渤海绥中油田J3井疏水缔合聚合物驱数值模拟研究

为了进一步提高渤海油田J3井区缔合聚合物驱的技术经济效果,在渤海油田室内配方和先导性矿场试验研究基础上,利用化学驱油藏数值模拟软件FAPMS,分析和研究了高浓度缔合聚合物前置段塞、主段塞的大小和浓度以及段塞组合方式对驱油效果的影响,优化设计了渤海绥中油田J3井区块矿场试验的最佳注入程序及段塞大小。结果表明,通过对不同浓度的疏水缔合聚合物注入的前置段塞及主段塞和梯度式后续段塞的优化后,原油采收率比未优化时提高了约10个百分点。研究表明,渤海油田应该高度重视聚合物驱的注入方式和段塞优化设计,进一步提高聚合物的技术经济效果。     

疏水缔合聚合物在渤海绥中油田油砂上的静态吸附等温线测定

文章首先论述了固液界面吸附理论,探讨了化学驱中聚合物的吸附损耗机理及影响因素。为了测定聚合物的吸附损耗,建立了聚合物的浓度分析方法,在此基础上,通过静态吸附实验,测定了驱油剂在渤海绥中油层条件下的静态吸附量。在静态吸附实验中,测定了疏水缔合聚合物单一组分溶液在绥中岩心砂上的静态吸附量,作出了4条吸附等温线并对其特征进行分析。实验表明:当聚合物的浓度达到700mg/g,液固比为5 ml/g时接近饱和吸附;聚合物吸附时间为18h时基本达到饱和吸附;聚合物在净砂上的吸附量大于在油砂上的吸附量。     

绥中36—1油田注入水水质对疏水缔合聚合物溶液粘度的影响

针对绥中36-1油田注入水水质状况,研究了注入水矿化度、主要金属离子含量、悬浮物含量、含油量、残留聚合物、水处理剂及pH值等因素对疏水缔合聚合物(AP-P4)驱油剂溶液粘度和热稳定性的影响。绥中36-1油田注入水矿化度、钙镁离子含量、铁离子含量、悬浮物含量及pH值比较有利于疏水缔合聚合物溶液粘度的保持;而残留聚合物、含油量、水处理剂中的反相破乳剂和浮选剂是影响疏水缔合聚合物溶液粘度的主要因素。     

大庆油田疏水缔合聚合物驱物理实验模拟

通过阻力系数(FR)和残余阻力系数(FRR)测定及岩心驱油实验,在实验室考察了一种疏水缔合聚合物HAP工业产品在大庆油田条件下(45℃,天然或模拟人造岩心)的驱油性能,并与一种HPAM工业产品(M=1.43×107,HD=27%)进行了对比.HAP溶液用矿化度4 456 mg/L的污水配制,HPAM溶液用矿化度918 mg/L的清水配制.800 mg/L HAP溶液流过水测渗透率0.037-0.333 μm2的天然岩心时产生的FR＞10,FRR＞2.在三层非均质人造岩心(Vk=0.72, Ka=0.840-1.120 μm2)上进行的岩心驱油实验中,相同浓度(1 000 mg/L)HAP溶液驱替水驱残余油的采收率比HPAM溶液高3%-4%(OOIP),相同粘度(41-42 mPa·     

疏水缔合聚合物及共混聚合物水溶液性能研究

制备了一类以烷基（C12－C16）烯丙基卤化胺为疏水单体的阳离子型丙烯酰胺疏水缔合聚合物及与阴离子表面活性剂（SDS）共混的共混聚合物。比较了这类疏水缔合聚合物及共混聚合物、聚丙烯酰胺3种聚合物分别用于油田三次采油时的增粘性、抗温抗盐性能、粘附性、对石英砂的吸附情况和聚合物溶液的老化稳定性。这类水溶液疏水缔合聚合物及共混聚合物的增粘效果与超高相对分子质量聚丙烯酰胺相比有很大提高，但随着水的矿化度增加，溶液的粘度下降很快。研究认为这类疏水缔合聚合物及共混聚合物经改进后有希望作为油田三次采油的新型驱油剂。     

