缔合程度对疏水缔合聚合物增黏性和抗剪切性影响研究

渤海油田具有原油黏度高、储层厚度大、平均渗透率高和非均质性严重等特点,水驱采收率低。疏水聚合物驱广泛用于海上油田的"稳油控水"。为了进一步探索疏水缔合聚合物增黏机理,针对渤海油田储层特征和流体性质,开展疏水缔合聚合物缔合行为及其影响因素研究。结果表明,β-环糊精可以包裹疏水缔合聚合物分子链上疏水基团,调节聚合物分子链上疏水基团间的缔合程度,进而降低聚合物分子线团尺寸和溶液黏度。与缔合黏度相比较,岩心孔隙剪切作用对本体黏度影响较小。岩心孔隙对疏水缔合聚合物溶液具有较强的剪切作用,造成黏度保留率大幅度降低,并且聚合物浓度愈高,黏度保留率愈小。     

疏水缔合聚合物溶液性能及其驱油效果

针对胜利油田高温高盐的油藏环境,设计合成了一种具有梳型结构的疏水缔合聚合物,系统考察了该聚合物溶液的增黏性、耐温抗盐性、长期稳定性、注入性和驱油效果。实验结果表明,随着浓度的增加,溶液黏度呈指数增长,增黏性强。在高温高盐条件下,该疏水缔合聚合物溶液黏度均比常规聚丙烯酰胺溶液高,表现出优异的耐温抗盐性能。在90℃条件下,随老化时间增加,溶液黏度先增加后降低,60 d后溶液黏度值大于40 mPa·s,表现出优异的长期稳定性。随注入量增加,压力先增加后趋于平衡,达到0.5 MPa,表明其注入性良好。当注入浓度一定时,随着注入倍数的增加,提高原油采收率幅度先增大后趋于稳定;当注入倍数一定时,随疏水缔合聚合物浓度的增加,提高采收率幅度增大。     

疏水缔合聚合物驱油数学模型

为了研究疏水缔合聚合物驱油规律和动态,建立了疏水缔合聚合物驱油数学模型。根据室内对疏水缔合聚合物溶液结构的研究成果,采用聚合物线形体和聚合物聚集体共同描述疏水缔合聚合物溶液在多孔介质中的性质变化和渗流特性,同时考虑了疏水缔合聚合物溶液在不同孔渗条件下水相相对渗透率降低能力、不可入孔隙体积系数的变化、吸附滞留与建立流动阻力的关系等物化问题。利用模型对岩芯驱油实验结果进行了拟合,数值模拟结果与实际岩芯驱油结果基本一致。表明该模型能够有效描述疏水缔合聚合物溶液的驱油动态,为疏水缔合聚合物驱的理论研究和现场分析提供了研究方法。     

疏水缔合聚合物储层动态滞留规律及其影响因素——以渤海A油田油藏条件为例

以A油田储层特征和流体性质为研究对象,开展了疏水缔合聚合物驱油体系在储层中动态滞留规律及其影响因素研究。结果表明,疏水缔合聚合物动态滞留量与聚合物注入量、注入速度以及聚合物分子间缔合程度密切相关。随着注入速度的增加,聚合物分子取向能力增强,得以进入空间尺寸更小的岩心孔隙,疏水缔合聚合物动态滞留量增加,但受配伍性的影响,聚合物分子因捕集作用产生的滞留量占总滞留量的比例随之增加。随着疏水缔合聚合物分子间缔合作用减弱,聚合物分子聚集体尺寸与岩心孔喉尺寸间的配伍性变好,聚合物分子发生"多分子层"吸附概率也随之降低,二者综合作用造成动态滞留量降低。     

高效自组装超分子驱油体系研究

胜利油田化学驱优质资源一、二类油藏储量基本动用完毕,以高温高盐油藏为主的三类储量（油藏温度>85 ℃,矿化度> 30 000 mg/L）将是今后三次采油的主阵地,但在高温高盐油藏实施聚合物驱油的过程中遇到诸如聚合物遇盐降黏、高温水解、高温降解等问题,严重影响了聚合物驱油技术的应用。超分子体系是一种小分子通过分子间的作用力进行自组装的一个分子聚集体系,以超分子工程学及超分子化学理论为基础,通过设计合成三种高效超分子产品及驱油体系,并对合成的超分子体系进行驱油性能评价,实验表明RTS 型超分子体系增黏效果显著、具有良好的耐温抗盐性、对污水有良好的适应性,并且具有优良的老化稳定性,室内物模实验表明具有良好的提高采收率效果,应用前景良好。     

