提高聚驱井水力旋流器适用性的机械降黏装置的研制与评价彭永刚

为提高水力旋流器含聚适用性,设计出一种机械降黏装置,利用该装置能使聚合物分子链断裂,减小处理液的黏度,从而减小黏度对水力旋流器分离性能的影响。通过对不同工况条件下的降黏效果分析得出,降黏装置对聚合物溶液降黏效果明显。为验证在不同聚合物浓度条件下,水力旋流器串联降黏装置前后分离性能,开展了室内实验研究。实验结果表明,不同含水率、处理量条件下,水力旋流器串联降黏装置后,质量浓度在300 mg/L以内的聚合物溶液经水力旋流器分离后,油水分离效率均能达到99%以上;在部分工况质量浓度为400 mg/L的聚合物溶液条件下也达到了99%。可见,水力旋流器前端串入机械降黏装置能够拓宽其含聚适用性。     

还原性铁和硫离子对聚合物性能的影响

为了考察大庆油田聚合物溶液黏损的影响因素,对注入井井口的聚合物溶液进行全离子分析,研究还原性Fe~(2+)和S~(2-)离子对聚合物溶液性能的影响。结果表明,在厌氧条件下,Fe~(2+)和S~(2-)浓度对聚合物溶液的性质影响不大。在曝氧条件下,聚合物体系黏度随着Fe~(2+)和S~(2-)浓度增加而急剧下降,含1.18mg/L Fe~(2+)的聚合物溶液和含2.49 mg/L S~(2-)的聚合物溶液的黏度分别下降了42.49%和49.42%;随着:Fe~(2+)和S~(2-)浓度增加,聚合物分子线团尺寸也大幅减小,聚合物溶液的触变性变差。在Fe~(2+)和S~(2-)存在时,Fe~(2+)和S~(2-)使部分水解聚丙烯酰胺降解引起聚合物链断裂,是造成部分水解聚丙烯酰胺溶液黏度下降的主要原因。针对现场实际提出多种工程措施,以降低还原性物质对聚合物溶液的影响,减少聚合物溶液黏损。     

含聚污水配制稀释聚合物的可行性

为研究大庆油田聚合物驱油过程中含聚污水配制聚合物体系的可行性,通过配制等浓度的驱油体系,对体系的黏度和抗剪切性能、黏弹性、稳定性、分子线团尺寸等性能参数进行测定,在此基础上进行了注入能力和驱油效果评价。结果表明：不同水质配制稀释聚合物体系的聚合物性能、注入能力和驱油效果为：清水配制、深处理污水稀释体系均优于聚合物浓度为0 的污水配制、稀释体系和用生化水配制、稀释体系;在配制浓度相同的条件下,聚合物溶液体系的性能随配液污水中聚合物浓度升高而增强,污水中的残余聚合物具有良好的增黏性。含聚污水配制稀释聚合物在大庆油田具有广泛的适用性,针对大庆油田二类油层,在综合考虑聚合物溶液的注入能力和驱替效果的前提下,建议采用含聚合物浓度为200率400 mg/L的物化污水配制、稀释聚合物体系,能够在等聚合物干粉用量条件下实现最佳的综合利益。     

无机盐对阴离子Gemini表面活性剂溶液流变性的 影响及机理

为探讨无机盐对阴离子双子表面活性剂GACS416溶液流变性能的影响及机理,采用DV2T黏度计和MCR 301界面流变仪考察了无机盐类型及浓度对GACS416溶液黏度和黏弹性的影响;并通过动态光散射技术考察其溶液胶束尺寸变化特征。研究结果表明,加入适量的NaCl、KCl可对GACS416溶液有效增黏,MgCl_2、CaCl_2无增黏效果。NaCl浓度的增加,溶液黏度先增大再减小,而黏弹性由弱变强。随KCl浓度的增加,溶液黏度先增大后减小,黏弹性不断增强。当NaCl或KCl浓度低于1000 mg/L时可有效增黏,浓度高于1000 mg/L时无增黏效果。随NaCl浓度的增大,GACS416溶液中胶束的平均水力半径先增大后减小,使溶液黏度和弹性呈先增大后减小趋势;而随KCl浓度的增大,GACS416溶液中胶束的平均水力半径则逐渐增大,溶液黏度和弹性均相应增大。NaCl质量浓度为500 mg/L时,GACS416溶液黏度和黏弹性最好;KCl质量浓度为1000 mg/L时,GACS416溶液的黏度和黏弹性最好。图11表5参33     