海上油田加快疏水缔合聚合物溶解方法研究

因为疏水侧基的存在,具有优异性能的疏水缔合聚合物溶解性较差,成为海上油田聚合物驱技术大规模应用的瓶颈,因而有必要对加速疏水缔合聚合物的溶解方法进行研究。室内实验证实疏水缔合聚合物的溶胀与溶解有明显的界限。疏水缔合聚合物干粉溶解的关键在于加速溶胀胶团中的疏水缔合聚合物分子向溶剂水中的分子扩散运动。由费克定律可知,对疏水缔合聚合物来说,溶解速度主要由固液比界面所支配,缩小溶胀胶团尺寸,就可以成指数倍增加溶胀胶团的表面积。所以溶胀胶团的尺寸越小,溶解越快。在室内通过使溶胀胶团在一定流动压差下强制过筛网,即用机械方法缩小溶胀胶团的尺寸,可以显著加快其溶解速度,使溶解时间缩短,这为海上油田矿场进行疏水缔合聚合物配制工艺的改进提供了依据。     

疏水缔合聚合物溶液在多孔介质中的注入性能

在模拟某一油藏条件下,采用"串联岩心法"评价优选出的疏水缔合水溶性聚合物HAP与部分水解聚丙烯酰胺HPAM在多孔介质中的注入特性。结果表明:在高于临界缔合浓度时,HAP溶液具有良好的剪切稀释和粘度恢复特性,在多孔介质中表现出良好的流动性和传播性,其阻力系数和残余阻力系数明显高于HPAM,具有较强的流度控制能力和剖面控制能力;在临近临界缔合浓度时,HAP溶液因剪切和吸附滞留作用,导致其溶液粘度降低,故其注入压力相对较低且传播不均匀;在经水的稀释冲刷时,聚合物富集起来浓度增大,由于缔合作用而引起聚合物分子的物理尺寸增加,在孔喉处产生一定程度的堵塞,使流动阻力增加。     

渤海油田疏水缔合类堵塞物伤害机理及解堵技术

针对渤海S油田注聚井进行多次解堵仍达不到油藏配注需求的生产难题,开展了堵塞特点及伤害机理的研究.利用扫描电镜、红外光谱及原子力显微镜等实验仪器对该油田注入过程中形成的疏水缔合类堵塞物与常用聚丙烯酰胺类堵塞物进行了对比研究,发现疏水缔合类堵塞物比常规堵塞物结构更加复杂、包裹油污能力更强,并针对其伤害特点研发出新型SOA解...     

绥中36-1油田疏水缔合聚合物冻胶成胶影响因素实验研究

用疏水缔合聚合物AP-P4和酚醛树脂YG103交联生成疏水缔合聚合物冻胶,通过实验研究了在绥中36-1油田地层温度(65℃)条件下聚合物和交联剂质量分数、温度、pH、矿化度及剪切作用对成胶时间、冻胶强度的影响,并考察了冻胶的稳定性.结果表明:随着聚合物和酚醛树脂质量分数的增大,冻胶体系成胶时间缩短,冻胶强度增大;随着温度的升高和矿化度的增加,成胶时间缩短,但冻胶强度降低;随着pH值的增加,冻胶体系的成胶时间呈先缩短后增加的趋势,而冻胶强度则呈先增大后降低的趋势,当pH值在9.2～10.2时,成胶时间最短,冻胶强度最大;随着剪切强度的增加,成胶时间延长,冻胶强度略微降低;冻胶体系在65℃下老化90天后冻胶强度保留率在95%以上,没有出现破胶脱水现象,具有较好的稳定性.     

