模拟油藏条件下缔合聚合物溶液的黏弹性实验

为了研究缔合聚合物溶液在实际油藏条件下黏弹性的好坏,在模拟大庆主力油藏条件下,研究了浓度和矿化度对缔合聚合物溶液黏弹性的影响。结果表明:浓度和矿化度对缔合聚合物溶液黏弹性的影响与对HPAM溶液的影响相同;缔合聚合物溶液黏弹性产生的原因与HPAM溶液不同,HPAM溶液的黏弹性是由分子链间的缠结作用引起的,而缔合聚合物溶液的黏弹性主要是由分子链间的缔合作用引起的;缔合聚合物溶液在相对比较低的浓度下表现出了明显的弹性;在低而宽的频率范围内缔合聚合物溶液的弹性明显大于HPAM溶液的弹性,说明缔合聚合物溶液在多孔介质中流动时,在比较小的剪切速率下就表现出弹性,这就意味着不需要很高的注入速度,即可达到利用缔合聚合物溶液的弹性来提高驱油效率的目的。     

古城油田B125区块稠油油藏超高分子量聚合物驱技术

古城油田B125区块普通稠油油藏储层非均质性严重,原油平均黏度达1 000 mPa·s以上,进一步提高采收率难度大。为此,通过增黏性、流变性和驱油试验,评价了超高分子量聚合物提高普通稠油采收率的技术优势,考察了含硫污水对聚合物溶液性能的影响。试验表明,超高分子量聚合物增黏性优越,相同质量浓度下较常规聚合物溶液黏度高40%以上;黏弹性强,相同黏度下较常规聚合物采收率提高3.4百分点以上;含硫污水会造成聚合物溶液黏度降低10%以上、弹性明显减弱和采收率提高幅度降低3.0百分点。B125区块部署注聚井22口,截至2018年底,累计注入0.22倍孔隙体积的聚合物溶液,注入压力上升3.5 MPa,日产油量增加45.0 t,含水率降低9.0百分点,累计增产油量1.84×104 t,阶段采收率提高1.19百分点。研究与应用表明,超高分子量聚合物驱技术可以大幅提高较高黏度普通稠油油藏的采收率。      

用水溶性缔合聚合物驱替稠油

研究了在多孔介质中用盐水和缔合聚合物溶液驱替中黏原油(200 mPa\5s).在相同的浓度下,缔合聚合物溶液具有比常规聚合物溶液更高的黏度.这项研究是在光学显微镜下刻蚀的二维硅质微观模型上进行的.模型具有与贝雷砂岩相同的孔隙结构.研究结果包括波及状态、原油采收率和残余油在孔隙内的分布情况.大体上说,在用盐水和低浓度常规聚合物溶液驱油时将导致严重的指进现象.由于缔合聚合物溶液具有更大的黏度,从而具有更稳定的驱替特性.此外,在盐水突破后注入缔合聚合物溶液可以减缓指进和改善稠油的驱替效果.实验结果表明,缔合聚合物是提高稠油驱替效率的可行方法之一.     

聚合物滞留特性对化学驱提高采收率的影响

为了揭示聚合物驱油机理和驱油剂黏度大小与聚合物驱采收率增幅间关系,在"等黏"和"等浓"条件下测试了聚合物和甘油溶液增黏性、流变性、黏弹性和渗流特性,并在均质和非均质岩心上开展了"等黏"甘油和聚合物溶液驱替效果以及它们注入先后顺序对驱替效果影响实验研究。结果表明,随浓度增大,甘油和聚合物溶液黏度都增加,但聚合物增黏能力远强于甘油。随剪切速率增加,甘油溶液视黏度保持恒定,聚合物溶液视黏度降低,表明前者为牛顿流体,后者为非牛顿流体。在"等黏"条件下,甘油和聚合物溶液阻力系数相差不大,但残余阻力系数相差很大,表明甘油在多孔介质内滞留能力很差。在"等黏"条件下,"先聚合物后甘油"比"先甘油后聚合物"注入方式增油效果好,表明驱油剂在高渗透层内滞留由此引起渗流阻力增加、全井注入压力升高是促使液流转向中低渗透层的动力源泉,也是聚合物驱提高采收率的主要机理和聚驱过程中发生"剖面反转"的根本原因。     

