复合型有机铬/HPAM凝胶体系的室内研究

通过实验室静态试验,研究了以部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和有机铬交联剂(ZWY-A)为主体与固体颗粒形成的复合凝胶体系.考察了固体颗粒、HPAM浓度、交联剂浓度和体系P H值对凝胶性能的影响.该凝胶体系的成胶时间在不同条件下从几个小时至几十个小时的变化.可用于油田大剂量的深度调剖作业.     

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。     

一种用于深部调剖的HPAM/Cr3+凝胶

由分子量4×106～7×106、水解度17.6%的聚丙烯酰胺(5～6g/L)、氧化还原体系交联剂Na2Cr2O7 NH4Cl、加入乙二醇的乳酸/丙酸/乙酸复配有机酸延缓剂组成的STP强凝胶调剖剂,其最佳成胶条件为pH值5.2,温度55℃,矿化度<7g/L,调节延缓剂用量可控制成胶时间(12～144h),适用温度为35～80℃。在3支串联高渗透率岩心和3支串联低渗透率岩心并联而成的非均质模型上,在水驱饱和油之后(合层采收率24.3%),依次用STP调剖剂封堵第一、第二、第三高渗岩心后水驱,合层采收率分别达到46.8%、62.2%和69.1%,由此得出结论:封堵深度越大,采收率提高幅度越大。讨论了有关的驱油机理。简介了2000～2001年大庆萨中开发区48井次处理半径10～20m的STP深部调剖作业的结果(成功率91.2%)。图5参5。     

用于海外河油田调驱的有机铬交联聚合物弱凝胶体系及性能评价

为降低海外河油田油井含水率,改善水驱开发效果,针对油藏条件用部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）和有机铬交联剂配制了有机铬交联聚合物弱凝胶,研究了弱凝胶的耐温、耐盐、抗剪切性、注入性、封堵性及吸水剖面改善能力。研究结果表明,在油藏温度70℃下,配方为2000 mg/L HPAM+100 mg/L 有机铬交联剂弱凝胶调驱体系的成胶时间为3 d,成胶强度为C级。弱凝胶具有较好的耐温性、抗盐性及抗剪切性,耐温可达90℃,抗盐可达3621.2 mg/L。岩心流动实验结果表明,弱凝胶体系的注入性和封堵性良好,可提高采收率10.4%～12.7%;吸水剖面改善能力较好,对非均质性岩心的吸水剖面改善率大于90%。图2 表8 参15     

影响HPAM对A3钢缓蚀能力的因素

采用动、静态挂片失重法及pH、氧含量和粘度测量等多种试验方法,分别研究了部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）的浓度、溶液的温度、HPAM的分子量及溶液的矿化度等因素改变时,HPAM对A3钢在水中缓蚀能力大小的变化。结果表明,随着HPAM浓度增加,其对A3的缓蚀率随浓度增加而迅速增加;当HPAM浓度达到一定范围后,其对A3钢的缓蚀率随浓度增加变化不大;随着温度的升高,HPAM对A3钢的缓蚀率下降;随HPAM分子量的减少,HPAM对A3钢在模拟水中的缓蚀作用增强。溶液中阴离子相同的情况下,HPAM在含Ca^ 溶液中的缓蚀作用大于含Na^＋的溶液。     

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。     

适用于高温油藏的弱凝胶调驱体系室内研究

以部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）为主剂,酚醛类物质为高温交联剂,制备了适用于高温油藏的弱凝胶调驱体系,确定其最佳配方为：HPAM浓度1 800 mg/L、酚醛类高温交联剂加量1.0%。实验结果表明,该弱凝胶体系具有较强的热稳定性,在110℃条件下放置30 d后,其粘度保持率在80%以上。该弱凝胶体系成本较低,制备步骤简单,可推广应用到不同高温油藏的调驱工艺措施中。     

几种影响HPAM对A3钢缓蚀能力的因素

采用动、静态挂片失重法及pH、氧含量和黏度测量等多种实验方法,分别研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的浓度、溶液的温度、HPAM的相对分子质量及溶液的矿化度等因素改变时,HPAM对A3钢在水中缓蚀能力大小的变化,并对变化的原因进行了分析。     

