疏水缔合水溶性聚合物AP-P3在多孔介质中的缔合行为研究

疏水缔合水溶性聚合物是一种亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物，在宏观条件下由于其缔合作用，聚合物溶液表现出明显的抗剪切和剪切恢复的特性。通过室内实验研究了疏水缔合水溶性聚合物(AP-P3)溶液在多孔介质中的渗流特征，从而探讨了AP-P3溶液在多孔介质中的缔合行为。研究结果表明，AP-P3溶液在多孔介质狭小的空间中，仍能发生以分子问缔合为主的缔合行为，但是形成分子问缔合的溶液浓度明显高于宏观条件下的第二临界缔合浓度(CAC)；同时应用吸附滞留实验验证了。这种缔合作用，不是由于大量疏水缔合聚合物在多孔介质中的累积滞留效应引起的。当AP-P3溶液浓度高于孔隙介质中形成分子问缔合的浓度时，聚合物溶液的阻力系数随着浓度的增加，发生急剧增加的变化，表现出了AP-P3溶液具有较强的流度控制能力。     

两种聚合物在多孔介质中的渗流特性

疏水缔合水溶性聚合物(HAWP)是大分子链中含有少量疏水基团的水溶性聚合物，在模拟某一油藏条件下，研究了HAWP和ASG两种不同类型聚合物溶液在多孔介质中的渗流特性。研究结果表明，由于HAWP分子疏水基团发生分子间缔合作用，形成动态物理交联网络，HAWP溶液表现出很强的流度控制能力；在远离注入端的多孔介质中，HAWP溶液比ASG溶液具有更高的抗冲刷性和降低孔隙介质渗透率的能力。两种聚合物溶液在多孔介质中表现出的不同渗流特性与聚合物的分子结构有密切关系。     

疏水缔合聚合物在孔隙介质上的静态吸附特征

模拟大庆油田的油藏条件,测定了缔合聚合物在高岭土、膨润土、石英砂以及油层岩心砂4种吸附剂上的等温吸附曲线。结果表明,缔合聚合物在高岭土、膨润土上的吸附量大于在石英砂、油层岩心砂上的吸附量;同时缔合聚合物在以上各种吸附剂上的吸附规律不符合Langmuir等温吸附,其曲线形状为开口向下的抛物线,即随着缔合聚合物浓度的增加,吸附量逐渐增大并达到一个最大值,之后,随着聚合物浓度的增加,吸附量逐渐降低。此外,缔合聚合物的最大吸附量出现在缔合聚合物的临界缔合浓度400—450mg／L范围。该实验结果的重要意义在于：大庆油田缔合聚合物的使用浓度为1000mg／L,远高于发生最大吸附的临界缔舍浓度,而在使用浓度条件下,缔合聚合物的吸附量非常低,因而注入的缔合聚合物溶液在油层中运移时的吸附损失量较小,从而增加了运移、驱油的有效作用距离,能够大幅度提高缔合聚合物的驱油效果。     

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。     

疏水缔合两性聚合物NAPs水溶液的渗流性质

实验测试了疏水缔合两性聚合物NAPs水溶液在大庆油层条件下通过孔隙介质渗流时的阻力系数，残余阻力系数和有效粘度，并与大庆自产聚合物HPAM的相应值进行了比较，实验结果表明，在大庆油层条件下，NAPs水溶液的有效粘度比HPAM的大22．3－38．7％，聚合物驱过程中有效粘度的最佳发挥，对提高采收率具有十分重要的意义。有效粘度不仅取决于聚合物浓度和孔隙结构性质，而且取决于聚合物分子结构特性，NAPs水溶液具有较高的有效粘度可能是由其特殊的缔合结构决定的。     

疏水缔合聚合物建立流动阻力机理研究

利用填砂管模型流动实验,研究了疏水缔合聚合物与超高分子量聚丙烯酰胺溶液在高渗透多孔介质中建立流动阻力的能力和机理。与超高分子量聚丙烯酰胺相比,疏水缔合聚合物在高渗透多孔介质中能够建立较高的阻力系数和残余阻力系数;疏水缔合聚合物在多孔介质中可形成超分子聚合体结构,这是其能够建立较高的流动阻力的主要原因。     

