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·     

疏水缔合聚合物在孔隙介质上的静态吸附特征

模拟大庆油田的油藏条件,测定了缔合聚合物在高岭土、膨润土、石英砂以及油层岩心砂4种吸附剂上的等温吸附曲线。结果表明,缔合聚合物在高岭土、膨润土上的吸附量大于在石英砂、油层岩心砂上的吸附量;同时缔合聚合物在以上各种吸附剂上的吸附规律不符合Langmuir等温吸附,其曲线形状为开口向下的抛物线,即随着缔合聚合物浓度的增加,吸附量逐渐增大并达到一个最大值,之后,随着聚合物浓度的增加,吸附量逐渐降低。此外,缔合聚合物的最大吸附量出现在缔合聚合物的临界缔合浓度400—450mg／L范围。该实验结果的重要意义在于：大庆油田缔合聚合物的使用浓度为1000mg／L,远高于发生最大吸附的临界缔舍浓度,而在使用浓度条件下,缔合聚合物的吸附量非常低,因而注入的缔合聚合物溶液在油层中运移时的吸附损失量较小,从而增加了运移、驱油的有效作用距离,能够大幅度提高缔合聚合物的驱油效果。     

疏水缔合聚合物AP的静态吸附特征

实验研究了作为驱油剂的疏水缔合聚合物AP在45℃下的溶液吸附特征。所有吸附等温线均不符合Langmir吸附模式,而呈开口向下、复杂程度不等的双曲线形,即随聚合物平衡浓度的增大,开始阶段吸附量增大,达到最大值后又减小,出现吸附峰。在石英砂上的吸附等温线形状最简单,近似单一的吸附峰略显不对称。在高岭土、膨润土、大庆洗油油砂上的吸附等温线,吸附峰的起始侧出现明显的肩峰。最大吸附量(以μg/g计)分别为2335(膨润土)、1405(高岭土)、168(大庆油砂)、155(石英砂),大庆油砂上出现最大吸附量的聚合物平衡浓度在400-450 mg/L,低于在大庆油田的使用浓度1000 mg/L。高聚合物浓度区吸附量减小的原因,是疏水缔合聚合物在岩石或矿物表面的吸附是多分子层吸附,吸附层内的聚合物分子间发生了疏水缔合,当溶液中聚合物浓度达到并超过临界缔合浓度时,部分聚合物分子脱附进入溶液。肩峰的产生可能与分子内缔合有关。图4表2参5。     

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。     

疏水缔合聚合物HAP在石英砂上的吸附特性研究

针对某油藏条件，选用配方研究筛选出来的疏水缔合聚合物HAP，通过淀粉-碘化镉比色法测定其质量含量，研究了它在石英砂上的静态吸附特性，并与部分水解聚丙烯酰胺HPAM进行对比。实验结果表明：疏水缔合聚合物HAP与部分水解聚丙烯酰胺HPAM在石英砂上的吸附量的倒数与平衡质量含量的倒数之间均呈良好的线性关系，说明均符合Langmuir等温吸附规律；疏水缔合聚合物溶液在石英砂上的最大吸附量显大于部分水解聚丙烯酰胺在石英砂上的最大吸附量；HAP在石英砂上的吸附量在一定范围内随着温度的升高而降低，随着矿化度的增加而增加，分析认为：其主要原因与疏水缔合聚合物特殊的分子结构及其在溶液中的形态有关。实验所得数据对聚合物驱的数值模拟和动态预测等理论研究和现场应用具有指导意义。     

疏水缔合水溶性聚合物的溶液性质

疏水缔合水溶性聚合物是一种在亲水性大分子链上含有少量疏水基团的水溶性聚合物,具有独特的溶液性质,本文就该种聚合物的结构和组成,分子量,温度,剪切速率,溶液离子强度,表面活性剂和离子基团对聚合物在水溶液中流体力学行为的影响进行了综述。     

疏水缔合聚合物在地层多孔介质吸附特性研究

针对海上稠油油藏聚合物驱用的疏水缔合聚合物,本文通过淀粉-碘化铬比色法研究了相对分子质量、水解度以及浓度的变化对其静态吸附量的影响,同时还测定了聚合物在人造岩心中的动态吸附量。研究表明疏水缔合聚合物的静态吸附量随相对分子质量的减小而缓慢降低;经剪切降解后,聚合物的相对分子质量由943.72×104降至245.22×104时,其吸附量的保留率仍能达到75.5%;通过加入氢氧化钠改变聚合物的水解度,聚合物的吸附量随水解度的增大而缓慢降低,水解度由33.78%增至66.82%时其吸附量的保留率高达97.9%;聚合物的吸附量随浓度的增大先显著增加后趋于平缓,具有典型的朗格缪尔吸附曲线特点。聚合物在人造岩心中的动态吸附量测试结果表明静态吸附量约为动态吸附量的10倍。     

