The Evaluation of a Technological Trend in Polymer Flooding for Heavy Oil Recovery

This work evaluated an emerging technological trend in polymer flooding for heavy oil recovery in the near future (i.e., the injection of polymer solution with higher viscosity [concentration] and larger slug size). The rheological properties and flow behavior in porous media of two typical enhanced oil recovery (EOR) polymers (a partially hydrolyzed polyacrylamide and a xanthan gum) and a novel hydrophobic polymer were first investigated to identify their potential functionality in displacing heavy oil. Tertiary oil recovery was then conducted by polymer flooding using a heavy oil of 1000 mPa·s. The results indicate that polymer flooding with higher viscosity and larger slug size can significantly improve oil recovery and produced water/oil ratio, which proves the technical and economic feasibility of this trend in oil fields. Xanthan gum exhibits an outstanding flow behavior and EOR performance in sandpack displacement tests compared to other polymers, making it a promising candidate for this trend.     

粘弹性聚合物溶液能够提高岩心的微观驱油效率

人们普遍认为,聚合物驱不能提高微观驱油效率。而新近的大量研究成果不再支持这一观点。通过实验室岩心驱油实验,对水驱后的不同残余油类型进行了研究,并将残余油的类型划分为:①岩石表面的油膜;②“盲端”状残余油;③毛管力作用下的孔喉残余油;④岩心微观非质部分未被波及的残余油。研究表明,粘弹性的聚合物溶液驱替后,所有类型的微观残余油均减少。而且其在孔隙中的速度分布与牛顿流体有很大不同,在驱替不同类型的残余油时,表现出很强的“拉、拽”作用。研究证实了微观驱油效率的提高与聚合物溶液的弹性有关。不同性质的聚合物溶液具有不同的弹性。选用不同的聚合物驱油时,其提高采收率幅度的差异可高达6%OOIP以上。大庆油田工业规模聚合物驱开发区块的密闭取心资料也证实了这一观点。研究较全面地阐述了:①一些聚合物驱成功与失败的原因;②开展聚合物驱油时应考虑的因素;③如何进一步提高聚合物驱油的采收率。粘弹性的流体在孔隙介质中的流变性还需进一步做大量的研究工作。研究牛顿流体所得到的许多结论在用于粘弹性流体时,还有待于重新评价。     

聚丙烯酰胺及其共聚物水溶液拉伸流变行为研究

拉伸黏度是决定聚合物驱替液驱油效率最重要的参数之一。采用CaBER1型拉伸流变仪和RS600流变仪测定了聚丙烯酰胺及其共聚物的拉伸黏度和流变行为,研究了聚合物的链结构对其溶液的拉伸黏度和流变行为的影响。结果表明,聚合物溶液的拉伸黏度要比相同应变速率条件下的剪切黏度高3个数量级以上,并且随着应变增加而增加、应变速率的增加而减小。在相同浓度时具有梳形结构的聚丙烯酰胺共聚物的拉伸黏度要远大于部分水解聚丙烯酰胺均聚物的拉伸黏度;在相同剪切黏度条件下,前者的拉伸黏度是后者的3～5倍,弹性模量相差1.8倍。随着浓度的增加,二者的拉伸黏度均显著增加。     

Thermal Resistance and Application of Nanoclay on Polymer Flooding in Heavy Oil Recovery

High molecular weight and water-soluble synthetic organic polymers are currently being used in the field with the hope of enhancing the recovery of oil by water flooding. Nanotechnology has been used in many applications and new possibilities are discovered constantly. Recently, a renewed interest arises in the application of nanotechnology for the upstream petroleum industry. The author focuses on roles of clay nanoparticles on polymer viscosity. Polymer-flooding schemes for recovering residual oil have been in general less than satisfactory due to loss of chemical components by adsorption on reservoir rocks, precipitation, and resultant changes in rheological properties. Rheological properties changes are mainly determined by the chemical structure and mix of the polymers, surface properties of the rock, composition of the oil and reservoir fluids, nature of the added polymers, and solution conditions such as salinity and temperature. On the other hand, the author's focus is on viscosity, temperature, and salinity of solutions polyacrylamide polymer solutions with different nanoparticles. Results show that ultimate oil recovery by nanoclay polymer flooding enhances by a factor of 5.8% in comparison to polymer flooding high salinity and temperature.     