疏水缔合聚合物溶液在多孔介质中的注入性能

在模拟某一油藏条件下,采用"串联岩心法"评价优选出的疏水缔合水溶性聚合物HAP与部分水解聚丙烯酰胺HPAM在多孔介质中的注入特性。结果表明:在高于临界缔合浓度时,HAP溶液具有良好的剪切稀释和粘度恢复特性,在多孔介质中表现出良好的流动性和传播性,其阻力系数和残余阻力系数明显高于HPAM,具有较强的流度控制能力和剖面控制能力;在临近临界缔合浓度时,HAP溶液因剪切和吸附滞留作用,导致其溶液粘度降低,故其注入压力相对较低且传播不均匀;在经水的稀释冲刷时,聚合物富集起来浓度增大,由于缔合作用而引起聚合物分子的物理尺寸增加,在孔喉处产生一定程度的堵塞,使流动阻力增加。     

疏水缔合聚合物溶液的渗流特性

针对渤海某高渗透油藏,单纯依靠聚合物溶液粘度对大孔道中的驱替进行流度控制具有较大难度.对疏水缔合聚合物溶液在高渗透多孔介质中的渗流特性的研究发现:随着疏水基摩尔分数的增加,梳型疏水缔合聚合物的溶液结构增强,在高渗透多孔介质中的阻力系数先增加后降低,但降低的幅度小,而残余阻力系数则一直增加;当疏水基摩尔分数相同时,星型比梳型疏水缔合聚合物的溶液结构强,在高渗透多孔介质中的阻力系数和残余阻力系数较高,星型疏水缔合聚合物能够更有效地改善流度比,降低水相渗透率.实验结果表明,疏水缔合聚合物的溶液结构能够提高聚合物溶液在高渗透多孔介质中的流度控制能力.     

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.     

大庆油田疏水缔合聚合物驱物理实验模拟

通过阻力系数(FR)和残余阻力系数(FRR)测定及岩心驱油实验,在实验室考察了一种疏水缔合聚合物HAP工业产品在大庆油田条件下(45℃,天然或模拟人造岩心)的驱油性能,并与一种HPAM工业产品(M=1.43×107,HD=27%)进行了对比.HAP溶液用矿化度4 456 mg/L的污水配制,HPAM溶液用矿化度918 mg/L的清水配制.800 mg/L HAP溶液流过水测渗透率0.037-0.333 μm2的天然岩心时产生的FR＞10,FRR＞2.在三层非均质人造岩心(Vk=0.72, Ka=0.840-1.120 μm2)上进行的岩心驱油实验中,相同浓度(1 000 mg/L)HAP溶液驱替水驱残余油的采收率比HPAM溶液高3%-4%(OOIP),相同粘度(41-42 mPa·     

疏水缔合聚合物/Cr3+冻胶在多孔介质中动态成胶研究

通过流变仪测定了用于动态成胶研究的疏水缔合聚合物/Cr3+冻胶的成胶时间,并用物理模拟实验的方法分析了其在多孔介质中的动态成胶过程,对比研究了多孔介质中静态成胶和动态成胶后水驱的差别,考察了岩心渗透率和注入速度对多孔介质中动态成胶的影响.结果表明,疏水缔合聚合物/Cr3+冻胶在多孔介质中动态成胶时间为6h,大约是通过流变仪测定的成胶时间的3～4倍,且成胶过程分3个阶段,即压力上升阶段、压力波动上升阶段和压力稳定阶段.多孔介质中静态成胶后水驱存在突破压力峰值,且静态成胶后水驱稳定压力明显比动态成胶后水驱稳定压力高.在一定渗透率范围(4～8 μm2)内,岩心渗透率的变化对疏水缔合聚合物/Cr3+冻胶的动态成胶没有影响;注入速度对动态成胶有着重要的影响,随着注入速度的增加,动态成胶过程中形成的疏水缔合聚合物/Cr3+冻肢体系粘度降低.     

疏水缔合聚合物溶液稳黏药剂评价研究

针对影响缔合聚合物溶液黏度稳定性的主要因素,从消除或降低其对聚合物溶液影响的角度,研制开发出能提高缔合聚合物溶液初始黏度、视黏度保持相对稳定的稳黏药剂Z1和Z2。Z1具有良好的螯合Ca2+、Mg2+、Fe2+离子的能力，Z2具有良好的自由基控制能力。在Z1用量400 mg/L、Z2用量为200 mg/L时，缔合聚合物溶液剪切后90 d黏度保留率达到64.2％。渤海绥中36-1油田矿场试验结果表明，加入稳黏剂后，井口缔合聚合物溶液黏度由24.74 mPa·s增加到40.27 mPa·s。     

