聚合物流变性实验研究

聚合物流变性是聚合物驱油设计理论基础, 应用DVⅢ旋转粘度计对聚合物流变性进行了系统研究。结果表明, 聚合物溶液呈现剪切变稀特性, 表观粘度是剪切速率、温度、质量浓度的函数, 同一温度下稠度系数随着质量浓度的增加而增加, 幂律指数随着质量浓度的增加而减小, 建立了描述聚合物溶液宏观流变性流变模型, 引进支持向量机的方法对聚合物的流变性进行预测, 预测结果与实际测量结果相一致, 为聚合物驱数值模拟、油藏动态预测和矿场工程设计提供了重要的依据。     

聚合物溶液多维定常渗流

聚合物溶液渗流时，当渗流速度超过临界速度后，其流变性由剪切变稀型转变为剪切增稠型，即表现为双害虫律指数特征。     

聚合物低剪切流量控制器

聚合物低剪切流量控制器是河南油田“九五”科技攻关项目。从理论分析入手，通过对不同分子量、不同水质配制、不同浓度聚合物溶液的宏观流变性研究，利用其独特的触变性，寻求极限剪切边界条件，建立并验证了聚合物溶液在圆管内流动时的剪切速率模型，为聚合物低剪切流量控制器的设计定型提供了依据和技术保证。     

疏水缔合聚合物熟化时间和流变性测试

为了确定大庆油田聚合物驱油试验选用的新型疏水缔合聚合物AP-P3的配制注入工艺参数,从而为产能建设方案和实际生产提供理论依据和技术支持,需要对其熟化时间和流变性进行测试。采用黏度法测试了疏水缔合聚合物的熟化时间,结果表明:试验室条件下,其熟化时间为150 min,考虑到现场实际生产情况,熟化时间定为3 h。采用流变仪测试质量浓度为1 000～5 000 mg/L的疏水缔合聚合物溶液的流变性,结果表明:在常规剪切速率范围内,疏水缔合聚合物溶液呈现出与油田常规聚合物相仿的流变特性,即其溶液为剪切稀释流体,符合幂律流体特征;利用流变曲线回归得出疏水缔合聚合物的流变参数。对疏水缔合聚合物母液和大庆2 500万超高分聚合物母液的流变性进行比较,结果表明疏水缔合聚合物母液的黏度更高,高出幅度近20%。     

交联聚合物微球分散体系的流变性

用HAAKE RS600型流变仪研究了交联聚合物微球分散体系的流变性及其时间效应.结果表明,质量浓度为100mg/L的交联聚合物微球在40℃下恒温溶胀10d时,其流变性与相同条件下低浓度部分水解聚丙烯酰胺溶液的流变性不同.交联聚合物微球分散体系在中等剪切速率(335～1380s-1)时表现为胀流性,在低剪切速率(60～335s-1)时表现为假塑性,在高剪切速率(1380～1600s-1)时表现为近似牛顿性.而相应的部分水解聚丙烯酰胺溶液只表现为轻微的假塑性.交联聚合物微球分散体系具有时间效应,表现为负触变性(震凝性),而部分水解聚丙烯酰胺溶液的流变性没有时间效应.     

一种适用于超高分子量聚合物的新型粘度计

高分子量聚合物稀溶液在常规乌氏粘度计中流动的剪切速率超过了溶液从牛顿流体转变为非牛顿流体的临界剪切速率，用这种粘度计测得的特性粘数值误差很大。本文介绍了一种新设计的玻璃毛细管粘度计，测粘流动的剪切速率低于公认的临界值，在牛顿流动区测定聚合物稀溶液的特性粘数，因而适用于高分子量和超高分子量聚合物。     

聚丙烯酰胺溶液的地下流变模型

通过岩心模拟流动实验，在相当宽的流速范围内，测定了高分子量聚丙烯酰胺（HPAM）溶液在70℃油层温度下通过油藏岩石流动时的稳态压力降与流速的关系曲线，从而揭示了HPAM溶液在多孔介质中的复杂双重流变特性：在低速下呈剪切变稀的假塑性，在高速下出现剪切增稠的粘弹性。将流变仪测得的流变性和获得的本体流变模型引入描述多孔介质的毛细管束模型，从而把达西公式推广到了幂律流体。合理修正了Hirasaki的视剪切速率表达式，获得了多孔介质的视剪切速率与达西流速之间的关系式，进而建立了HPAM聚合物溶液的地下流变模型。     

耐高温压裂液增稠剂的制备及耐温构效关系

高温稳定性是疏水缔合聚合物压裂液最重要的性能之一。本试验用水溶液聚合制备了带有刚性侧基的疏水缔合聚丙烯酰胺（HACA）,并研究了其流变性和耐温性。研究发现,4％（w）HACA水溶液在150C、170s^-1条件下剪切2h,表观粘度为99mPa·s;与普通聚丙烯酰胺（PAM）溶液相比,两者稀溶液特性粘数相近,而HACA半稀溶液表观粘度更高,说明HACA在水溶液中发生了疏水缔合作用;相对于普通PAM以及只含单一疏水基团或者刚性基团的PAM来说,HACA体系有更强的增粘能力、更快的粘度回复速度以及更好的高温稳定性。本试验的研究成果对疏水缔合型聚合物压裂液体系的开发研究工作有一定的指导意义。     

微胶囊乳液型聚合物驱油剂研制与评价

聚合物驱是一项成熟的化学驱提高采收率技术，目前矿场主要应用干粉类聚合物产品，因此需要在地面大规模建设溶解、熟化设备，将干粉类聚合物溶解成高黏溶液，然后将其经注聚管柱并通过炮眼注入油藏。在此过程中，聚合物溶液受到强剪切，黏度严重损失，对聚合物驱推广及规模应用效果产生较大影响。利用聚氨酯微胶囊为壳材对乳液型聚合物颗粒进行包裹，制备成微胶囊乳液型聚合物。该类聚合物微观形貌为表面平滑的圆球颗粒，粒径分布在100～600 nm,呈双峰分布；微胶囊在水中可通过缓慢溶胀破裂，实现溶液缓释增黏；与乳液型聚合物相比，微胶囊乳液型聚合物经机械剪切后的黏度损失率仅为4.7%,并可有效降低剪切作用对聚合物分子链造成的机械降解。利用物理模拟实验对微胶囊乳液型聚合物的岩心内缓释增黏性能进行研究的结果表明，微胶囊乳液型聚合物具有良好的缓释增黏能力。微胶囊乳液型聚合物还具有在线配注、缓释增黏、抗剪切等潜力，具备较大的研究价值及应用前景。     

海上油田注聚沿程压降计算及管径优选

选取胜利滩海油田所用的活性聚合物乳液,通过实验测定聚合物溶液的流变性,提出了用两种流变模式来描述其流动特性:当剪切速率小于极限剪切速率时聚合物溶液表现出幂律流体特征;当剪切速率大于极限剪切速率时聚合物溶液表现出牛顿流体特征.通过聚合物溶液在管道中的剪切速率来判别其流变模式,并计算不同管径下聚合物溶液配注时的沿程阻力损失,由此来选择合适的注聚管道的管径,以提高注聚合物驱油效果.