疏水缔合聚丙烯酰胺驱油能力的几种影响因素

疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)在高温高盐油田中的应用已成为近年来聚驱研究的热点之一。本文介绍了该类聚合物在多孔介质中渗流特性和黏弹性的测定方法,并结合疏水缔合聚丙烯酰胺的结构特点,主要从宏观波及系数和微观驱油效率两方面,分析了影响其驱油能力的几种因素,包括有效黏度、黏弹性、界面黏度、水质因素和多孔介质中的临界缔合浓度。结果表明,将HAPAM用于聚合物驱还有一定的局限性。最后提出HAPAM在今后的发展应用中值得重视的一些问题。     

超高分子缔合聚合物溶液特性及驱油性能研究

超高分子缔合聚合物是一种新型的驱油聚合物,该聚合物既有较高的相对分子质量且分子间又有一定的缔合作用,和常规驱油聚合物相比它具有不同的驱油性能和聚集体形态。为此选择了一种超高分子缔合聚合物,通过安东帕流变仪,冷冻蚀刻扫描电镜和驱油物理模拟流程分别研究了它的增黏性、黏弹性、聚集体形态、调剖及驱油性能。研究结果表明:相对于常规聚合物,超高分子缔合聚合物具有更好的增黏性和黏弹性,且在胜利油田高温高盐油藏条件下表现出优良的驱油效果,具有良好的应用前景。     

新型聚合物驱油数学模型

建立了能模拟多种分子量聚合物溶液混合驱油和聚合物黏弹性作用驱油机理的数学模型,该模型从弹性效应和黏性效应两个方面描述了聚合物驱油机理。弹性驱油作用的数学描述是:弹性能降低残余油饱和度,使油相相对渗透率提高;黏性驱油作用的数学描述是:聚合物能增加水相黏度,改善油水流度比及扩大驱替液的宏观波及体积。在多种分子量聚合物溶液混合驱油机理数学模型中,每一种分子量聚合物在油藏中流动满足各自独立的物质传输规律,在驱油机理上表现为多种分子量聚合物溶液浓度之和的总浓度总体驱油过程,驱油机理数学模型中的参数表示为各种分子量聚合物相应参数浓度加权平均的形式。所建立的模型能够模拟聚合物驱油提高微观驱油效率和流度控制驱油机理以及所发生的对流、弥散、扩散、吸附等物化现象。实际应用结果表明,该模型具有较强的实用性,可用于聚合物驱油的机理研究、矿场方案优选和开发效果预测。     

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.     

二元驱后应用活性聚合物进一步提高原油采收率

通过对活性聚合物APA-1的界面活性、乳化能力、抗剪切能力、黏弹性和驱油能力等方面的测试,探索了二元驱后应用活性聚合物APA-1进一步提高原油采收率的可行性。结果表明,活性聚合物具有比普通高相对分子质量（2500万）聚合物BH更高的增黏特性和抗钙镁离子能力,乳化增油能力更为突出,浓度为1000 mg/L的活性聚合物溶液在存放30 d后的黏度可达220 mPa·s;在钙镁离子浓度为190 mg/L时,浓度为1500 mg/L的活性聚合物溶液的黏度仍有80 mPa·s;浓度1000~1200 mg/L的活性聚合物乳化体系在放置6 h后与油完全乳化,没有水析出,性能明显优于单纯聚合物体系和二元驱体系。室内岩心驱替实验结果表明,二元驱油体系在岩心渗流过程中出现乳化的时机较早,与其相比,活性聚合物驱油体系具有显著的后程乳化特征。在二元驱的基础上,能进一步提高采收率5%~10%。     

