新型缔合聚合物AP调剖体系研制及矿场应用

本文针对常规聚合物如聚丙烯酰胺在调剖、调驱、三采使用过程中存在的耐温、耐盐、抗剪切性能的不足,利用新型缔合聚合物AP-P4的特殊分子结构及其抗温、抗盐、抗剪切优势,首次研究开发出了适合中原油田高温、高盐油藏的新型缔合聚合物调剖体系,筛选出了适合新型缔合聚合物调剖体系的酸度调整剂、交联剂MZ-YL、MZ-BE、MZ-XS,通过性能评价试验表明,该体系具有良好的增粘、耐温、耐盐、抗剪切和抗脱水特性。2003年率先在国内开展了新型缔合聚合物调剖现场试验26井次,取得了明显的增油降水效果。研制开发的新型缔合聚合物调剖体系及相关应用技术对高温、高矿化度油藏开展聚合物调剖具有指导作用。     

缔合聚合物调剖剂性能评价与现场应用

针对中原文明寨、马寨油田的高温高盐油藏特点,研制了缔合聚合物调剖剂。该调剖剂的基本组成为:0.25%~0.35%缔合聚合物AP-P4;0.04%~0.05%交联剂MZ-YL;0.06%~0.07%交联剂MZ-BE;酸度调整剂0.12%。室内性能评价结果表明,该调剖剂适用油藏温度90℃,耐受矿化度达104mg/L的地层水,热稳定性好。调剖剂成胶时间可调,抗剪切,可用于深部调剖。在文明寨、马寨油田现场应用24井次,泵入前粘度12283 mPa.s,成胶粘度>10×104mPa.s,平均单井吸水厚度增加6.8m/4层,平均单井增油580t。     

超支化疏水缔合聚合物 HBPAM的性能及驱油效率

为了提高三采污水配制聚合物溶液的性能,对比评价了超支化缔合聚合物HBPAM和现场在用的KYPAM聚合物的增黏性能、黏弹性能、抗盐性能、长期稳定性能、抗剪切性能以及驱油效果,并观察了二者的微观形貌。研究结果表明,当浓度高于临界缔合浓度(1250 mg/L)后,HBPAM具有较强的增黏性能和黏弹性能;与KYPAM相比,HBPAM具有更好的抗盐性能和长期稳定性能。污水配制的浓度1500 mg/L的KYPAM溶液,在油藏条件老化180 d后的黏度仅为13 mPa·s左右,黏度保留率仅20%,而相同处理条件下,HBPAM溶液的黏度大于50mPa·s,黏度保留率在80%左右。HBPAM溶液具有较强的抗剪切稳定性,机械剪切速率15000 s-1作用后再静置24 h,浓度1500 mg/L的HBPAM溶液的黏度保留率为85%数89%,扫描电镜结果显示HBPAM具有更加规整的三维网状结构。岩心驱替实验结果表明,在水驱基础上,注0.3 PV的1500 mg/L的HBPAM溶液提高采收率16.5%,比黏度相近的浓度1800 mg/L的KYPAM溶液提高采收率幅度高5.0%。与KYPAM溶液相比,相同黏度的HBPAM溶液更能改善油藏非均质性。     

超细纤维素与丙烯酰胺接枝共聚物在调剖堵水中的应用

通过室内实验得到超细纤维素丙烯酰胺接枝共聚物为调剖剂主剂的最佳配方为:2000 mg/L接枝共聚物C-PAM+1000 mg/L交联剂PF+20 mg/L控制剂氯化铵,考察了该调剖剂体系的抗盐性、耐温性及抗剪切性。实验结果表明,该调剖剂体系具有较好的抗盐性,在自来水中的初始黏度为30 m Pa·s,成胶后的凝胶强度为3.5×104m Pa·s,在矿化度100 g/L的模拟地层水中成胶后的凝胶强度为3×104m Pa·s。该调剖剂体系适用于60数80℃的中性油藏,形成凝胶的稳定期超过80 d。该调剖剂体系具有较强的抗剪切性,在经过高速剪切(剪切速率100 s-1)后,初始黏度保留率在60%以上,成胶后凝胶强度保留率在80%以上。综上,超细纤维素丙烯酰胺接枝共聚物C-PAM可应用于调剖堵水中。     