注聚过程中高分子聚合物的防窜研究

针对地层非均质性造成的注聚过程中聚合物窜流,研究了高分子聚合物溶液的驱油封窜性能.考察了聚合物黏度随温度变化的趋势,随着温度升高,聚合物黏度呈反“厂”字型降低.注入0.3 PV高浓度的高分子聚合物溶液段塞后,高渗透层相对出液量降低,低渗透层相对出液量明显增加.在后续水驱阶段,高分子聚合物溶液段塞注入压力变化趋势与常规分子聚合物溶液段塞基本一致,但相对分子质量越高,下降趋势越缓,有效时间越长,封堵效果越好.相对分子质量为1.8×10 7和2.0×107的聚合物溶液段塞对低渗透层的采收率比常规分子聚合物(1.4×107)溶液段塞的采收率分别高出9.05％和11.75％,组合段塞比常规段塞更高出19.64％.还讨论了高分子聚合物驱油机理.     

双河油田耐温聚合物筛选及性能评价

针对双河油田Ⅶ下层系高温(96.59℃)、低渗的油藏特点,初选出5种耐温聚合物.对5种耐温聚合物再进行耐温、抗盐性能及岩心驱油性能评价.结果表明,聚合物SNF为最佳耐温抗盐聚合物.当聚合物SNF溶液浓度为1.5g/L,注人段塞尺寸0.5PV时,驱油效率可提高25%以上.     

驱油用聚合物的分子量优选

采用不同分子量的聚合物和不同孔隙大小的岩心进行室内驱油模拟实验,研究了聚合物分子量对聚合物溶液粘度、阻力系数和残余阻力系数、采收率以及机械降解的影响。研究了油层孔隙结构参数与分子量的相互关系对聚合物注入性能的影响。结果表明,聚合物分子量愈大,阻力系数、残余阻力系数、采收率和机械降解愈大;但在大庆油田的实际条件下,剩余粘度大。岩心孔隙半径中值与聚合物分子在水溶液中的均方回旋半径比大于5时不会发生油层堵塞。相近地质条件,不同分子量,相同操作条件下的矿场聚合物驱结果表明：高分子量的聚合物驱效果好于低分子量的聚合物驱效果,采油井产出的聚合物分子量大,保留粘度高。     

聚合物段塞组合及其对驱油效果影响实验研究

依据矿场生产实际需求，利用现代物理模拟技术方法，对油田目前正在使用的三种聚合物配制聚合物溶液的段塞组合进行了实验研究。研究结果表明，聚合物段塞尺寸和粘度是影响聚合物驱油效果的决定因素。在聚合物段塞尺寸保持不变条件下，段塞粘度决定了聚合物驱油效果。聚合物溶液粘度愈高，聚合物驱采收率增幅愈大；在聚合物段塞粘度保持不变条件下，段塞尺寸决定了聚合物驱油效果，聚合物溶液段塞尺寸愈大，聚合物驱采收率增幅愈大。     

利用聚合物溶液提高驱油效率的实验研究

实验测定了水解聚丙烯酰铵(HPAM)溶液和黄原胶溶液的流变特性及其在多孔介质中的流变特性,建立了衰竭层效应和粘弹性效应共同存在条件下聚合物溶液在多孔介质中的表观粘度计算模型.用这两种聚合物溶液在不同的浓度和注入速度条件下进行了驱油实验.结果表明,聚合物分子缠结作用的增强可引起表观粘度增加或衰竭层厚度降低,从而使平行于油水界面的拉动残余油的力增加,残余油饱和度降低,驱油效率提高.随浓度或注入速度的增加,HPAM溶液的驱油效率升高.在浓度低于缠结浓度时,黄原胶溶液的驱油效率很低.但其浓度只要高于缠结浓度一定程度后,驱油效率就会保持一个较高的值.增加注入速度时,黄原胶溶液的驱油效率提高值不变.     

锦州9-3油田产出聚合物对污水稳定性的影响研究

针对渤海锦州9-3油田聚合物驱生产污水组成特点,分别测定了不同相对分子质量、质量浓度及水解度的产出聚合物对含聚污水表观黏度、油滴粒径、Zeta电位、油水动态界面张力、油水平衡界面张力、油水界面扩张黏弹性等指标的影响。研究结果表明,含聚污水中产出聚合物的存在会增加含聚污水的黏度,吸附于油水界面增强含聚污水中O/W型乳液滴的Zeta电位,增加水化层以及油水界面膜强度,从而增强污水的乳化程度和稳定性,降低污水中油滴的聚并效率,增大了含聚污水的达标处理难度。     

