特高矿化度Cr3+交联聚合物溶液渗流特性及其机制

针对特高矿化度油藏深部调剖需求,研制具有优良抗盐性的Cr³⁺交联聚合物溶液,用黏度计、动态光散射仪、流变仪和岩心流动等实验方法对其进行表征,研究矿化度对Cr³⁺交联聚合物溶液黏度、分子线团尺寸、黏弹性和流动特性的影响。结果表明:与聚合物溶液相比,Cr³⁺交联聚合物溶液的黏度略有下降,分子线团的尺寸小幅增加,黏弹性有所上升,阻力系数和残余阻力系数大幅度增加;当预热时间较短时,随着溶剂水矿化度的增加Cr³⁺交联聚合物溶液的阻力系数和残余阻力系数逐渐增大;当预热时间较长时,随着矿化度的增加阻力系数和残余阻力系数逐渐减小;在Cr³⁺交联聚合物溶液中,交联反应首先发生在同一分子的不同支链间(简称分子内交联),然后扩展到不同聚合物的分子链间(简称分子间交联),形成区域性网状聚集态。     

Cr~(3+)聚合物凝胶成胶效果及其影响因素

高质量浓度聚合物具有较强的黏弹性,但应用中有时会出现聚合物分子聚集体尺寸与油藏岩石孔隙配伍性较差的问题。针对大庆油田储层地质特征和流体性质,通过岩心流动性实验和驱油实验,以渗流特性为评价指标,利用正交试验优选出分子内交联聚合物凝胶体系后,研究凝胶体系黏弹性和驱油效率。结果表明:调节聚合物质量浓度、配制水矿化度、w(聚/Cr3+)可获得分子聚集体尺寸较小且阻力系数和残余阻力系数较高的分子内交联聚合物凝胶体系。聚合物溶液发生分子内交联后,一方面聚合物分子线团传输运移能力增强,且刚性增强,通过岩心孔隙时形变能力减弱,滞留能力增强,可有效提升注入压力,扩大波及体积;另一方面体系黏弹性和第一法向应力差均增大,洗油效率提高,二者综合作用表现出较高的驱油效率。     

两性离子聚合物凝胶的性能评价及矿场应用效果分析

采用黏度计、动态光散射仪和岩心驱替实验方法,对两性离子聚合物溶液和两性离子交联聚合物溶液的黏度、分子线团尺寸、流动特性、岩心内静态成胶和液流转向进行实验研究。结果表明:在相同条件下,两性离子聚合物凝胶初期黏度、分子线团尺寸、阻力系数、注入压力均与两性离子聚合物溶液比较接近;5 d后,两性离子聚合物凝胶的黏度大幅度上升,分子线团尺寸大幅增加,残余阻力系数明显上升,说明两性离子聚合物凝胶具有良好的延缓交联性能。岩心实验表明,两性离子聚合物凝胶可以在多孔介质内发生交联反应,成胶后具有良好的液流转向效果。矿场试验表明,两性离子聚合物凝胶在深部调驱过程中注入压力明显提升,采油井的含水明显下降,产油量明显增加,增油降水效果显著。     

岩石孔隙对两性离子聚合物凝胶成胶效果影响

利用黏度计、动态光散射仪以及岩心流动实验研究交联聚合物体系在磨口瓶和多孔介质中的成胶效果及体系与岩心的配伍性能。结果表明:在磨口瓶中体系黏度大幅上升,分子线团尺寸明显增加,具有良好的成胶效果,且体系先发生分子内交联,然后发生分子间交联,当体系发生大范围分子间交联前分子线团尺寸较小,与岩心配伍性良好,而交联后分子线团尺寸大幅增加,难以注入岩心;静态条件下,体系能够在岩心内成胶,但成胶强度明显低于在磨口瓶内的强度,且体系的残余阻力系数随着时间的增加先增大后降低,随岩心渗透率增加而增大;动态条件下,体系的阻力系数与同浓度聚合物溶液的几乎相等,说明该体系在多孔介质内动态条件下难以发生交联反应,原因是流动会干扰交联聚合物溶液体系中交联基团的运移、取向和定位,降低交联体系在适当位置形成交联的概率。     

