超高分子量缔合聚合物溶液的流变特征及微观结构研究

超高分子量缔合聚合物比普通缔合聚合物具有更高的分子量和更小的缔合度,因此具有不同的增黏性、黏弹性和微观结构。选择了相对分子量500万的普通缔合聚合物和相对分子量1 900万的超高分子量缔合聚合物溶液,通过渗流黏度测试装置和安东帕流变仪对其进行了渗流黏度、黏弹性测试。结果表明,超高分子量缔合聚合物通过自身的高分子量和分子链间相互缔合的协同作用,在多孔介质渗流中能形成更高的渗流黏度,在稳态剪切条件下具有更高的威森伯格数;通过冷冻蚀刻扫描电镜对超高分子量缔合聚合物溶液的微观结构观测表明,相对于普通缔合聚合物,超高分子量缔合聚合物溶液链与链间能形成更加紧密的网状结构;驱油实验研究表明,超高分子量缔合聚合物具有比普通缔合聚合物更好的驱油性能。     

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。      

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。     

超高分子聚合物驱提高高盐稠油油藏采收率机理及现场应用

针对常规聚合物(部分水解聚丙烯酰胺HPAM)无法满足高盐稠油油藏采收率要求的问题,以胜坨油田二区东三4砂组高盐稠油油藏为研究对象,实验结合数值模拟分析了超高分子聚合物驱和常规聚合物驱的提高采收率机理。研究表明,超高分子聚合物黏度、黏弹性,耐盐性以及高温下的稳定性均优于常规聚合物,采用超高分子聚合物驱油更容易实现活塞驱油;相比于常规聚合物,分子间排列更加致密且互相缠绕,分子间缔合作用力远大于常规聚合物,表现出很强的抗盐、抗拖拽能力,具有很强的调剖能力;CMG数值模拟结果表明,采用超高分子聚合物驱提高东三4砂组油藏采收率具有见效早、降低含水率效果好的优点。对于东三4砂组油藏,采用超高分子聚合物驱(DQ-3500)相对于常规聚合物驱(8^#HPAM)采收率提高了1.74%。该研究成果对于采用超高分子聚合物驱提高高盐稠油油藏采收率的推广应用具有重要意义。     

阴、阳离子表面活性剂构筑蠕虫状胶束体系性能研究

在三次采油技术中,聚合物-表面活性剂二元复合驱技术被广泛应用.蠕虫状胶束是表面活性剂分子形成的特殊形态胶束,其兼有增黏性能和界面活性,形成的黏弹性体系被称为黏弹性表面活性剂.本文使用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基硫酸钠(SDS)复配构筑蠕虫状胶束体系VES?1,在矿化度为20000 mg/L、温度为35℃时,仍然具有良好的增黏性能;该体系与普通聚丙烯酰胺(HPAM)和疏水缔合聚合物(HAWP)混合后,能够增强体系黏度.驱油实验表明:HPAM、HAWP与蠕虫状胶束体系复配后,采收率分别增加4.3％和3.8％.     

缔合聚合物在多孔介质中的渗流运移特征

为了探讨缔合聚合物在多孔介质中能否保持较高的有效粘度,并指导其矿场应用,进行了不同类型缔合聚合物溶液性能评价和物理模拟实验。测试了不同类型聚合物在不同的质量浓度和剪切速率条件下的增粘性能,在高质量浓度条件下,缔合聚合物的增粘性较常规驱油用聚合物好,但其表观粘度受剪切速率影响大。在多孔介质中的有效视粘度和渗流运移特征及驱油效果表明,具有超高相对分子质量且分子间存在缔合作用的聚合物表现出了较好的增粘性和在多孔介质中均匀的压力传递特征,其作为驱油剂具有较好的应用前景,而仅靠分子间缔合作用增粘的普通缔合聚合物作为驱油剂的应用有待进一步改进和完善。     

海上油田特殊黏弹性流体的表征及性能研究

采用黏度计、流变仪、动态光散射仪、岩心流动实验和调驱实验装置,研究了具有特殊黏弹性的交联聚合物凝胶和相应聚合物溶液的黏度、黏弹性、分子线团尺寸Dh、流动特性和调驱增油效果等性能特征。结果表明,调整交联剂浓度可以使相同浓度的聚合物溶液生成以"分子内"交联为主的凝胶或以"分子间"交联为主的凝胶。"分子内"交联会使样品的黏弹性大幅度增加。与相同浓度聚合物溶液相比,"分子内"交联的凝胶的黏度接近,D_h略增大,黏弹性明显较大,阻力系数增加了50多倍,残余阻力系数增加了100多倍,驱油效率提高了6.2%。     

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。     

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.     