疏水缔合聚合物溶液特性及评价方法

为了研究疏水缔合聚合物溶液的结构和流动特性,同时探索适合于疏水缔合聚合物自身的实验评价方法,以聚合物凝胶为对比对象,分析了静态条件下浓度和矿化度对疏水缔合聚合物溶液结构的影响及在多孔介质中疏水缔合聚合物溶液流动动态表现。结果表明:一定条件下聚合物凝胶和疏水缔合聚合物溶液具有相似的溶液结构和流动特性;胶态分散凝胶在多孔介质中的流动存在转变压力,2组流动实验中疏水缔合聚合物溶液也表现出类似的转变压力,分析认为聚合物凝胶分子链间(内)的联结是化学交联,而疏水缔合聚合物为物理缔合,类似的分子链间(内)联结方式是两种体系有相似流动特性的内在原因。建议对疏水缔合聚合物溶液进行特性评价时应该同时结合HPAM溶液和聚合物凝胶溶液特性评价方法,开展深入的疏水缔合聚合物溶液与聚合物凝胶的对比研究工作。     

剪切方式对疏水缔合聚合物溶液性能的影响

疏水缔合聚合物溶液流变性能与剪切方式密切相关。采用吴茵搅拌器和近井地带剪切模拟装置,分别对质量浓度为1750mg/L的疏水缔合聚合物AP-P4溶液进行剪切,获得了相近的表观粘度,但其粘弹性和非牛顿性均不同。对比剪切前后的疏水缔合聚合物溶液发现,近井地带剪切模拟装置的剪切未改变溶液粘弹性和非牛顿性的"质",仅仅改变了其粘弹性和非牛顿性的"量";吴茵搅拌器剪切不仅改变了溶液的粘弹性和非牛顿性的"量",而且改变了溶液粘弹性和非牛顿性的"质"。同时,采用不同剪切方式获得的溶液,其相对分子质量及其分布、构建阻力系数和残余阻力系数、增油降水能力均不同。因此,采用吴茵搅拌器,模拟驱油聚合物在近井地带的剪切是不符合油藏实际情况的,该方法仅能够获得与预期表观粘度相近的溶液,但是却无法同步模拟溶液的其他流变性能;采用近井地带剪切模拟装置剪切更符合矿场实际。     

新型疏水缔合聚合物溶液性质及提高采收率研究

新型疏水缔合聚合物是亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物,当其溶液浓度达到临界缔合 浓度时,会出现疏水效应,强烈影响该聚合物溶液的性质,使其与一般聚合物溶液大相径庭。室内研究表明,该聚 合物溶液具有优良的增粘效应、耐温、抗盐和抗剪切性能。针对胜利油区Ⅱ类聚合物驱潜力油藏的地质特点,在室 内用填砂管模型和真实岩心研究了新型疏水缔合聚合物的驱油效率,结果表明在高温、高粘度、高矿化度油藏条件 下,新型疏水缔合水溶性聚合物可提高采收率7.62％以上,具有广阔的应用前景。     

聚合物溶液在多孔介质中的流动特性

为探索聚合物溶液经多孔介质机械降解后黏度/浓度的分布规律以及调整非均质性的能力,开展了聚合物溶液在多孔介质中流动特性的研究实验.实验结果表明,流速越高/运移距离越远/渗透率越低,聚合物溶液黏度损失率越高.聚合物黏度损失存在着快速降解的"临界流速"和极限降解的"极限流速";黏度损失主要发生在岩心入口端和油藏近井地带;黏度...     

缔合聚合物溶液在多孔介质中的流变性实验

通过阻力系数、残余阻力系数随孔隙流速的变化,研究了缔合聚合物溶液在多孔介质中的流变规律。研究结果表明,在临界缔合浓度(CAC)上,缔合聚合物溶液的阻力系数随孔隙流速的增加先下降、后上升,当上升到一定程度时又开始下降;当浓度在CAC以下时,溶液的阻力系数随孔隙流速的增加先上升后下降;缔合聚合物溶液的残余阻力系数随孔隙流速的增加先上升、后下降。与MO4000相比,缔合聚合物溶液具有更好地改善水驱流度比的能力,且岩心渗透率越低,改善水驱流度比的能力越强,表现出弹性效应的孔隙流速越低;在低速下缔合聚合物溶液阻力系数的增加主要来源于其比较高的吸附滞留量,而在高速下其阻力系数增加主要来源于溶液比较好的弹性。