Ca2+和Mg2+对Cr3+聚合物凝胶性能影响实验研究

为进一步探究Ca~(2+)和Mg~(2+)对弱凝胶调驱效果的作用机理,针对渤海某油藏地质特征和流体性质,以黏度、黏弹性、阻力系数、残余阻力系数以及采收率为评价指标,从增黏性、抗剪切性、耐温性、黏弹性、渗流特性和调驱效果等方面着手,开展了Ca~(2+)和Mg~(2+)对弱凝胶性能及其调驱效果影响研究。结果表明,与注入水相比,软化水虽然矿化度较高,但其几乎不含Ca~(2+)、Mg~(2+)二价阳离子,利用其所配制Cr~(3+)聚合物凝胶溶液中的聚合物分子链受阳离子影响较小,聚合物分子聚集体尺寸较大,其增黏性、抗剪切性、耐温性、黏弹性、渗流特性和调驱效果均强于注入水配制Cr~(3+)聚合物凝胶。对海上油田注入用水进行软化处理,即除去水中Ca~(2+)和Mg~(2+),有利于改善Cr~(3+)聚合物凝胶调驱效果,进一步提高原油采收率。     

HPAM/Cr(Ⅲ)凝胶体系控制交联技术

采用自制PAM吸水树脂颗粒,考察了在水介质中Cr（Ⅲ）从包裹交联剂颗粒中的释放规律,提出了Cr（Ⅲ）从包裹交联剂颗粒中释放的物理模型。研究了包裹交联剂颗粒为成胶剂的HPAM溶液的成胶性能,探索了HPAM凝胶控制交联的新技术。     

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。     

低浓度铬交联聚合物流动成胶性能研究

模拟现场设计了不同动态条件下的3个成胶试验(即:搅拌条件下的流动成胶试验、循环流动条件下的成胶试验及不锈钢筛网串联流动成胶试验),考察低浓度铬交联聚合物体系在流动条件下的成胶性能。通过试验证实了低浓度铬交联聚合物体系在流动状态下和经过多孔介质可以成胶,成胶后的体系具有一定的流动性。     

螯合作用对多重乳液中Cr3+释放行为的影响

以W/O/W多重乳液离子的扩散作用和菲克定律为基础,结合实验动力学数据(Cr~(3+)释放率对应时间的关系),建立预测W/O/W多重乳液Cr~(3+)释放速率动力学模型。分别在20℃和60℃下,记录在10 d内三种不同内水相组成的多重乳液的Cr~(3+)释放率随时间的变化。Cr~(3+)释放的过程主要是在熵的驱动下进行的扩散/渗透现象,膜的破裂(合并)可以忽略。在60℃下,与内水相无螯合剂相比,当内水相中存在螯合剂酒石酸钾钠时,释放率由98%显著降低至70%,有效地延缓了Cr~(3+)的释放。实验的动力学数据与基于扩散和螯合作用的W/O/W多重乳液Cr~(3+)释放速率动力学模型一致性较好。     

一种深部调剖用聚合物／有机铬冻胶体系

针对中原油田砂岩油藏的地质特点，用可延缓释放Cr     

聚丙烯酰胺-Cr3+凝胶的结构与性能关系

延迟交联对油田深部调剖至关重要。利用聚丙烯酰胺与乙酸铬交联剂反应制备延迟交联体系,成胶之后采用HAAKE RS600型流变仪、填充砂管驱替实验测定聚丙烯酰胺凝胶的黏弹性、屈服性、触变性及封堵性能,采用环境扫描电镜(ESEM)观察凝胶的微观网络结构,并考察聚丙烯酰胺质量分数的影响。结果表明,聚丙烯酰胺-Cr3+凝胶是一种以弹性为主的剪切变稀型黏弹性体,随着聚丙烯酰胺质量分数的增大,凝胶的黏弹性增强,屈服值、正触变环面积和应力过冲值也增大,且凝胶对多孔介质的封堵性能增强。聚丙烯酰胺质量分数增大,凝胶的微观交联密度增大,网络结构增强,且由孔径较大的稀疏的网络交织增强为孔径较小的密集层状叠加的空间网络结构,表明聚丙烯酰胺凝胶的宏观性能与其微观结构密切相关。     