超支化疏水缔合聚合物 HBPAM的性能及驱油效率

为了提高三采污水配制聚合物溶液的性能,对比评价了超支化缔合聚合物HBPAM和现场在用的KYPAM聚合物的增黏性能、黏弹性能、抗盐性能、长期稳定性能、抗剪切性能以及驱油效果,并观察了二者的微观形貌。研究结果表明,当浓度高于临界缔合浓度(1250 mg/L)后,HBPAM具有较强的增黏性能和黏弹性能;与KYPAM相比,HBPAM具有更好的抗盐性能和长期稳定性能。污水配制的浓度1500 mg/L的KYPAM溶液,在油藏条件老化180 d后的黏度仅为13 mPa·s左右,黏度保留率仅20%,而相同处理条件下,HBPAM溶液的黏度大于50mPa·s,黏度保留率在80%左右。HBPAM溶液具有较强的抗剪切稳定性,机械剪切速率15000 s-1作用后再静置24 h,浓度1500 mg/L的HBPAM溶液的黏度保留率为85%数89%,扫描电镜结果显示HBPAM具有更加规整的三维网状结构。岩心驱替实验结果表明,在水驱基础上,注0.3 PV的1500 mg/L的HBPAM溶液提高采收率16.5%,比黏度相近的浓度1800 mg/L的KYPAM溶液提高采收率幅度高5.0%。与KYPAM溶液相比,相同黏度的HBPAM溶液更能改善油藏非均质性。     

络合剂提升聚合物增黏能力实验研究

选用L1、L2、草酸钠作为络合剂,分别测定加入不同浓度络合剂后HPAM(部分水解聚丙烯酰胺)溶液的黏度,对比水驱后注入聚合物溶液和加入草酸钠溶液的复配体系的驱油效果。实验结果表明,随着L1、L2、草酸钠浓度的增加,聚合物溶液黏度呈现先逐渐增加至峰值后减小的变化规律。当聚合物溶液中分别加入100 mg/L的L1、200 mg/L的L2、300 mg/L的草酸钠时,黏度分别达到峰值74.1 mPa·s、89.3 mPa·s、90.1 mPa·s。与无络合剂相比,相同浓度的聚合物溶液添加200 mg/L的草酸钠可以使得体系驱较水驱提高采出程度再增加4.23%。由此可见,加入草酸钠作为络合剂可以有效的提高聚合物溶液的化学驱采出程度,络合剂的用量直接影响聚合物溶液的黏度,为了达到最佳增黏效果,在使用中应根据经济成本和聚合物溶液的增黏率来综合选择。     

Fe2+对HPAM驱油剂流变性能影响研究

针对目前海上油田聚合物驱入井液黏度损失问题,分析了聚合物溶液黏度损失的原因,重点研究了Fe2+浓度对聚合物流变性能的影响。通过室内实验分别考察了溶液中不同Fe2+浓度对聚合物的特性黏数、黏弹性和拉伸流变性的影响规律。实验结果表明:当Fe2+浓度小于0.5 mg/L 时,随着Fe2+浓度增大,聚合物的特性黏数、表观黏度和拉伸黏度呈迅速下降趋势;当Fe2+浓度大于0.5 mg/L时,降解不明显。控制注入水中Fe2+浓度低于0.5 mg/L,可以有效消除Fe2+对聚合物入井液黏度的不利影响。     

新型延时增黏聚合物的制备及性能评价

创新设计了具有缓释型阳离子基团、缓慢释放后超分子增黏的高黏聚丙烯酰胺分子结构,优化了最佳合成 参数,评价了该延时增黏聚合物溶液的耐温耐盐性、延时增黏特性、电位及粒径,并考察了该延时增黏聚合物的 驱油效果。研究表明：在温度90℃、矿化度32864 mg/L的情况下,质量浓度为1500 mg/L的延时增黏聚合物溶液 的黏度可达15.4 mPa·s,展现了很好的耐温抗盐性能;随着老化时间的延长,常规聚合物溶液的黏度不断下降, 而延时聚合物溶液的黏度不降反升,老化90 d 的黏度为常规聚合物溶液的2~4 倍,黏度保留率达107.7%,展现 了良好的增黏特性和高黏度稳定性;延时增黏聚合物溶液的Zeta 电位随放置时间的延长逐渐由负向正偏移,粒 径增大,验证了延时增黏聚合物的延时增黏机理。室内物理模拟实验结果表明,在水驱（采收率41.2%）基础上注 入0.3 PV 的2000 mg/L 的延时增黏聚合物溶液可提高采收率达27.7%,矿场实践亦取得良好增油降水效果。该 成果为降低聚合物用量,进一步提高高温高盐水驱油藏采收率提供了新的技术支撑。图9 表2参11     