耐温抗盐交联体系的试验研究

通过选择不同类型的聚合物和交联剂,在室内筛选了2个具有耐温80℃、抗盐32000mg/L的聚合物交联体系,并对该交联体系的增粘性、抗剪切性、耐盐性等性能进行了评价。这2个交联体系配方为:聚合物P3/交联剂OL4和聚合物ZL-3/交联剂OL3,聚合物和交联剂浓度分别为800mg/L、266mg/L,该交联体系具有良好的调剖效果。     

疏水缔合聚合物与渤海储层非均质性适应性研究

疏水缔合聚合物凭借良好的抗盐、抗剪切性在聚合物驱和调剖堵水中发挥重要作用的同时面临着油藏非均质性适应性问题。本文以渤海某油藏储层特征和流体性质为研究平台,在确定了疏水缔合聚合物AP-P4与目的储层孔喉配伍性的基础上,通过分析三管并联岩心(渗透率分别约4、1.5、0.5μm2)实验中的聚合物浓度变化对小层分流率和驱油效果的影响,开展了疏水缔合聚合物与储层非均质性的适应性研究。结果表明,随AP-P4浓度的增加,聚合物溶液的黏度和分子线团尺寸增大,相近渗透率下的阻力系数和残余阻力系数增大。AP-P4浓度为1500、1750和2000 mg/L时,与其相对应的岩心渗透率极限分别为1150×10-3、1500×10-3和1780×10-3μm2。聚合物浓度变化不仅会影响剖面反转时机,还会影响聚合物溶液在各小层中的驱替能力。聚合物浓度在1500~2000 mg/L范围内,随着聚合物浓度增加,聚合物与储层非均质性适应性变差,中、低渗透层受效波及区域减小,剖面反转时机提前,采收率呈现出先增加后减小的趋势,在聚合物浓度为1750 mg/L时实验增油效果最好,表明疏水缔合聚合物与储层非均质性的适应性对原油采出程度至关重要。     

耐温抗盐交联聚合物深部调驱体系的研究与应用

阐述了耐温抗盐交联聚合物深部调驱体系的研究方法,确定了深部调驱体系最佳配方:水解聚丙烯酰胺HPAM浓度为2 000 mg/L,有机铬一酚醛树脂复合交联剂JL浓度为1 000mg/L,稳定剂浓度为600 mg/L.室内实验表明,该交联聚合物体系具有良好的耐温抗盐性、抗剪切性、黏弹性、热稳定性,而且耐冲刷能力较强,具有较好...     

西峰油田交联聚合物深部调驱体系

西峰低渗裂缝性油藏选用的交联聚合物调驱体系各组分最佳浓度范围分别为:聚合物浓度1 200～1 500 mg/L,交联剂浓度800～12 00mg/L,稳定剂浓度400～500 mg/L.室内研究结果表明,该体系具有较稳定的抗盐、抗剪切性能,高温、高盐及剪切条件下成胶黏度保留率高;具有较强的岩心封堵能力,阻力系数大于32,残余阻力系数大于20,封堵率大于95%.室内调驱实验结果表明,该体系具有较好的启动低渗层能力,最终提高采收率幅度较HPAM调驱高13%.在西峰油田开展的6个井组交联聚合物调驱先导试验均取得较好效果,有96.4%试验井见效,含水下降11%,调剖井吸水剖面得到明显改善,启动新层吸水14.4 m/9层,截至2009年5月底累计增油8 461 t.     

聚合物驱用复合离子调剖剂HN-3性能研究

为了抑制聚合物驱过程中聚合物的窜流,研制了一种用于河南油田聚合物驱技术的复合离子调剖剂HN-3(由400~800 mg/L复合离子聚合物ZN930和40~80 mg/L有机铬交联剂DT862组成),考察了ZN930与聚合物驱用聚合物的配伍性和成胶性差异,研究了ZN930浓度、DT862浓度和剪切等因素对成胶性能的影响,以及HN-3在多孔介质中的注入性和封堵性。结果表明,ZN930与聚合物驱单元用聚合物配伍性好,混合后油藏温度下(50℃)放置90 d未发生分层或沉淀,且老化后的黏度略高于混合初始黏度;同等聚合物浓度下成胶性能优于相当或略高相对分子质量的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM);油藏条件下浓度为400~800 mg/L的ZN930和40~80 mg/L的DT862复配能形成性能良好的凝胶并在180 d以上不破胶,说明调剖剂成胶后具有良好的稳定性;随着注入速率的增加,交联体系初始黏度和成胶黏度均有不同程度的下降,且成胶时间有所延长;当注入速率达1200 m L/h时,剪切后的体系几乎不能成胶,故在现场应用中应尽量控制地面设备对交联体系的剪切。与相同浓度(1000 mg/L)的聚合物3630S、MO-4000、1285溶液相比,在相同注入速率下HN-3具有良好的注入性,且在多孔介质中封堵效率大于90%,成胶黏度40~1500 m Pa·s可控。     