二氧化碳黏弹性泡沫驱体系的优化

针对延长油田低渗透高矿化度油藏采用常规泡沫注入性和耐盐性差而导致的提高采收率难度大的实际问 题,基于表面活性剂分子的自组装特性,以自创的改进泡沫复合指数为指标,在无聚合物、无碱条件下,通过考察 起泡剂、助起泡剂、稳定剂和络合剂用量对泡沫性能的影响,确定了具有高耐盐性的黏弹性CO₂泡沫驱体系。通 过金相显微镜观察所形成泡沫的微观形貌,并考察了泡沫的黏弹性。配方为0.20% UCAB+0.20% SDS+0.09%三 乙醇胺+0.08% EDTA的泡沫溶液黏度为15.2 mPa?s,起泡体积达560 mL,半衰期为58 min,改进泡沫复合指数为 370 272 mL?min?mPa?s。所形成的黏弹性CO₂泡沫呈不规则的五边形或六边形,具有一般泡沫特征。黏弹性测试 表明小分子自组装形成了蠕虫状胶束,胶束相互缠结和缔合,宏观上体现出了聚合物的黏弹性。该泡沫驱油体 系既满足注入性又发挥了聚合物的黏性驱油和弹性驱油特征,有效提高采收率。     

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     

驱油用超高分子量聚丙烯酰胺拉伸流变性能研究

聚合物溶液的流变行为对其在油藏多孔介质中的驱油效果影响较大。系统分析了聚合物含量、温度、多种金属离子及机械剪切作用对驱油用超高分子量部分水解聚丙烯酰胺(U-HPAM)及常规中等分子量部分水解聚丙烯酰胺(M-HPAM)溶液拉伸流变性能的影响。实验结果表明:提高聚合物含量能够促进HPAM分子链间纠缠,聚合物的拉伸黏度增加,同时U-HPAM对拉伸黏度的增强幅度远大于M-HPAM;温度升高、外加金属离子(Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺)含量增大及机械剪切作用增强都会削弱聚合物分子链间纠缠,导致拉伸黏度降低;U-HPAM受温度及Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺等的影响明显小于M-HPAM,而Fe²⁺及机械剪切对两类HPAM影响程度相似。渗流及岩心驱替实验表明,U-HPAM比M-HPAM具有更强的调剖能力,在强非均质油藏中更能发挥其高效驱油能力。      

聚合物驱油体系高效络合剂研究

针对部分水解聚丙烯酰胺在高矿化度条件下增黏能力下降的问题,采用仪器检测和物理模拟等方法,对具有能够去除或屏蔽水中Ca²⁺、Mg²⁺的络合剂进行筛选、复配和评价,并在此基础上,进行流动性实验和驱油效果实验研究。结果表明,10种络合剂中,氨基三甲叉膦酸与羟基乙叉二膦酸对部分水解聚丙烯酰胺具有很好的增黏效果,增黏率达到了30%左右。综合考虑增黏效果、稳黏效果、反应时间和成本等方面因素,将10种络合剂复配,其中,“SY-Ⅰ”络合剂提高初始黏度效果明显,“SY-Ⅱ”络合剂提高黏度稳定性效果明显。与未加络合剂的聚合物溶液相比较,加入络合剂的聚合物溶液分子线团尺寸更大,黏弹性更好,阻力系数和残余阻力系数更大,驱油效果更好。矿场试验表明,加入络合剂的聚合物在驱替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。该研究对提高聚合物驱技术经济效益、指导矿场实践应用具有重要意义。     