解决污水配制聚合物溶液粘度问题的方法探讨

油田污水配制聚合物溶液存在溶液粘度损失严重及热稳定性差的问题,为了探索解决办法,选择孤南注水站和孤六联合注水站的油田污水配制聚合物溶液,分别从油田污水和聚合物2方面考察了污水配制聚合物溶液粘度的影响因素.结果表明,污水中的矿化度、化学耗氧量和细菌含量等是造成聚合物溶液粘度降低及热稳定性变差的主要原因,该问题可通过对污水的有效处理及降低污水中的化学耗氧量得到部分解决;污水配制的HPAM-1聚合物溶液的粘度及热稳定性远好于HPAM-2聚合物溶液,即不同的聚合物对污水的敏感性不同,所以研制并筛选对油田污水不敏感的新型聚合物是解决污水配制聚合物溶液粘度问题的根本途径和主要技术攻关方向.     

几种水溶性聚合物抗拉伸流动剪切性能的评价

利用"十"字狭缝拉伸流动装置,以聚合物溶液相对黏度降低率为考核指标,对线型水解聚合物(LHPAM)、梳型抗盐聚合物(KYPAM)和疏水缔合聚合物(AP-P4)的抗拉伸流动剪切性能进行了初步评价。实验结果表明,随相对分子质量的增大,LHPAM的抗拉伸流动剪切性变化较小,而KYPAM的抗拉伸流动剪切性明显下降。当拉伸剪切速率小于80 000 s~(-1)时,AP-P4抗拉伸剪切性随其浓度的增加先增加后降低;当拉伸剪切速率大于80 000 s~(-1),分子间缔合较弱时AP-P4抗拉伸剪切性较好,分子间缔合较强时APP4抗拉伸剪切性较差;浓度同为1750 mg/L时,3种聚合物抗拉伸流动剪切性能高低的顺序为:KYPAM>LHPAM>AP-P4。     

聚合物驱相对渗透率曲线实验研究

相对渗透率曲线反映油藏岩石中多相流体的渗流和分布规律。在聚合物溶液流经多孔介质的地下流变性实验研究基础上,获得了聚合物溶液有效粘度与分流量和相饱和度之间的关系式。解决了聚合物吸附/滞留及非牛顿流效应对相对渗透率曲线的影响,从而建立并改进了稳定流法测定聚合物驱相对渗透率曲线的实验技术和方法。利用稳定流法实验技术,成功地测得了70℃高温油藏条件下的油/聚合物溶液体系的相对渗透率曲线和注聚合物段塞后的油/水体系的相对渗透率曲线,并确定了适当的相对渗透率曲线方程。讨论了聚合物驱相对渗透率曲线的特征,分析了水相中自由聚合物分子和岩石中吸附滞留的聚合物分子对相对渗透率曲线的影响,真实地反映了聚合物驱过程中的多相渗流规律,揭示了聚合物驱油机理。为聚合物驱的数值模拟、动态预测和效果评价提供了重要参数和基础依据。     

流变仪与黏度计测定聚合物黏度的影响因素研究

传统用布氏黏度计测定聚合物黏度有一定的误差,指出用布氏黏度计与流变仪测量聚合物黏度的差异,考察布氏黏度计转子选择、温度、聚合物浓度、相对分子质量对聚合物黏度的影响,并对布氏黏度计和流变仪进行了比较。结果表明,选择适宜转子的布氏黏度计,在聚合物黏度100 mPa.s以下时,布氏黏度计与流变仪测量相对误差仅在±3%以内;随着聚合物黏度增加,相对误差可达±10%,此误差不影响实验结果,可在油田领域广泛应用。     

石油减阻聚合物相对分子质量及其分布对其性能的影响

实验采用复配Cp2ZrCl2/Ziegler-Natta催化剂,以本体聚合法制备了系列具有超高相对分子质量的油溶性聚合物。采用凝胶渗透色谱表征聚合物相对分子质量及其分布,并考察了其对聚合物溶液特性粘度的影响。结果表明,当减阻聚合物的相对分子质量达到某一定值时,聚合物的多分散指数对其减阻效果有明显影响;仅通过提高聚合物的相对分子质量来改善其减阻性能,也许并不是行之有效的方法。研究初步认为,高效的减阻聚合物不仅要具备超高相对分子质量,还应有超高的相对分子质量分布。     