疏水缔合聚合物驱体系中原油乳状液性质及破乳规律

采用瓶试法考察了原油组成及疏水缔合聚合物（Hydrophobically associating polymer, HAP）质量浓度对原油乳状液稳定性的影响,用油 水界面张力、界面电性、界面扩张流变、界面剪切黏度等多个参数表征了HAP驱采出液油 水界面性质的变化规律,用一系列酚胺树脂聚醚破乳剂对模拟采出液进行破乳。结果表明,原油中胶质和沥青质是影响原油乳状液稳定的重要因素;实验浓度范围内,随着HAP浓度升高,原油乳状液稳定性增强。HAP具有界面活性,吸附在油 水界面可降低界面能,利于乳化;HAP在界面上形成交联网状结构,提升了界面膜的扩张模量和剪切模量,同时增强了界面膜的负电性,利于稳定乳状液。环氧乙烷与环氧丙烷各占一半的酚胺树脂聚醚破乳剂与1%甲苯二异氰酸酯（TDI）交联后,5 min即可完全将原油乳状液破乳。     

油田用疏水缔合物的分子设计

从疏水缔合物的疏水效应和疏水机理出发，论述了疏水缔合物结构与性能的关系，并结合现阶段疏水缔合物研究现状以及油田用疏水缔合物的要求，对油田用疏水缔合聚丙烯酰胺共聚物的分子设计进行了综述。     

疏水缔合聚合物三元复合体系的静动态吸附行为

针对大庆油田条件下疏水缔合聚合物ASP三元复合驱新配方,研究了两种复合体系中各驱油剂的吸附量并对其特征进行了分析。通过岩心流动实验,测定了两种ASP三元复合体系中四种驱油剂在含油、不含油条件下的饱和滞留量和注入0.3PV时的滞留量。研究结果表明,在复合体系中,碱和表面活性剂在大庆岩心砂上的吸附都符合Langmuir吸附,吸附等温线为L型;疏水缔合聚合物的吸附等温线是由L型和H型组合而成,吸附等温线出现最高点,表现出多层吸附的特征;氢氧化钠的吸附量和滞留量都大于碳酸钠的吸附量和滞留量;表面活性剂和疏水缔合聚合物在氢氧化钠复合体系中的吸附量都小于碳酸钠复合体系中的吸附量;碱和表面活性的滞留量都小于在大庆岩心砂上的吸附量,而缔合聚合物的滞留量却大于吸附量;含油岩心中,碱、表面活性剂和疏水缔合聚合物的滞留量都小于在不含油岩心中的滞留量。结论对ASP复合驱体系的组成、段塞设计、油藏数值模拟等有一定的参考价值。     

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。     

无机盐种类和浓度对疏水缔合聚合物溶液黏度的影响

用AM（丙烯酰胺）、AA（丙烯酸）和疏水单体HB-18合成了一种疏水缔合聚合物，对其溶液性质与部分水解聚丙烯酰胺HPAM进行了对比评价，研究了无机盐对该疏水缔合聚合物溶液性质的影响，并对其影响机理进行了解释。结果表明，疏水缔合聚合物溶液具有明显的缔合行为和增黏效果，并具有比HPAM更好的抗温抗盐作用；无机盐的种类和浓度对疏水缔合聚合物溶液性质有明显的影响，特别是二价离子Ca^2＋、Mg^2＋对溶液性质的影响非常大。指出，在合成疏水缔合聚合物时，应该针对不同的地层矿化条件采用不同的分子结构；如果条件允许的话，溶液的配制过程应该灵活多变，以使溶液性能达到最佳效果。     

利用团簇理论对疏水缔合聚合物稀溶液性质的探讨

以丙烯酸胺（AM）和十六烷基二甲基烯丙基氯化铵（C16DMMAC）为原料,无皂共聚合成了疏水缔合聚合物PAMC16-X。考察了疏水单体含量、聚合物初始浓度、NaCl浓度及温度对PAMC16-X稀溶液性质的影响。并采用团簇理论对其稀溶液性质和Huggins系数的变化进行了解释。结果发现,该理论可以合理解释有关疏水缔合聚合物稀溶液的一些实验现象,但也存在一定问题。     