盲端孔道内粘弹性聚合物驱油两相渗流规律

已有的聚合物溶液单相渗流理论与实验研究均已证实聚合物的弹性特征能够扩大其在多孔介质内的波及效率。在黏弹性聚合物溶液单相渗流理论的基础上,针对黏弹性聚合物溶液、原油两相流动中弹性对两相渗流的作用机制问题,建立了黏弹性流体、牛顿流体的两相渗流控制方程,用VOF方法进行两相界面追踪,以OpenFOAM为平台,运用有限体积法对控制方程组数值求解,研究了黏弹性聚合物溶液在盲端孔道内的流动规律。从饱和度分布、速度分布、驱替压差和第一法向应力差变化特征方面,揭示了黏弹性聚合物溶液的微观渗流机理。结果表明：随着松弛时间的增加,即聚合物溶液弹性的增大,两相界面向盲端内部扩展越深,驱油效率越高;当驱替时间达23.0s时,松弛时间为0.100s的聚合物溶液驱油效率,比松弛时间为0.001、0.010s时分别高19.0%、9.2%;聚合物溶液的弹性越大,附加压降越大,其第一法向应力差也越大,在一定程度上可提高驱油效率。研究结果为油田三次采油聚合物驱油体系设计、筛选提供了重要理论支持,同时有益于丰富黏弹性聚合物溶液的驱油机理。     

超高分子聚合物性能评价及微观结构研究

为了进一步提高聚合物驱的驱油效果,评价了相对分子质量在3 500万以上的超高分子聚合物的性能,并观察了超高分子聚合物溶液的结构。在70 ℃、矿化度11 200 mg/L的试验条件,利用安东帕流变仪评价了超高分子聚合物和常用聚合物的增黏性、耐温性、抗盐性、剪切流变性及黏弹性,采用物理模拟试验方法分析了2种聚合物的驱油效果,并通过冷冻蚀刻扫描电镜对比了常用聚合物与超高分子聚合物溶液的微观结构。结果表明,超高分子聚合物在水溶液中能够形成更致密的网络结构,相对于常用聚合物,它的增黏性和抗盐性高30%以上,耐温性高40%以上,威森伯格数是其2倍,采收率提高率高6.5%。研究表明,超高分子聚合物是一种性能更优的驱油剂,可以显著改善驱油效果。      

聚合物分子结构与老化稳定性关系研究

在胜利油田三类油藏条件下,系统研究了聚合物分子结构与长期稳定性能的关系。研究表明,疏水缔合聚合物依靠分子链间相互作用而具有优异的长期稳定性能,其次是耐温抗盐单体共聚物,而高分子量聚丙烯酰胺最差;提高缔合单体含量、提高聚合物特性黏数、降低水解度和在分子结构中引入功能单体能明显改善长期稳定性能;当疏水缔合聚合物分子结构中含0.5%(mol)的缔合单体、15%(w)的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、特性黏数值大于1 400mL/g和水解度低于20%时,经120天老化后,溶液不会发生相分离,仍具有一定的增黏能力。     

胜坨油田高温高盐油藏超高分子疏水缔合聚合物注入试验

针对高温高盐油藏增加可采储量的需要,开展了超高分子疏水缔合聚合物驱油技术研究,通过矿场单井注入试验,考察了超高分子疏水缔合聚合物的增黏能力、污水适应性,评价了超高分子疏水缔合聚合物在高温高盐油藏中的注入性能及应用效果。单井试注矿场动态反应良好,注入压力上升了4.0MPa,增加了流动阻力系数,注水井吸水剖面得到改善,对应油井见到初步的降水增油效果,表明超高分子疏水缔合聚合物驱是适用于高温高盐油藏的一种提高采收率的新技术。     