微嵌段长度对疏水缔合聚合物流变性能的影响

为揭示疏水缔合聚合物结构与性能的关系,采用稳态应力扫描、剪切速率扫描、频率扫描等流变性实验方法,研究了疏水缔合聚合物（丙烯酰胺、丙烯酸钠和十二烷基丙烯酰胺共聚物,疏水单体十二烷基丙烯酰胺含量0.2 mol%）的微嵌段长度（N_H）对其流变性能的影响规律。研究结果表明：随着微嵌段长度的增加,聚合物的缔合效应加强,更易于形成可逆空间网络结构;同时其临界缔合浓度（CAC）逐渐降低,会使其增黏能力、黏弹性能均有很大提升;当N_H 从3.3 增至12.5 时,CAC 从1684 mg/L 降为846 mg/L,零剪切黏度从204.73 mPa·s 增至65833.19 mPa·s,松弛时间从0.07 s 增至12.64 s。流变实验结果表明,疏水缔合聚合物的缔合与解缔合是一个可逆的动态过程,微嵌段长度越长,经剪切作用破坏后的结构黏度重新恢复速度越慢,但其恢复后的黏度越高。在一定范围内升高温度和增加溶液离子强度有利于增强缔合效应,从而促使疏水缔合聚合物的抗温、抗盐性能在一定程度上提高。图8表1 参33     

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。     

聚合物分子结构与老化稳定性关系研究

在胜利油田三类油藏条件下,系统研究了聚合物分子结构与长期稳定性能的关系。研究表明,疏水缔合聚合物依靠分子链间相互作用而具有优异的长期稳定性能,其次是耐温抗盐单体共聚物,而高分子量聚丙烯酰胺最差;提高缔合单体含量、提高聚合物特性黏数、降低水解度和在分子结构中引入功能单体能明显改善长期稳定性能;当疏水缔合聚合物分子结构中含0.5%(mol)的缔合单体、15%(w)的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、特性黏数值大于1 400mL/g和水解度低于20%时,经120天老化后,溶液不会发生相分离,仍具有一定的增黏能力。     

高温高盐油藏低化学交联疏水缔合聚合物成胶前溶液性能研究

针对高温高盐、低渗透油藏条件下凝胶强度、长期稳定性和大剂量注入能力之间的矛盾,提出了采用疏水缔合聚合物为主剂,物理"交联"和化学交联相结合的技术思路。提出了高温高盐、低渗透油藏条件下凝胶成胶前溶液应具备的性能要求,并且针对新疆石南4油藏条件,对以疏水缔合聚合物AP-P4为主剂的成胶前溶液进行了性能评价,试验表明,该溶液具有耐温抗盐、抗剪切、抗地层水冲稀、注入压力低的特点。     

疏水缔合聚合物溶液的抗剪切机理研究

疏水缔合聚合物分子链上疏水基团的引入使其溶液具有独特的抗剪切性能,从而在油气田开采领域具有广阔的应用前景。为了研究该溶液的抗剪切机理,文章在淡水和模拟油藏条件下对疏水缔合聚合物溶液的粘度在剪切后的恢复情况进行了测试。结果表明,与部分水解聚丙烯酰胺HPAM相比,不管是在淡水还是模拟油藏盐水中,疏水缔合水溶性聚合物具有很好的剪切稀释性和抗剪切性,进一步证明了疏水缔合作用对缔合聚合物溶液的抗剪切性的贡献,从而可以指导油气开采用缔合聚合物的施工设计。     