疏水缔合聚合物溶液性质的耗散颗粒动力学模拟

本文利用耗散颗粒动力学模拟方法,研究了疏水缔合聚合物溶液黏度随浓度、温度、剪切程度等条件的变化,并模拟了聚合物在油水体系中的聚集行为。研究发现,疏水缔合聚合物在溶液中表现出类似表面活性剂的聚集行为,其黏度随外界影响因素变化主要是由于溶液中聚合物聚集结构的转变。聚合物浓度较低时,聚合物主要以分子内缔合作用为主;随着浓度的增加,产生分子间缔合,并逐步形成相互交联的空间网络,水珠子的扩散率逐渐变小,体系黏度增加。当温度较低时,体系呈现较多柱状聚集结构,黏度较高;随着模拟温度升高,尺寸较大的棒状聚集体转变为球状聚集体,水珠子扩散率不断增加,体系黏度逐渐降低。随着体系剪切速率的提高,聚合物分子在受力方向上取向趋于一致,分子间缠绕和缔合程度减轻,水珠子扩散率急剧增加,体系黏度降低。另外,疏水缔合聚合物易吸附于油水界面,对油水体系的乳化和相转变产生一定影响。     

无机离子对疏水缔合聚合物溶液行为的影响

采用光散射技术研究了无机离子对疏水缔合聚合物S308分子尺寸的影响,探索了疏水缔合聚合物S308分子尺寸随聚合物浓度、溶液矿化度的变化,同时利用流变技术表征了S308在盐溶液中的流变性。结果表明,分别用1 mol/L的Na Cl、KCl、NH4Cl盐溶液和0.01 mol/L的Ca Cl2溶液配制浓度为0.05 g/L的聚合物溶液,在不同阳离子对应聚合物溶液中聚合物分子尺寸按大小排序为:Rh(Ca2+)Rh(K+)≈Rh(NH4+)Rh(Na+),不同阳离子对聚合物分子尺寸的影响程度排序为Ca2+K+≈NH4+Na+。固定溶液中Na+含量为1 mol/L,分别采用Na Cl、Na2CO3、Na2SO4盐溶液配制浓度为0.05 g/L的S308溶液,在Na Cl溶液中的聚合物Rh仅为217 nm,而在Na2CO3和Na2SO4溶液聚合物Rh分别为277 nm和238 nm,说明在阳离子种类、含量相同时,相对于一价阴离子溶液,在高价阴离子溶液中聚合物的分子尺寸相对较大。在不同一价盐溶液中,溶液的表观黏度基本随分子尺寸变大而逐步提高。另外,随矿化度升高,S308的分子尺寸先上升后下降,均方回旋半径与流体力学半径的比值Rg/Rh逐渐减小,分子构型逐渐卷曲。     

疏水缔合聚合物溶液黏度的影响因素研究

研究了疏水缔合聚合物GRF-1加量、放置时间、溶液pH值、温度、盐加量、表面活性剂、过氧化物对聚合物水溶液黏度的影响。结果表明,随着GRF-1浓度的增大,水溶液黏度增加;并随着水溶液静置时间的延长,溶液黏度逐渐上升,静置4 h后的黏度基本稳定。在30℃下静置4 h,pH=7.50时的GRF-1水溶液的黏度最大。温度升高,溶液黏度逐渐降低。二价无机盐对溶液黏度的影响显著大于一价盐。阳离子、非离子和两性表面活性剂使水溶液黏度迅速降低,而阴离子表面活性剂可提高溶液黏度,阴离子表面活性剂加量为0.35%时的溶液黏度值最大,为310 mPa.s。过硫酸铵（APS）可显著降低水溶液黏度。剪切60 min时,聚合物溶液中加入0、0.01%APS后的黏度分别为50、10 mPa.s,降低80%。GRF-1水溶液具有明显的剪切变稀性,但剪切后的溶液黏度恢复率为94.7%。图7参10