四类渤海S油田化学驱驱油体系渗流机理及提高采收率特性

为筛选出最适合渤海S油田的驱油体系，采用不同实验方法对渤海该油田目前使用的部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）、疏水缔合聚合物（AP-P4）、交联聚合物（HPAM+Cr³⁺）、新型聚表剂（JBJ-1）驱油体系进行对比研究，的分析4类驱油体系的分子结构形态、分子线团尺寸、流变性、注入运移能力和驱油效率等方面进行对比研究。结果表明：在水溶液中JBJ-1具有明显的网络结构，且降解前、后JBJ-1均具有相对较大的水动力学半径，表明其良好的抗剪切性能，同时JBJ-1还表现出最大的表观黏度和弹性模量以及优异的微观和宏观驱油性能，在水驱基础上可进一步提高采收率19.88个百分点。新型聚表剂具有比普通化学驱体系更好的增黏能力和抗剪切性，在有助于改善地层中的可建立更好的渗流阻力和驱油能力，可进一步推动化学驱石油储量动用，满足目前渤海S油田的生产需求。但在矿场试验中，应考虑其浓度的优化，以保证其注入性的问题。     

适用于苛刻油藏聚合物驱的新型微生物多糖性能

针对广泛应用于聚合物驱的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)耐高温高矿化度性能较差的问题,探索了新型微生物多糖迪特胶、韦兰胶、黄原胶作为新型驱油用聚合物的可行性,研究了微生物多糖的浓度、温度、剪切速率、放置时间、碱浓度以及矿化度等因素对其黏度的影响,并对微生物多糖的驱油效果进行了评价,同时与HPAM进行了对比。实验证明:新型微生物多糖具有良好水溶性,其溶液黏度随浓度的增加而增加;溶液表现出良好的抗剪切性能和放置稳定性;与传统的HPAM溶液相比,微生物多糖溶液在耐温性、耐碱性和耐盐性等方面都有明显提高;微生物多糖驱油效果明显优于HPAM,因此,可以作为适用于苛刻油藏的新型驱油剂。     

聚合物溶液在驱油过程中对盲端类残余油的弹性作用

从微观驱油实验出发,研究了聚合物溶液的粘弹性对驱油效率的影响,定量分析了聚合物溶液的弹性在驱油过程中对残余油的作用机理.研究结果表明,对于油湿盲端,随着聚合物溶液弹性的增加,盲端类残余油的驱油效率提高.对于水湿“盲端”,聚合物溶液不能提高不可动残余油的驱替效率.如果“盲端”处的残余油为可动油,或有其他油滴流入“盲端”与残余油聚并,即可形成较大的可动油滴,用粘弹性流体驱替,可使“盲端”处残余油饱和度降低.对仿真类孔隙介质,聚合物溶液的粘弹性均可提高微观驱油效率.     

河南油田MD膜剂与聚合物复配技术提高采收率实验研究

介绍了聚合物和MD（分子沉积）膜剂筛选方法和主要指标,考察了MD膜剂与聚合物复配液对体系粘度、稳定性及驱油率的影响。结果表明,聚合物HPAM1与MD-3膜剂常温复配后粘度基本保持不变;聚合物HPAM1浓度1700mg／L与MD-3膜剂浓度1000mg／L复配液经85℃老化90d后,复配液体系粘度仍达58．1mPa·s,说明体系热稳定性好;MD-3膜剂浓度1000mg／L与聚合物HPAM1浓度1700mg／L复配液室内岩芯驱油实验结果表明,驱油率达到22．6％,高于相同浓度单纯MD-3膜剂驱、单纯聚合物HPAM1驱及其他复配浓度的驱油效率。     

南阳油田驱油用聚合物的水动力学半径研究

为了获得聚合物分子尺寸与油藏孔喉配伍性的关系,采用动态光散射(DLS)技术测定了南阳油田聚合物驱使用的多种聚合物分子的水动力学半径(Rh)。根据"架桥"原理,当聚合物分子水动力学半径大于0.46倍孔喉半径后可对多孔介质形成堵塞。南阳油田聚合物驱油藏的平均孔喉半径中值分布为4~16 μm。驱油用聚丙烯酰胺产品的Rh分布有3种类型:其一是Rh分布较集中,尺寸过大的分子少,不易堵塞地层;其二为含有微凝胶杂质,Rh分布宽,大尺寸分子多,易堵塞地层;其三为分子量虽低,但分布宽,且集中在两端,结果是低分子量部分增黏能力差,高分子量部分易堵塞地层。试验表明,南阳油田在聚合物驱中,聚合物产品品质差或用清水配制聚合物溶液,又遇到油藏渗透率较低时易发生堵塞。