聚合物溶液黏弹性实验

2500万分子量抗盐聚合物溶液提高单位浓度时,黏度提高值在浓度为3000和4500 mg/L处出现峰值,即在此两点处黏度出现了突变;弹性提高值在浓度为2000、3000和4500 mg/L处出现峰值,即在这三个点处弹性出现了突变.同样剪切条件下,2500万分子量抗盐聚合物溶液浓度不变,随剪切时间增加,溶液黏度的降解率增加,保留黏度减小;剪切时间较短时,不同浓度聚合物溶液随着剪切时间的增加,体系浓度越大,黏度降解率越小,保留黏度越大.     

溶解氧及除氧剂对聚合物溶液黏度和长期热稳定性的影响

在聚合物溶液配制过程中,溶解氧是导致聚合物溶液化学降解、溶液黏度和长期热稳定性下降最重要的因素之一。以具有抽真空、充氮气功能的手套箱作为实验主体,搭建了一种新的溶解氧浓度控制实验装置,利用该装置研究了溶解氧及除氧剂对聚合物溶液熟化阶段的黏度和长期热稳定性的影响。实验结果表明:无还原性物质存在(即Fe~(2+)质量浓度为0)的条件下,溶解氧浓度对聚合物溶液的溶胀-溶解过程无明显影响,溶液黏度无明显下降趋势;还原性物质存在(即Fe~(2+)质量浓度为2.5 mg/L)的条件下,当溶解氧浓度极低(即0.05～0.1 mg/L)时,溶液黏度短时间内没有明显下降趋势;随着溶解氧浓度逐渐升高,溶解氧对聚合物溶液黏度的影响变得更为复杂。在还原性物质存在的条件下,喹啉化合物类除氧剂MO-1和胺类除氧剂MO-2的浓度为150 mg/L、温度为60℃时,聚合物溶液长期热稳定性得到有效提高,溶液黏度保留率可超过100%。     

JZ9-3油田水质对聚合物3640C溶液黏度的影响分析

实验研究了JZ9-3油田的3种水质(水源水、污水、清污混合水)对聚合物溶液剪切前后黏度的影响。结果显示:在相同浓度条件下,清污混合水配制的聚合物溶液黏度最高,其次是污水配制的聚合物溶液,水源水配制的聚合物溶液黏度最低;聚合物溶液经WARING搅拌器(1档3 500 rpm,20 s)剪切后的黏度保留率数据显示,污水配制的聚合物溶液剪切后黏度保留率最高,当浓度大于1 000 mg/L时,保留率在90%左右;最低的是水源水配制的聚合物溶液,保留率在55%左右。分析发现二价阳离子除了对聚合物溶液的黏度存在一定的影响外,对聚合物溶液剪切后的黏度保留率影响更大。     

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P（AM/PTDAB/AMPS/NaAA）的制备 及性能评价*

采用水溶液聚合后水解法,以丙烯酰胺(AM)、(4-丙烯酰胺基)苯基十四烷基二甲基溴化铵(PTDAB)、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸(AMPS)为原料合成了疏水缔合聚合物P(AM/PTDAB/AMPS/NaAA),通过考察反应条件对合成聚合物的特性黏数、溶解性以及增黏性的影响规律确定了最佳合成条件,研究了最佳合成条件下所合成聚合物的耐温抗盐性、剪切稳定性以及热稳定性。聚合物的最佳合成条件为:PTDAB加量为总单体质量的0.5%~0.8%,AMPS加量为总单体质量的15%,总单体质量分数为25%,复合引发剂加量为总单体质量的0.1%,pH值为8,引发温度30℃。采用矿化度100 g/L的盐水配制的质量浓度2000 mg/L的合成聚合物溶液的黏度仍大于30 mPa·s;采用矿化度20 g/L的盐水配制质量浓度2000 mg/L的合成聚合物溶液在转速5000 r/min下剪切3 min再静置4 h后的黏度保留率可达80%以上;聚合物溶液在85℃高温老化150 d后的黏度大于20 mPa·s。所合成四元共聚物表现出优异的耐温抗盐性、剪切稳定性以及热稳定性,性能优于高相对分子质量抗盐聚丙烯酰胺P(AM-AMPS-NaAA)。     

