁与粘度的影响。结果表明，随着NaCl浓度增加，HPAM溶液的粘度降低，且溶液没有挂壁现象出现；随着CaCl2浓度增加，HPAM溶液的粘度先急速降低，再有所增加，当CaCl2质量浓度大于299．7mg／L时，粘度则又缓慢降低，溶液也没有挂壁现象出现。而对于HAP．随着NaCl浓度增加，其粘度先降低后增加，当NaCl质量浓度达到10000mg／L时，溶液出现挂壁现象；随着CaCl2浓度增加，HAP溶液的粘度先上升后降低，当溶液中CaCl2质量浓度达到149．8mg／L时，HAP溶液出现挂壁现象。HAP中疏水基团的相互作用是引起HAP溶液挂壁的主要原因。     

驱油聚合物溶液粘度稳定性研究

对驱油聚合物溶液粘度稳定性的影响因素进行了研究,结果表明,溶解氧对其影响是长期而缓慢的过程,但由于注聚周期长,造成粘度损失较严重;Mg^2＋、Ca^2＋的存在使聚合物溶液粘度稳定性变差;在低浓度范围（Fe^3＋浓度小于10mg／L）内Fe^3＋的影响较小,而Fe^2＋使聚合物溶液粘度急剧降低,溶液长期稳定性变差。针对聚合物溶液粘度稳定性的影响因素及其影响程度,研制了稳粘剂WN系列,采用胜利油田采油污水对其粘度稳粘效果进行了评价,经稳粘剂WN处理的污水所配制的聚合物溶液粘度保留率达68．8％,具有良好的粘度稳定效果。     

Rheological Properties of Hydrophobically Associating Polyacrylamide Solution

1. Introduction At present, carboxyl groups in the macromolecular chain of partially hydrolyzed polyacrylamide (HPAM) used in polymer flooding in oilfields are sensitive to inorganic salts (Liu, et al., 2004). Especially at a high content of high valence cation (such as Ca2+ and Mg2+), phase separation easily happens for HPAM and polymer solution viscosity decreases significantly (Wang and Niu, 1997; Luo, et al., 1998). At the same time, most oilfields are faced with shortage of fresh wa…     

提高聚驱井水力旋流器适用性的机械降黏装置的研制与评价

为提高水力旋流器含聚适用性,设计出一种机械降黏装置,利用该装置能使聚合物分子链断裂,减小处理液的黏度,从而减小黏度对水力旋流器分离性能的影响。通过对不同工况条件下的降黏效果分析得出,降黏装置对聚合物溶液降黏效果明显。为验证在不同聚合物浓度条件下,水力旋流器串联降黏装置前后分离性能,开展了室内实验研究。实验结果表明,不同含水率、处理量条件下,水力旋流器串联降黏装置后,质量浓度在300 mg/L以内的聚合物溶液经水力旋流器分离后,油水分离效率均能达到99%以上;在部分工况质量浓度为400 mg/L的聚合物溶液条件下也达到了99%。可见,水力旋流器前端串入机械降黏装置能够拓宽其含聚适用性。     

疏水缔合聚合物P（AM/PTDAB/AMPS/NaAA）的制备 及性能评价*

采用水溶液聚合后水解法,以丙烯酰胺(AM)、(4-丙烯酰胺基)苯基十四烷基二甲基溴化铵(PTDAB)、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸(AMPS)为原料合成了疏水缔合聚合物P(AM/PTDAB/AMPS/NaAA),通过考察反应条件对合成聚合物的特性黏数、溶解性以及增黏性的影响规律确定了最佳合成条件,研究了最佳合成条件下所合成聚合物的耐温抗盐性、剪切稳定性以及热稳定性。聚合物的最佳合成条件为:PTDAB加量为总单体质量的0.5%~0.8%,AMPS加量为总单体质量的15%,总单体质量分数为25%,复合引发剂加量为总单体质量的0.1%,pH值为8,引发温度30℃。采用矿化度100 g/L的盐水配制的质量浓度2000 mg/L的合成聚合物溶液的黏度仍大于30 mPa·s;采用矿化度20 g/L的盐水配制质量浓度2000 mg/L的合成聚合物溶液在转速5000 r/min下剪切3 min再静置4 h后的黏度保留率可达80%以上;聚合物溶液在85℃高温老化150 d后的黏度大于20 mPa·s。所合成四元共聚物表现出优异的耐温抗盐性、剪切稳定性以及热稳定性,性能优于高相对分子质量抗盐聚丙烯酰胺P(AM-AMPS-NaAA)。     

离子对缔合聚合物溶液黏度剪切保留率影响研究

针对渤海SZ36-1油田高温、高盐、大井距对注聚用聚合物剪切稳定性的要求,进行了SZ36-1油藏条件下,Na+、K+、Ca2+、Mg2+等离子对缔合聚合物AP-P4溶液黏度剪切保留率的影响研究。研究发现,影响缔合聚合物溶液黏度剪切保留率的关键因素是溶液中的Ca2+、Mg2+;在Na+、K+浓度小于10 000 mg/L时,其存在有益于提高溶液黏度的剪切保留率;Ca2+、Mg2+浓度超过400 mg/L时,溶液黏度的剪切保留率开始明显降低;在Ca2+、Mg2+浓度低于100 mg/L时,其存在有助于提高溶液黏度剪切保留率。在模拟渤海SZ36-1油田注聚水源井A15井的水质条件下,证实了Ca2+、Mg2+是影响缔合聚合物AP-P4黏度剪切稳定性的关键因素。