注入速度对疏水缔合聚合物剪切后恢复性能的影响

针对渤海绥中36-1油田的实际油藏地层条件模拟设计了近井地带模型。研究了注入速度分别为5m³/(m·d)、10m³/(m·d)和20m³/(m·d)时,部分水解聚丙烯酰胺与疏水缔合聚合物2种不同分子结构的聚合物剪切后溶液性能恢复过程。实验结果表明,部分水解聚丙烯酰胺溶液的黏度、阻力系数、残余阻力系数等不能恢复,而疏水缔合溶液经高速剪切后溶液性能可以恢复。在注入速度为5m³/(m·d)时,疏水缔合聚合物在近井地带最终黏度保留率为92.3,阻力系数保留率为43.7,残余阻力系数保留率为81.1,且随着注入速度增大,溶液的黏度、阻力系数、残余阻力系数降低。在注入速度为10m³/(m·d)时,黏度、阻力系数、残余阻力系数保留率分别为70.6、35.2、72.7。注入速度为20m³/(m·d)时,黏度、阻力系数、残余阻力系数保留率分别为55.6、26.3、55.8。利用原子力显微镜观察剪切后疏水缔合聚合物微观形态认为,疏水基团的缔合作用使得原本被高速剪切破坏的溶液网络结构重新生成。     

一种新型相渗透率改善剂体系性能评价与应用

为了提高相渗透率改善剂的耐温性、抗盐性和时效性,以改型丙烯酰胺（AM）为主体,植入阴离子基团,采用溶液聚合的方法,合成了一种新型疏水缔合型聚合物（HHA-RPM）并配制出HHA-RPM体系。对体系的耐温性、抗盐性、时效性和相渗改善效果进行了室内评价实验,并开展了现场应用试验。室内实验表明,在90 ~120 ℃区间,体系有良好的耐温性能;当含盐量为1.0%时,依然保持一定的黏度,表明了该体系具有良好的抗盐性;添加了0.05%抗氧化剂,该体系具有良好的时效性;该相渗改善剂体系能有效降低水相渗透率,对油相渗透率影响较小。现场应用表明,该体系的增油降水效果显著,初期平均单井日增油3.61 t,含水率平均降低17.66百分点。     

新型聚合物研究与应用

分析了三次采油用聚合物驱油剂开发应用现状。针对目前聚合物驱油剂存在耐温抗盐性差等问题,开展了新型聚合物驱油剂的研究。采用疏水离子型单体与丙烯酰胺单体共聚法,成功研究了耐温抗盐性能较好的疏水缔合型聚合物．其各项性能指标均能满足特殊油层三次采油使用要求．它具有独特的“盐增粘效应”。对疏水缔合型聚合物的耐温性、抗盐性、抗剪切性、驱油效率及表观粘度等进行了系统评价。阳离子聚合物(NCP)作为一种新型驱油剂．具有耐温、抗盐等性能．可有效起到降水增油效果,其作用机理一是体系本身具有一定粘度。可改善流度比。扩大水驱波及体积;二是由于岩石矿物表面带负电荷．阳离子高分子量聚合物注入后。发生静电吸附,使油膜脱落．从而达到提高采收率的目的。新型阳离子聚合物(NCP)不仅能满足特殊油藏的三次采油使用需要．而且还具有较好的“堵聚防窜”功能,在孤岛采油厂进行了推广应用,经济效益明显。     

聚合物驱油剂PL-1的合成与性能研究

采用水溶液聚合的方法合成了聚合物驱油剂PL-1，并通过室内实验进一步研究了表面活性剂浓度、聚合温度、各种单体(疏水单体、阴离子单体)含量以及聚合物在盐水溶液中表观粘度的影响。实验结果表明：疏水单体与阴离子单体含量分别在0．75％与15％时，该聚合物驱油剂PL-1具有很好的增粘效果，其性能能够满足高温、高矿化度油藏聚合物驱油的要求。     

模糊数学方法在大庆油田聚合物优选中的应用

根据大庆油田采油二厂油藏和流体性质特征以及聚合物驱油原理,提出了聚合物溶液增粘性、稳定性、耐稀释性、耐温性、抗盐性和抗剪切性综合技术指标,并通过室内实验对这些指标进行了检测,同时利用模糊数学方法对检测结果进行了综合评判。结果表明,模糊数学方法是优选聚合物产品简洁而有效的方法,可以对多因素影响下不同聚合物品质优劣进行定量评价。参与被评价的"大庆抗盐"、"大庆超高"和"北京恒聚"聚合物产品中,"大庆抗盐"聚合物总体占优。