疏水缔合两性聚合物NAPs水溶液的渗流性质

实验测试了疏水缔合两性聚合物NAPs水溶液在大庆油层条件下通过孔隙介质渗流时的阻力系数，残余阻力系数和有效粘度，并与大庆自产聚合物HPAM的相应值进行了比较，实验结果表明，在大庆油层条件下，NAPs水溶液的有效粘度比HPAM的大22．3－38．7％，聚合物驱过程中有效粘度的最佳发挥，对提高采收率具有十分重要的意义。有效粘度不仅取决于聚合物浓度和孔隙结构性质，而且取决于聚合物分子结构特性，NAPs水溶液具有较高的有效粘度可能是由其特殊的缔合结构决定的。     

矿化度对疏水缔合聚合物溶液粘度的影响

在不同矿化度条件下，疏水缔合聚合物的增粘性能也不相同。在蒸馏水中，疏水缔合聚合物基本没有缔合效果；在氯化钠或氯化钙溶液中，在缔合临界矿化度之前，随着矿化度的增大，溶液粘度逐渐降低；在缔合临界矿化度之后，随着矿化度的增大，溶液粘度迅速升高，达到最大值后又逐渐下降。研究结果表明，胜利油区采出污水中均存在较高含量的钙、镁等高价离子，疏水缔合增粘效果较差，不适用于驱油。     

新型疏水缔合聚合物压裂液性能研究与现场应用

以SRFG-1增稠剂和SRFC-1交联剂工业品为研究对象,采用红外光谱法(IR)和核磁共振法(1 H NMR)表征了SRFG-1增稠剂分子结构;评价了SRFG压裂液体系的耐温耐剪切性能、静态悬砂性能和破胶性能;测定了破胶液的表面张力及残渣含量。结果表明:SRFG压裂液在90℃和120℃条件下具有良好的流变性能;24h和48h内的沉降速率分别为1.2×10-4 mm/s和3.7×10-4 mm/s;在60℃,破胶剂加入量为0.04%条件下,2h即可破胶,破胶液黏度为4.87mPa·s,破胶液表面张力为27.28mN/m,破胶液残渣为46mg/L;在80℃,破胶剂加入量为0.01%条件下,1h即可破胶,破胶液黏度为3.84mPa·s,破胶液表面张力为26.5m N/m,破胶液残渣为60.3mg/L。最后将SRFG压裂液成功应用于青海民和盆地红6井和红7井,最高砂比为25%。     

丙烯酰胺-月桂醇聚氧乙烯(6)醚丙烯酸酯水溶性的性能

由丙烯酸(AA)和月桂醇聚氧乙烯(6)醚聚合得到具有表面活性的疏水单体月桂醇聚氧乙烯(6)醚丙烯酸酯(AE)。按疏水单体占单体总质量的0.5%、5.0%、10.0%投料,使 AE 与丙烯酰胺(AM)在水溶液中聚合,得到 AME-系列聚合物,并在相同的实验条件下 AM 自聚制得了聚丙烯酰胺。考察了聚合物浓度、单体含量、盐浓度、温度、剪切速率等因素对疏水缔合聚合物溶液性能的影响,结果表明,疏水基团的引入可使聚合物有良好的抗温、抗盐、抗剪切稀释性。     

四种丙烯酰胺疏水缔合共聚物合成及性能研究

以烯丙基癸酰胺(NC10)和烯丙基十四碳酰胺(NC14)有机功能单体,分别与丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚制备了四种三元疏水缔合聚合物。通过红外光谱和核磁共振氢谱对聚合物进行了表征。考察了不同碳链长短及官能团结构对目标聚合物流变性能的影响,结果表明:含磺酸基团的聚合物比羧酸基团的聚合物有更紧密的空间网络结构,表现出更优的增黏性能;含烯丙基十四碳酰胺和AMPS结构单元聚合物的黏弹性、耐温性和抗剪切性要明显优于含烯丙基癸酰胺和AA结构单元的聚合物。     

疏水缔合聚合物缔合程度及其油藏适应性

以物理化学、高分子材料学和油藏工程为理论指导,以仪器检测、化学分析和物理模拟为技术手段,以聚合物溶液黏度、聚合物分子线团尺寸、渗流特性和驱油效果等为评价指标,以渤海某油藏储层特征和流体性质为研究平台,开展了缔合程度对疏水缔合聚合物性能及其油藏适应性影响研究.结果表明:调节剂β-环糊精可以抑制疏水缔合聚合物分子链上疏水基团间缔合作用,改变调节剂质量分数就可以改变疏水缔合聚合物缔合程度即改变聚合物溶液黏度和分子聚集体尺寸,进而改变聚合物在多孔介质内渗流特性和传输运移能力;随调节剂质量分数增加,疏水缔合聚合物驱采收率呈现先增加后减小趋势,合适的调节剂质量分数即缔合程度可以改善疏水缔合聚合物与储层间适应性,提高聚合物驱增油效果.     