驱油聚合物水溶液黏度稳定剂的研究

针对聚合物溶液在聚合物驱环境中黏度损失严重进而影响了驱油效果的问题。对聚合物水溶液黏度的影响因素和特点进行了分析,研制并筛选出了黏度稳定剂JW-1,并对其增黏稳黏效果进行了室内评价。试验结果表明,与空白的HPAM溶液相比,JW-1加量在800~1200 mg/L时,HPAM体系黏度增加了3倍左右,当其加量为1000 mg/L时,HPAM体系60 d后黏度基本保持稳定,黏损率约为10.1%,而空白的HPAM体系黏损率高达50%以上;JW-1与清污混配的HPAM溶液配伍性好,不产生悬浮物或絮状物。可望在聚合物驱油和深度调剖方面得到应用。     

疏水缔合聚合物溶液的渗流特性

针对渤海某高渗透油藏,单纯依靠聚合物溶液粘度对大孔道中的驱替进行流度控制具有较大难度.对疏水缔合聚合物溶液在高渗透多孔介质中的渗流特性的研究发现:随着疏水基摩尔分数的增加,梳型疏水缔合聚合物的溶液结构增强,在高渗透多孔介质中的阻力系数先增加后降低,但降低的幅度小,而残余阻力系数则一直增加;当疏水基摩尔分数相同时,星型比梳型疏水缔合聚合物的溶液结构强,在高渗透多孔介质中的阻力系数和残余阻力系数较高,星型疏水缔合聚合物能够更有效地改善流度比,降低水相渗透率.实验结果表明,疏水缔合聚合物的溶液结构能够提高聚合物溶液在高渗透多孔介质中的流度控制能力.     

Viscometric and Wear Performance of Methacrylate-based Lubricants

Methacrylate based lube oil additive of three different kinds viz, one homopolymer (polyhexadecyl methacrylate [PHDMA]) and two of its copolymers (HDMA-1-decene and HDMA-styrene) have been synthesized, characterized and investigated for their viscosity modifier (VM), antiwear (AW), and thickening performance at different concentrations in two different base oils. The VM properties in terms of viscosity index (VI), the AW properties through determination of wear scar diameter (WSD) using a four ball wear tester and thickening (i.e., rise in oil viscosity due to added polymer at a given polymer concentration was studied). The polymers studied have been found to show VM and AW properties under the experimental conditions. At a given polymer concentration thickening was found to increase in the order PHDMA-styrene > PHDMA-1-decene > PHDMA. The intrinsic viscosity, a measure of polymers hydrodynamic volume, showed a higher value in lower viscosity base stock, as compared to the higher viscosity oil in the case of homopolymer and PHDMA-1-decene copolymers. The decrease in viscosity with temperature followed the order PHDMA > PHDMA-1-decene > PHDMA-styrene; indicating a better viscosity index for the styrene copolymer (PHDMA-styrene).     

星形中乙烯基聚丁二烯的研究

在以 n-BuLi(正丁基锂)为引发剂,2G(二乙二醇二甲醚)为结构调节剂,环己烷为溶剂的丁二烯聚合体系中,用 SiCl_4为偶合剂,研究了不同的偶合条件对聚合物的偶合效率 x、支化度 g、特性粘数[η]、分子量分布 D、微观结构、玻璃化温度 T_g 及流变行为和屈服强度σy 的影响。结果表明,当 SiCl_4/n-BuLi(mol 比)约为0.3时,偶合效率、支化度、[η]、表观粘度η_a 和σ_y 出现最大值;偶合反应对聚合物的微观结构、T_g 无影响;偶合的聚合物在低剪切速率下有较高的η_a 和表观活化能 E_(?),在高剪切速率下有较低的η_a 和 E_(?),并加宽了分子量分布,提高了σ_(y),从而可改善聚合物的冷流性与加工性。     

聚合物地面分注工艺的研究及应用

针对聚合物油套分注井普遍存在注入过程中粘度损失大、驱油效果差的问题,研究了聚合物地面分注工艺技术。在注水配水间用总阀门控制全井的总流量,用聚合物地面控制器通过调节内管的长短来控制高渗层的流量和压力,低渗层则不通过控制直接注入,以此达到2层均能实现计划配注的目的。现场应用结果表明,使用该工艺后,聚合物的剪切率显著降低,粘度损失率由使用前的30%左右降低到10%左右,将投捞测试工期由以前的2 d左右降低到0.5 d,注聚管柱的有效期延长12个月以上。