聚合物、聚表剂和Cr~(3+)聚合物凝胶分子构型及其渗流特性差异

利用扫描电镜(SEM)、动态光散射(DLS)、流变仪和岩心驱替等实验方法研究聚合物、聚表剂和Cr3+聚合物凝胶的分子结构形态、分子线团尺寸、流变性、传输运移能力和渗流特性差异。结果表明:聚合物分子在水溶液中形成无规则的空间立体网络结构;聚表剂分子结构形态呈现片-网状结构;聚合物凝胶1发生以分子内为主、分子间为辅的交联反应,聚合物凝胶2发生以分子间为主、分子内为辅的交联反应;在相同质量浓度条件下,聚表剂分子线团尺寸最大,其次是聚合物凝胶2,再次为聚合物,聚合物凝胶1分子线团尺寸最小;聚表剂分子线团尺寸分布最分散,其次是聚合物凝胶1,再次为聚合物凝胶2,聚合物分子线团尺寸分布最集中;4种驱油剂均表现出先剪切增稠、后剪切变稀的流变特性,其中聚表剂剪切增稠和剪切变稀现象最明显;聚合物溶液传输运移能力最好,其次为聚合物凝胶1,再次为聚合物凝胶2,聚表剂溶液传输运移能力最差;聚合物凝胶残余阻力系数大于阻力系数,表现出独特的渗流特性。     

分子体凝胶驱油调剖体系性能评价和矿场试验

为了提高注入水波及系数,达到深部调剖的效果,采用由聚丙烯酰胺和适当浓度交联剂组成的分子体凝胶调剖体系.通过岩心实验,测定残余阻力系数达到83.5;采用分子体凝胶+聚合物溶液组合段塞在非均质岩心上做深部调剖驱油实验,测定在初始水驱的基础上提高原油采出程度30%以上;在矿场试验中,通过大剂量的分子体凝胶+聚合物溶液组合段塞调驱,注水井吸水剖面大大改善,产油井含水率明显下降,采油量上升.说明分子体凝胶能够改善波及系数,增加水驱含油面积,大大提高原油采收率.     

交联聚合物溶液流动特性及其评价方法

依据大庆油田交联聚合物深度调剖技术矿场试验需求,通过井口取样和进行化学剂浓度检测分析,对矿场交联聚合物溶液配制工艺的合理性进行了评价.在此基础上,从阻力系数、残余阻力系数、传输能力和流动成胶等方面对交联聚合物溶液的流动特性进行了实验研究.实验结果表明,由于分子结构上的不同,交联聚合物溶液在流动性质方面与聚合物溶液间存在明显差异.     

聚合物溶液的弹性对驱油效率贡献的定量描述

通过可视化微观驱油实验研究不同质量浓度聚合物溶液和不同黏度甘油溶液驱替水驱后各类残余油的驱油效率,对比分析聚合物溶液的弹性对驱油效率的贡献。结果表明:在相同的黏度条件下,聚合物驱对盲端类、膜状类、斑状类和簇类残余油的驱油效率高于甘油驱的驱油效率,其驱油效率的差值是聚合物溶液弹性的贡献;对盲端类、膜状类、斑状类和簇类残余油,随聚合物溶液质量浓度的增加,驱油效率增加,弹性对驱油效率的贡献约为40%。     

交联大分子的透射电镜分析

用含有不同羟值的聚乙烯醇缩要下醛与4,4′-二苯甲烷二异氰酸组成的交联聚合体系,通过分子内反应和分子间反应之间的竞争,使交联过程得以控制.合成了可溶解的分子内交联大分子.再用透射电镜对其进行观察,电镜照片显示,合成的交联大分子具有特殊结构,并显示了交联大分子的形成过程,首先形成前交联大分子(独立的球型体),然后前交联大分子再继续反应,形成分子内交联大分子.     

聚合物与弹性微球二元复合段塞调剖效果研究

采用填砂管岩心流动实验,通过在模拟油层渗透率情况下测定一定浓度聚合物溶液、微球悬浮溶液、聚合物与弹性微球复合体系在岩心中调剖时的阻力系数变化过程,探究聚合物与弹性微球二元复合段塞的调剖效果。结果表明,弹性微球在注入过程中阻力系数呈波动式上升,具有很高的残余阻力系数,其调剖效果好于聚合物。聚合物/弹性微球二元复合段塞中,聚合物主要起到增加黏度的作用,携带微球溶液进入地层。微球溶液起到深部调剖的主导作用。实验得出聚合物(浓度500 mg/L)/弹性微球(浓度1 000～2 000 mg/L)的复合段塞调剖能够发挥较好的封堵效果。     