聚乙烯醇基质球状疏水吸附树脂的制备及表征

以聚乙烯醇(PVA)为原料,甲醛作交联剂,采用悬浮聚合法制备了球状交联PVA颗粒。并对水溶液中PVA含量、表面活性剂种类、反应温度等影响因素进行了考察,最佳工艺条件为:PVA质量分数15%,表面活性剂V(Span-80):m(油酸钠)为2 mL/g,在88～92℃进行悬浮聚合。以球状交联PVA颗粒为基质,用醇钠溶液预处理后,通过Williamson醚化反应制备了球状疏水吸附树脂,最佳醚化反应条件为:醇钠溶液浓度2.0 mol/L,NaOH浓度4mol/L,醚化温度50～60℃。     

疏水缔合聚丙烯酰胺的合成

在过硫酸钾／亚硫酸钠(K2S208／Na2S03)催化作用下,利用分散聚合的方法,合成丙烯酰胺、阳离子单体与取代乙烯基单体共聚疏水缔合衍生物,产物粒子均匀,直径60—80nm。研究了氧化还原引发体系不同用量、配比以及水相中分散剂、稳定剂、成乳剂的用量对单体转化率和聚合物相对分子质量的影响。     

三元复合驱和聚合物驱采出原油组成和破乳脱水的关系

 进行了三元复合驱采出液和聚合物驱采出液与水驱采出液的对比破乳脱水实验及模拟采出液的破乳脱水实验, 考察了三元复合驱和聚合物驱采出原油与水驱采出原油组成的差异, 以及沥青质和胶质对破乳脱水效果的影响. 结果表明, 与水驱相比, 由于原油各组分与岩石表面相互作用力的差异及不同驱替液的驱替能力的差异, 三元复合驱和聚合物驱采出原油中的沥青质、胶质和芳烃含量增加. 原油中的沥青质和胶质含量的增加, 导致采出液的油、水相分离更困难, 因为沥青质和胶质是原油中对油-水界面膜强度贡献较大的组分, 其进入油-水界面使界面膜强度较大. 沥青质形成的界面膜的强度大于胶质形成的界面膜, 因此沥青质对油、水分离的影响大于胶质.     

新型疏水缔合聚合物压裂液综合性能评价

以丙烯酰胺、丙烯酸钠等为单体,按照溶液聚合法制备了新型疏水缔合聚合物增稠剂(SRFG-1),进而合成了一种不含金属元素的低分子化合物交联剂(SRFC-1)。以SRFG-1增稠剂和SRFC-1交联剂为主剂,配制了一种新型疏水缔合压裂液体系(SRFG),评价了该体系的耐温耐剪切性能、静态悬砂性能、破胶性能和静态滤失性能,并考察了该压裂液滤液对岩心基质伤害率及SRFG-1增稠剂的降阻率。结果表明:SRFG压裂液在140℃、170s-1条件下具有良好的流变性能,24h和48h内的沉降速率分别为4.6×10-4 mm/s和6.9×10-4 mm/s;在80℃,破胶剂加入量为0.01%条件下,1h即可破胶,破胶液黏度为3.84mPa·s,破胶液表面张力为26.5mN/m,破胶液基本无残渣;初滤失量为1.289×10-2 m3/m2,滤失系数为8.47×10-4 m/min0.5,滤失速率为2.63×10-4 m/min;压裂液滤液对岩心基质伤害率为10.25%;SRFG-1增稠剂的降阻率为60.15%。     

高浓度、大段塞聚合物驱油效果的研究

根据目前大庆油田的实际情况,探索了一种新的大幅度提高原油采收率的方法。在室内两维纵向非均质岩心上,进行了一元驱注入时机、聚合物段塞和相对分子质量对驱油效果的影响的研究。研究表明,聚合物浓度越高,采收率越大,产出液处理量越小,经济上越合算;越早转注一元驱,采收率越大,经济效益越好;随着聚合物段塞的增大,聚合物驱采收率增加,但聚合物段塞增大到一定值后,采收率增加的速率开始变缓;企业总利润开始随着聚合物段塞的增大而增加,但聚合物段塞增大到一定值后,企业总利润开始下降;企业最大总利润所对应的聚合物段塞随着油价的增加而增大,较为合理的段塞大小为0．8～1．0PV左右：相对分子质量越高。驱油效果越好。