Study of action mechanisms and properties of Cr3+ cross-linked polymer solution with high salinity

Performance characteristics of partially hydrolyzed polyacrylamide (HPAM) and cross-linked polymer (CLP, Cr 3+ as the cross linker) solutions have been investigated. A Brookfield viscometer, rheometer, dynamic light scattering system, and core flow device have been used to measure the viscosity, viscoelasticity, polymer coil dimensions, molecular configuration, flow characteristics, and profile modification. The results show that, under conditions of high salinity and low HPAM and Cr 3+ concentrations, cross-linking mainly occurred between different chains of the same HPAM molecule in the presence of Cr 3+ , and a cross-linked polymer (CLP) system with a local network structure was formed. Compared with an HPAM solution of the same concentration, the apparent viscosity of the CLP solution increased slightly or remained almost unchanged, but its viscoelasticity (namely storage modulus, loss modulus, and first normal stress difference) increased, and the resistance coefficient and residual resistance coefficient increased significantly. This indicates that the CLP solution exhibits a strong capability to divert the sequentially injected polymer flood from high-permeability zones to low-permeability zones in a reservoir. Under the same HPAM concentration conditions, the dimensions of polymer coils in the CLP solution increased slightly compared with the dimensions of polymer coils in HPAM solution, which were smaller than the rock pores, indicating that the cross-linked polymer solution was well adapted to reservoir rocks. Core flood experiments show that at the same cost of reagent, the oil recovery by CLP injection (HPAM-1, Cr 3+ as the cross linker) is 3.1% to 5.2% higher than that by HPAM- 2 injection.     

影响酸性铬冻胶成冻因素的研究

研究了乏酸条件下 (pH =3～ 5 )影响PAM /Cr(Ⅲ )冻胶形成的因素。冻胶形成用初冻时间 (运动粘度达到 2 0 0mm2 /s的时间 )和突破真空度BV(代表冻胶强度 )表征。根据铬 (Ⅲ )的多核羟桥络离子交联水溶液中PAM分子而成冻的机理 ,基于只有低水解度PAM才能形成酸性铬冻胶的事实 ,认为在乏酸条件下PAM的交联主要是通过酰胺基进行的。所用PAM的水解度为 8.2 8%,相对分子质量为 5 .1× 10 6。对于PAM/Na2 Cr2 O7/Na2 SO3 /水成冻体系 ,当 pH =4～ 6、温度 (4 5～ 90℃ )较高、PAM浓度 (2 .5～ 10 g/L)较大、含盐量约为 4g/L(NaCl,CaCl2 )时 ,初冻时间较短 ;对于PAM/Cr(NO3 ) 3 /水成冻体系 ,Cr(NO3 ) 3 浓度 (0 .1— 1.6 g/L)较小、pH =3～ 5时成冻时间较短。酸性铬冻胶的强度 (BV值 )与初冻时间的关系符合一般冻胶的规律 ,即成冻时间越短 ,则冻胶强度越高。     

Researches on the PAM／Cr^3＋ Gel for Deep Profile Control

STP强凝胶调堵剂由聚丙烯酰胺、交联剂及延缓剂组成。其中,聚丙烯酰胺的相对分子量为4.00×106—7.00×106、水解度为17.6%;交联剂为Na2Cr2O7 NH4Cl氧化还原体系;延缓剂为加入乙二醇的乳酸/丙酸/乙酸有机酸复配体系。考察了pH值、温度、矿化度及延缓剂用量等因素对STP强凝胶成胶的影响。筛选出STP强凝胶成胶的最佳条件:pH值为5.2,温度为55 ℃、矿化度小于7 g/L。在此条件下调节延缓剂用量可控制成胶时间(12—144 h)。在由3支串联高渗透率岩心和3支串联低渗透率岩心并联而成的非均质模型上,对STP液典型配方进行深部调剖驱油模拟实验研究。结果表明,在水驱饱和油之后(合层采收率为24.3%),依次用调堵剂封堵第一、第二、第三高渗岩心后水驱,合层采收率分别达46.8%、62.2%和69.1%。由此可以得出,封堵深度越大,提高采收率的幅度越大;深部调剖可增加注水对低渗透层的波及程度,未成胶的调堵剂液通过高渗层时可驱替其中的残余油。