Fe~(2+)对聚合物的影响及其处理方法研究

研究了配聚水中Fe2+的浓度对HPAM溶液黏度的影响机理,实验结果表明,随着溶液中Fe2+浓度增大,聚合物的相对分子质量和溶液的黏度呈下降趋势;当ρ(Fe2+)为0~0.5mg/L时,HPAM的相对分子质量、黏度随Fe2+浓度的增加而大幅度下降;当ρ(Fe2+)超过0.5mg/L时,下降趋势变缓;同时,原子力显微镜照片(AFM)显示,含ρ(Fe2+)0.5mg/L的聚合物溶液的网状结构也受到较大的破坏。为确保聚合物溶液的黏度,配聚水中ρ(Fe2+)应控制在0.5mg/L以下,采用自然曝氧法、化学络合法和锰砂接触过滤法都可以达到除铁效果,其中以化学除铁法最为简单有效;使用高效除铁络合剂BHCT-1,加药质量浓度只需300mg/L就可以取得良好的除铁效果,海上注聚油田现场应用效果良好,聚合物溶液黏度提高20%以上。     

长庆油田污水配聚溶液黏度降低的原因分析

聚合物驱是提高原油采收率的重要措施之一,长庆油田采用清水配制聚合物母液,再用联合站处理后的污水进行稀释的方法配制聚驱溶液,但其黏度在未达到储油层已降低至15 m Pa·s以下,严重影响驱油效率。本研究首先对联合站内各工艺段污水进行水质分析,然后通过室内配制模拟污水及聚合物溶液,考察了K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、溶解氧及水处理剂对聚合物溶液黏度的影响。结果发现,Fe2+是导致聚合物黏度降低的最关键因素。此外,高价金属离子、溶解氧和水处理药剂对聚合物溶液黏度也有较大影响。     

驱油用超高分子量聚丙烯酰胺拉伸流变性能研究

聚合物溶液的流变行为对其在油藏多孔介质中的驱油效果影响较大。系统分析了聚合物含量、温度、多种金属离子及机械剪切作用对驱油用超高分子量部分水解聚丙烯酰胺(U-HPAM)及常规中等分子量部分水解聚丙烯酰胺(M-HPAM)溶液拉伸流变性能的影响。实验结果表明:提高聚合物含量能够促进HPAM分子链间纠缠,聚合物的拉伸黏度增加,同时U-HPAM对拉伸黏度的增强幅度远大于M-HPAM;温度升高、外加金属离子(Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺)含量增大及机械剪切作用增强都会削弱聚合物分子链间纠缠,导致拉伸黏度降低;U-HPAM受温度及Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺等的影响明显小于M-HPAM,而Fe²⁺及机械剪切对两类HPAM影响程度相似。渗流及岩心驱替实验表明,U-HPAM比M-HPAM具有更强的调剖能力,在强非均质油藏中更能发挥其高效驱油能力。      

孤东油田提高聚合物注入过程中黏度保留率的研究

针对聚合物注入过程中黏度保留率较低,考察了配制条件、注入泵剪切作用、管线长度、注入速度、污水中还原性物质、固体悬浮物、原油对HPAM溶液黏度损失的影响.结果表明,配制条件对HPAM溶液的黏度损失率为5.80％;注入泵剪切作用对HPAM溶液的黏度损失率为5.45％;管线长度和注入速度对HPAM黏度影响较小;污水对聚合物溶液黏度的影响最大,存放30 d,处理污水配制的聚合物溶液黏度保留率最高,黏度为16.7 mPa·s,未经处理污水配制的HPAM溶液黏度最低,为9.4 mPa·s.     

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。     

温度对部分水解聚丙烯酰胺溶液黏度的影响

以部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)为研究对象,利用黏度分析仪和Materials Studio软件,通过实验方法与模拟计算相结合的方法研究了HPAM溶液的黏度性质,分析了温度对HPAM溶液黏度影响的规律,并探讨了温度导致溶液黏度变化的微观机理。实验结果表明,在不发生降解的温度范围内,HPAM溶液黏度随温度的升高而降低,高温时黏度降低更严重,HPAM的耐温性能较差。分子动力学模拟结果显示,高温下HPAM分子链发生解缠结,溶液体系的流动阻力减小,导致溶液黏度降低;随温度的升高,HPAM周围水化层内水分子的密度减小,水分子对HPAM运动的阻碍作用减弱,HPAM运动阻力减小,溶液黏度降低。     

金属离子屏蔽剂对HPAM溶液的增黏作用

目前大庆油田采用的是清水配制母液、污水稀释注入的工艺,由于采油污水中的金属离子含量高,污水稀释对HPAM溶液的黏度及驱油效果造成了不利的影响,故需要对污水进行处理。本文考察了三乙醇胺、HEDP、柠檬酸、焦磷酸钠时HPAM溶液的增黏性能,复配出既能提高HPAM溶液初始黏度、又能使黏度保持相对稳定的金属离子屏蔽剂SY(三乙醇胺、HEDP、柠檬酸、焦磷酸钠、其他助剂(包括除氧剂亚硫酸钠和絮凝剂十二水硫酸铝铵,质量比1:1)按质量比100:60:60:300:150),并分析了其增黏作用机理。用大庆采油五厂污水进行试验发现,当屏蔽剂SY加量为400mg/L时,对浓度为2000mg/L的HPAM溶液的增黏效果明显,与未投用屏蔽剂SY时相比,HPAM溶液黏度提高了28.4mPa·s,增黏率为43.5%;放置40 d后,加入屏蔽剂SY的HPAM溶液的黏度比未投用屏蔽剂SY的HPAM溶液的高27mPa·s,保黏率高出19.5%。     

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。     

聚合物分子聚集态对液流转向效果影响及其作用机理

对4种调驱剂聚合物纳米球、部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）溶液、Cr³⁺聚合物凝胶和聚合物表面活性剂的黏度、分子线团尺寸、微观聚集态、驱油效果及其液流转向效果进行了研究和机理分析。结果表明,浓度相同时,调驱剂的黏度从大到小依次为：聚合物表面活性剂>Cr³⁺聚合物凝胶>HPAM溶液>聚合物纳米球（约2 mPa·s）。水驱至含水40%后转注0.38 PV调驱剂,采收率增幅从大到小依次为：Cr³⁺聚合物凝胶(14.5%)>HPAM溶液(10.2%)>聚合物表面活性剂(6.8%)>聚合物纳米球（-5.1%）。液流转向效果实验结果表明,调驱结束时,Cr³⁺聚合物凝胶、HPAM溶液、聚合物表面活性剂、聚合物纳米球调驱后的低渗透层采收率增幅分别为：24.7%、16.5%、10.3%、3.1%,低渗透层分流率分别为：20.8%、12.4%、9.7%、3.2%。聚合物分子聚集态是影响黏度及液流转向效果的主要因素。聚合物纳米球、HPAM溶液、Cr³⁺聚合物凝胶和聚合物表面活性剂的水动力学半径Rh(0.267、0.066、0.079和0.771 μm)均小于0.46R（R为岩石孔喉半径）,理论上难以形成稳定封堵,其聚集态分别为颗粒状、线网状、局部网状和区域性网状。Cr³⁺聚合物凝胶在岩石孔喉内的滞留量和流动阻力最大。聚合物表面活性剂黏度较高,但与岩石的孔喉配伍性较差,易在注入端面发生堵塞。     

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.