耐温抗盐聚合物性能及驱油效率研究

针对江苏油田储层温度高、地层水矿化度高的实际,将两种新型耐温抗盐聚合物与两种现场在用的聚合物对比,进行了性能分析和驱油效率评价实验。结果表明:两种新型聚合物为含磺酸基的多元共聚物;高温高矿化度下,两种新型聚合物KY-1和KY-2比现场在用聚合物具有更好的黏度、黏弹性和黏度稳定性;扫描电镜检测也证明两种新型聚合物分子在水溶液中伸展性好、簇间连接能力强、缔合度高,表现出较好的抗盐性能。相应地,新聚合物的驱油效率也比现场在用的聚合物高2.65%~7.67%。     

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。     

裂缝性低渗透油藏pH响应型聚合物驱油技术实验研究

针对裂缝性低渗油藏多发育微裂缝、非均质性严重、水窜严重,常规聚合物调驱技术难以发挥有效作用的难题,合成了一种具有pH响应型的聚合物,利用扫描电镜观测了其微观结构,并对其pH响应性、抗剪切性、流变性能、封堵性能进行了评价,最后利用驱油实验评价了其提高采收率能力.结果表明:该聚合物体系具有很强的pH响应特性及很好的耐温抗剪切性能,表现出“剪切变稀”的假塑性流体特性,其线网状聚集态也揭示了其pH响应机理.平均封堵率为87.97％,具有很强的选择性调剖性能,能大幅度提高低渗层的采收率.pH响应型聚合物深部调驱技术在裂缝性低渗透油田中可扩大注入水波及体积,大幅度提高油田采收率,具有较强适应性,对同类油藏增油控水具有一定借鉴作用.     

裂缝性低渗透油藏pH响应型聚合物深部调剖技术实验研究

针对裂缝性低渗油藏多发育微裂缝、非均质性严重、水窜严重,常规聚合物调驱技术难以发挥有效作用的难题,合成了一种具有pH响应型的聚合物,利用扫描电镜观测了其微观结构,并对其pH响应性、抗剪切性、流变性能、封堵性能进行了评价,最后利用驱油实验评价了其提高采收率能力。结果表明:该聚合物体系具有很强的pH响应特性及很好的耐温抗剪切性能,表现出"剪切变稀"的假塑性流体特性,其线网状聚集态也揭示了其pH响应机理。平均封堵率为87.97%,具有很强的选择性调剖性能,能大幅度提高低渗层的采收率。pH响应型聚合物深部调驱技术在裂缝性低渗透油田中可扩大注入水波及体积,大幅度提高油田采收率,具有较强适应性,对同类油藏增油控水具有一定借鉴作用。     

抗盐聚合物分子集聚影响因素及其渗流特性

利用电镜扫描方法研究了驱油用抗盐聚合物ASPAM和部分水解聚丙烯酰胺PHPAM溶液的分子聚集现象;模拟现场聚合物注入过程,分析了聚合物溶液质量浓度、配制水矿化度、多级过滤和机械剪切作用对聚合物分子聚集体的影响;通过岩芯实验,分析了ASPAM的渗流特性。结果表明,ASPAM显示了分子的聚集状态,达到聚集状态后其粘度显著提高;ASPAM较PHPAM具有优异的抗盐和抗剪切性,在多孔介质中的动态滞留量更大。实验研究对现场应用抗盐聚合物驱油,以及聚合物的改性具有指导意义。     

疏水缔合聚丙烯酰胺的性能评价

以胜利油田提供的疏水缔合聚丙烯酰胺为主要研究对象,通过黏度法测定了其相对分子质量,利用元素分析、红外光谱等手段对聚合物的结构进行了表征,采用电导法测定了聚合物的溶解速率;同时,分别研究了疏水缔合聚丙烯酰胺和普通均聚聚丙烯酰胺的热稳定性以及浓度、时间、温度、盐度等条件对聚合物黏度的影响．实验结果表明,该疏水缔合聚合物表现了明显的热稳定性以及耐温、耐盐等性能．     

疏水缔合聚合物的流度控制能力研究

通过研究具有缔合能力的疏水缔合聚合物和无缔合能力的线性高分子流度控制能力,认识到：在高渗透多孔介质中,高钙、镁矿化度水质条件下,低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物溶液的流度控制能力比高分子量无缔合能力的聚合物强;在经过机械剪切和多孔介质剪切后,低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物建立的阻力系数与线性高分子相当,但低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物建立的残余阻力系数较高,能够较好地实现提高高渗透油藏水驱波及体积的目的。低分子量高缔合力的聚合物溶液在高钙、镁矿化度水质条件下,较强缔合作用形成的溶液结构适合渤海油田大排量、高渗透多孔介质条件下的流度控制。为海上油田聚合物驱的发展提供理论技术支持。     