SZ36-1油田缔合聚合物驱堵塞物形成机理分析

结合X射线多晶衍射法、扫描电镜/能谱法、红外光谱等分析方法,对SZ36-1油田注聚井的储层堵塞物进行分析,研究了堵塞物的形成机理及微观形态。结果表明,堵塞物最为常见的是软硬结合的复合垢,形成机理主要是:在结垢趋势明显的SZ36-1油田地层条件下,高分子聚合物吸附、滞留在无机物核的周围,形成胶状的有机物、无机物相互缠绕包裹的复合垢;其次是地层中高价金属离子使聚合物分子发生交联,形成团状物堵塞储层;另外在多孔介质中疏水缔合聚合物由于缔合作用形成超分子聚合体结构,黏度增加的同时虽建立了较高的流动阻力,但也降低了储层渗透率。研究结果可为解堵工作液体系研究提供依据。     

Study of copolymer performance in polymer flooding of the Daqing oil field

The copolymer KP was synthesized from acrylamide monomer and a small amount of the hydrophobic monomer N-dodecyl acrylamide (AMC₁₂) via micellar polymerization in water. The polymer, with significantly high salt resistance, was specially designed for application in polymer flooding of Class II reservoirs in the Daqing oil field. We have studied the effect of sodium formate addition on the molecular weight of KP, as well as enhancement of the water solubility of KP from addition of the surfactant Triton X-100. The salt resistance of KP was experimentally evaluated and flooding tests were conducted. The molecular weight of KP was measured as about 15 million daltons. It was also found that the viscosity of a KP/water solution is much higher than the viscosity of an HPAM-15/water solution (where HPAM-15 is a partially hydrolyzed polyacrylamide with molecular weight 15 million daltons) at the same polymer concentration (1000 mg/L), and is close to the viscosity of an HPAM-30/water solution (where HPAM-30 has a molecular weight of 30 million daltons). Mineralized water (salinity 4000 mg/L, similar to the water in the Daqing oil field) was used for all the tests. Furthermore, KP is very stable with a long shelf-life. Displacement efficiency tests show that oil recovery increased by about 13% when a KP solution was used instead of water. The medium-high molecular-weight polymer KP is promising for application in Class II reservoirs in the Daqing oil field.     

高相对分子质量聚合物驱油效果影响因素分析

聚合物相对分子质量大小是影响聚合物驱油效果的一个重要因素，聚合物相对分子质量越高，增粘效果越好，最终采收率也越高。采用高相对分子质量聚合物驱油时，油水粘度比很小，采出液中含水率上升速度将大大减缓，当它达到采油经济允许的极限含水率时，油层中的含水孢和度已经很高，因而获得的驱油效率高。运用室内实验、矿场试验和数值模拟方法研究了残余阻力系数变化对聚合物驱油效果的影响以及高相对分子质量聚合物对聚合物驱最终采收率和含水变化的影响，为油田应用高相对分子质量聚合物提供了理论和实践依据。     

新型插层聚合物溶液性能及其作用机理研究

针对矿场实际需求,利用现代油藏工程理论、仪器检测分析和物理模拟方法,开展了插层聚合物溶液分子聚集态、增黏性、抗盐性、耐温性、稳定性、分子线团尺寸、流变性、黏弹性和流动特性实验研究,进行了性能特征及其影响机理的分析和探索。结果表明,插层聚合物聚集态主要以"层叠片状"为主,而"高分"聚合物聚集态呈长链立体网络结构。相对于普通聚合物而言,插层聚合物具有较好的耐温抗盐性和稳定性以及流变性和黏弹性。在流动特性实验中,相较于普通聚合物,插层聚合物溶液具有黏度小,但阻力系数和残余阻力系数较大的渗流特点,表现出了良好的液流转向能力。图9表6参16     

疏水缔合聚合物对SZ36-1油田生产污水稳定性的影响研究

针对SZ36-1油田聚合物驱生产污水组成特点,分别测定不同相对分子质量、浓度及水解度的疏水缔合聚合物对污水表观黏度、污水中油滴粒径、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：生产污水中所含降解后低相对分子质量聚合物会增加污水黏度,吸附于油水界面增强生产污水中O/W型乳液滴的负电性,增加油水界面膜弹性强度,增强污水乳化程度和稳定性,降低污水中油滴的聚并效率。