吉林扶余油田稠油乳化降黏实验研究

针对典型油样进行组分分析,找出原油中影响黏度的主要因素。采用A型水溶性降黏剂进行乳化降黏实验,通过静态评价试验,研究了水溶性A型降黏剂与原油之间形成乳状液的稳定性和粒径分布、油水界面张力、降黏率及洗油率,考察了该降黏剂降黏效果。实验结果表明:原油中蜡含量迭14.7%,高含蜡是影响原油黏度的主要因素;降黏剂浓度越大,乳状液分水率越低,乳状液粒径分布越集中,油水界面张力越低,乳状液越稳定;油水比越大,分水率随降黏剂浓度变化越显著;随降黏剂浓度增大和油水比降低,降黏率逐渐升高,降黏率最高可达91.5%;该降黏剂有较好的洗油效果,洗油率为61.1%。     

油田污水配制聚合物的脱硫保粘研究与应用

针对因油田污水中H2S的存在而导致配制的聚合物溶液粘度损失严重的问题开展研究,采用空气氧化法,通过优化水力停留时间和气水比,实现了对污水中H2S的彻底去除,并使处理后污水所配聚合物溶液(质量浓度为1700 mg/L)粘度由处理前的5 mPa·s提高到30mPa·s以上,且具有较高的热稳定性,达到了该二元复合驱对聚合物溶液粘度的设计要求。同时,全部采用脱硫处理后污水配制的聚合物溶液(污水配制母液、污水稀释)粘度也可以达到30mPa·s以上,因此可以采用污水配制聚合物母液,节约大量清水资源和生产费用。     

泡沫复合驱污水配注聚合物溶液粘度损失原因及对策

为了确定泡沫复合驱污水配注聚合物溶液粘度损失严重的主要原因,寻找保持粘度稳定的有效措施,分析了金属阳离子、溶解氧、硫化物、化学需氧量、硫酸盐还原菌和泡沫剂及破乳剂对聚合物溶液粘度损失的影响程度,确定了污水中的还原性物质是导致聚合物溶液粘度损失的主要因素.在此基础上,研究了埕东油田泡沫复合驱污水配注聚合物溶液粘度的稳定方法,提出了适宜高效的曝气生物氧化工艺技术.利用曝气氧化方法,将通过硫化细菌和硝酸盐还原菌这2类菌株联合生化处理的污水用于配制聚合物溶液,可使聚合物溶液的粘度达到35 mPa·s并趋于稳定.     

驱油聚合物溶液粘度稳定性研究

对驱油聚合物溶液粘度稳定性的影响因素进行了研究,结果表明,溶解氧对其影响是长期而缓慢的过程,但由于注聚周期长,造成粘度损失较严重;Mg^2＋、Ca^2＋的存在使聚合物溶液粘度稳定性变差;在低浓度范围（Fe^3＋浓度小于10mg／L）内Fe^3＋的影响较小,而Fe^2＋使聚合物溶液粘度急剧降低,溶液长期稳定性变差。针对聚合物溶液粘度稳定性的影响因素及其影响程度,研制了稳粘剂WN系列,采用胜利油田采油污水对其粘度稳粘效果进行了评价,经稳粘剂WN处理的污水所配制的聚合物溶液粘度保留率达68．8％,具有良好的粘度稳定效果。     

分层注聚配注器环空聚合物流动研究

基于Fluent软件,模拟了聚合物溶液在分层注聚配注器环形空间的流动过程及流动场。计算结果显示建立的分层注聚配注器环空流道模型能很好地反映实际工作状态。带环切槽的环形空间进、出口端具有较好的节流作用,对聚合物的限流阻力大,随着配注心长度的增加,节流压差增大,可满足不同层、不同配注量的要求。聚合物溶液在所设计的配注器内的流动比较平稳,可很好地防止机械剪切作用,有效地减少了聚合物溶液的粘度损失,确保注聚过程的粘度保留率。