新型缔合聚合物与表面活性剂的相互作用

通过对新型疏水缔合聚合物和表面活性剂二元体系的流变性及其聚表体系与模拟油之间的界面张力的研究,发现新型疏水缔合聚合物NAPs与表面活性剂SDBS之间存在明显的相互作用,并在一定条件下出现协同效应,聚表体系的体相粘度在某一表面活性剂浓度下出现最大值。聚表相互作用使它与模拟油之间出现最低界面张力的表面活性剂浓度增加,且界面张力要高于单独表面活性剂溶液与模拟油之间的界面张力。     

适合红岗油田萨尔图油层的三元复合体系研究

红岗油田已进入高含水开发阶段,依靠常规方法提高采收率的难度越来越大,利用碱表面活性剂聚合物组成的三元复合体系可与原油产生超低界面张力,又具有较高粘度,既提高驱油效率又能提高波及体积,从而提高采收率。根据红岗油田萨尔图油层特征,采用正交试验设计方法筛选出了一种三元复合驱油体系,该体系与红岗油田萨尔图油层原油形成的界面张力可达到10^-3 mN/m,该体系为1.5%A+0.06%S+0.2%P+0.2%N;其主要指标为界面张力(3~7)×10^-3 mN/m,粘度μ>20 mPa·s。另外,通过室内岩心流动实验证实:室内天然岩芯驱油效率比水驱采收率提高10%左右。     

浅层疏松砂岩稠油油藏聚合物驱矿场试验效果评价

哈萨克斯坦CB油田具有埋藏浅、胶结疏松、地下原油黏度大、地层水矿化度高、储层高孔高渗的特点,经过多年的注水开发后,地层非均质性加剧、注水波及效率低、采出程度低、综合含水高,油水关系日趋复杂,开发效果亟待改善。开展聚合物驱试验的目的是通过优选适合CB油田特征的抗盐聚合物体系,实现封堵高渗流通道、改善吸水剖面、增大水驱波及体积,达到深度调驱、提高采收率的目的。通过在油田4个井组应用聚合物复合弱凝胶实施聚合物驱试验,结果表明聚合物复合弱凝胶有较强的适应性,注聚施工后井组平均日产油量增加了21. 7 t,平均含水下降了7. 7%,降水增油效果显著,累计增油超过2×104t。建议在该油田针对不同区块的地质油藏特点精选注聚井组,通过推广应用逐步扩大注聚规模、形成集中效应,不断提升油田的开发效果。     

新型疏水缔合聚合物在二类油层中的适应性

研究新型疏水缔合聚合物在二类油层中的流变性能及驱替效率。考查其与二类油层的适应性。通过分子结构设计和优化反应参数,合成了一种新型疏水缔合聚合物(命名为A),其分子量在(600~800)万之间,目标层是二类油层。A具有特殊的流变性能,主要表现在低浓度时(小于1 500 mg/L),在油田地层水矿化度及油藏剪切速率下(小于10 S-1),具有增黏性和较优的耐盐性。A在流动实验中阻力系数为157.09,残余阻力系数为83.16,展现出良好的注入性能和流度控制能力;A在天然岩芯驱油实验中的驱替效率可达7%以上,高于传统聚合物的驱油效率。总体而言,聚合物A与二类油层有着较好的匹配性,可用于二类油层聚驱深度挖潜。     

水驱突破前后注聚对聚合物驱效果影响

在油藏尺度上,聚合物可以通过提高驱替相的粘度进而将驱替相波及效率大幅度的增加。无论是水驱还是聚驱原油,微观波及范围的大小决定了宏观的驱油效果,注入时机就是影响波及效果其中一个关键因素。因此,本文以水驱突破时刻为注聚时机的分界点,采用微观可视化实验,研究不同注入时刻对非均质模型原油波及效率和采收率的影响,对比分析最佳注入时机。结果表明：水驱突破前转注聚可以使采收率达到50.26 %,直接注聚的采收率为40.01 %,水驱突破后转注聚的采收率为35.18 %。而且水驱突破前转注聚中,残余油分布以油水混合状和孤滴状,其次是斑块状和网络状。表明突破前转聚效果最好,为最佳的聚合物注入时机。     

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%。