胜利油田交联聚合物调驱技术研究及应用

结合胜利油区孤东、孤岛一类主力油田油稠、胶结疏松、易出砂、非均质严重的特点提出了交联聚合物驱油的概念 ,所研制的交联体系采用 1 0 0 0～ 2 0 0 0 mg/L聚合物溶液加入 30 0～ 60 0 mg/L的 XL系列交联剂 ,该体系具有缓慢、轻度交联 ,交联后的体系粘弹性好 ,其粘度一般可升高 3倍以上的特点 ,同时该体系具有剪切降粘后粘度可恢复、热稳定性好、耐矿场矿化度的优点 .岩心试验表明 :交联聚合物体系有较高的阻力系数和残余阻力系数 ,滞留量大于普通聚合物溶液 ,可在多孔介质中流动 ,是一种性能优良的适合于中高渗透油藏的驱油剂 .该交联体系已在孤东、孤岛一类油田应用 ,矿场增油效果显著 ,先导区提高采收率 5.4% ,扩大试验目前正在进行 ,已见到降水增油效果     

用不同类型粘度计测定交联聚合物溶液流变性质

用奥氏毛细管粘度计、落球粘度计和HAAKE RS150型流变仪分别测定了高相对分子质量、低浓度的部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）与柠檬酸铝（AlCit）交联体系在交联反应过程中的粘度值，研究了在不同反应时间下HPAM—Al-Cit交联体系的粘度与剪切速率的关系。结果表明，在低剪切速率时，HPAM—AlCit交联体系的粘度随反应时间增加呈下降趋势；在剪切速率较高时交联体系具有剪切稠化现象；HPAM与AlCit发生分子内交联反应形成交联聚合物线团在水中的分散体系，这是交联体系粘度随反应时间增加而降低和剪切变稠的主要原因。     

高温高盐可动凝胶配方研究与应用

通过室内实验,研究了聚合物分子量、聚合物浓度、交联剂用量及pH 值等因素对耐高温有机交联剂HT 2008 与高分子量星形抗温耐盐聚合物CA 2588 形成的凝胶黏度和成胶时间的影响,确定了尕斯库勒E13 油藏高温高盐可动凝胶调驱体系的基本配方及性能;环境扫描电镜结果表明,高分子量星形抗温耐盐聚合物CA 2588 和耐高温有机 交联剂HT 2008 能够形成稳定的互穿网络体型结构,该可动凝胶体系,在矿化度为117 000 mg/L（且钙镁离子含量高 达3 340 mg/L）、pH 值为7.80、实验温度为126 ℃ 条件下,5 d 时的黏度达到最高值43 900 mPa·s,180 d 时凝胶黏度为 43 500 mPa·s,耐温耐盐性能好,稳定性好;在尕斯库勒油田E13油藏进行深部调驱现场应用后,取得预期效果。     

聚合物压裂液的一种多功能交联剂性能研究

针对聚合物压裂液所用金属化合物交联剂易引起地层二次伤害及与其他添加剂配伍性较差的问题,用工业原料研制了一种具有粘土防膨功能的有机交联剂（YJ）,考察了YJ与某聚合物增稠剂     

高浓度聚合物驱所用聚合物性能研究

针对喇嘛甸油田高浓度聚合物驱所用聚合物,利用PHYSICA MCR300型流变仪研究了其浓度、分子量及矿化度对溶液流变性和黏弹性的影响。结果表明:在一定范围内,聚合物溶液的表观黏度随着剪切速率的增加而降低,表现出假塑性流体的特性。聚合物浓度、分子量增大时,溶液的表观黏度、储存模量和损耗模量均增大;相应的储存模量和损耗模量曲线都有一个交点。所对应的角频率随聚合物浓度、分子量增大而减小。水质对聚合物溶液性能有较大影响。随着矿化度的增大,溶液的表观黏度、储存模量和损耗模量均减小,储存模量和损耗模量曲线的交点所对应的角频率增大。     

黏弹性聚合物驱油藏渗流规律及试井模型探讨

实验测定了不同浓度下高分子聚丙烯酰胺溶液在岩芯和流变仪中的流变性,证实了其在多孔介质中流动时存 在“弹性”,且在中等剪切速率范围内（0.1～100.0 s−1）符合非牛顿幂律渗流模式。基于实验取得的认识,利用黏弹性本 构方程表征聚合物溶液有效黏度,建立了黏弹性聚合物驱油藏的不稳定渗流数学模型,利用有限差分方法求得数值 解,研制了相应的无因次试井图版,并对实测试井资料进行了拟合解释,探讨了弹性对聚合物驱油藏试井曲线形态的 影响。研究表明,弹性虽然会造成近井地层压力大幅上升,但几乎不改变试井曲线形态。因而,在黏弹性聚合物驱油 藏试井分析中,可以忽略弹性的影响,应用非牛顿幂律试井模型求取解释参数。