抗盐聚合物相渗曲线特征研究及现场应用

摘要：采用抗盐、增粘性能更好的抗盐聚合物是聚合物驱提高原油采收率的重要攻关方向之一。本文通过大量的岩心实验,测定了抗盐聚合物驱在各种不同条件下的相渗曲线,并与普通聚合物驱进行了对比。结果表明,抗盐聚合物驱与普通聚合物驱的相渗曲线具有相似的变化规律,随聚合物溶液浓度、岩心渗透率的增加,残余油饱和度明显减少;但等渗点下含水饱和度有所增大(向右移动),油水两相跨度增大。由于抗盐聚合物在分子链上引入了功能性单体,在低渗透岩心上的驱油效果要好于普通聚合物,并不是聚合物的分子量越大驱油效果越好,还与聚合物的分子构型相关。     

江汉油田高钙镁油藏新型聚驱实验研究

地层水中钙镁离子可以明显降低聚合物溶液的黏度,限制了普通聚合物驱在高钙镁油藏中的应用。以江汉油田某区高钙镁油藏作为研究对象,以新型抗钙镁聚合物为基础,开展高钙镁油藏聚合物驱实验研究。在高钙镁条件下采用蒸煮蒸馏水配制模拟盐水,母液稀释配制聚合物溶液;新型聚合物溶液具有较好的增黏、抗盐、抗钙镁、抗剪切、长期稳定性;分别在人造、露头和天然岩心上开展了新型聚合物驱油实验,水驱到含水90%后聚驱采收率增幅达8%以上。该研究为高钙镁油藏进一步开展聚合物驱矿场试验提供了理论指导。     

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。     

还原性物质对低浓度PHPAM溶液性能的影响

针对聚合物驱油体系中聚合物黏度损失严重的问题,研究了对苯二酚、三乙胺、亚铁离子、硫离子以及硫酸盐还原菌等还原性物质对低浓度PHPAM溶液黏度的影响。结果表明,除低浓度的三乙胺可以使PHPAM溶液黏度上升之外,其余物质都能在短时间内使PHPAM稀溶液降解,溶液黏度迅速下降。对于对苯二酚、三乙胺、亚铁离子、硫离子以及硫酸盐还原菌等还原性物质对低浓度PHPAM溶液的降解机理给出解释,其研究结果将为油田聚合物采油技术提供了理论和技术支持。     

长效抗剪切聚合物驱油剂的合成及性能

为了提升驱油用聚合物在苛刻油藏环境中的耐温与抗盐性,设计合成了一种以多元胺-丙烯酸甲酯为聚合前体,具有超支化结构的聚酰胺-胺类单体,并在此基础上合成了一种长效抗剪切聚合物(LSRP)。考查了聚合单体浓度、引发温度、聚合时间、引发剂组成和加量及水解度等因素对LSRP溶液黏度的影响,采用FTIR和1HNMR表征了单体及聚合物结构,对聚合物增黏、抗剪切、抗盐、注入性及驱油性能进行了评价。结果表明:聚合物LSRP具有较好的增黏能力、抗剪切性和稳定性,当原油黏度70～300 m Pa·s时,室内驱油实验采收率较水驱增加20%以上,矿场试验注入后期压力平稳上升。     

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%。     

抗盐聚合物储层适应性及其作用机制

基于物理模拟实验结果,对抗盐聚合物(枝化聚合物、聚表剂)驱油效果进行评价与分析,对于疏水缔合聚合物,以聚合物溶液黏度、分子线团尺寸、分子聚集态、传输运移能力和驱油效果等为评价指标,考察缔合程度对疏水缔合聚合物油藏适应性的影响,探讨抗盐聚合物的储层适应性。结果表明:抗盐聚合物的增油效果与其黏度之间没有必然联系;抗盐聚合物油藏适应性与其聚合物分子聚集体形态密切相关,当其聚合物分子聚集体形态发生改变时,其在多孔介质内的传输运移能力及其非均质储层适应性随之改变;改变聚合物分子聚集态空间构型增加水溶液黏度的抗盐聚合物、评价其储层适应性时,不应过度关注其黏度指标,而应注重其分子聚集体与非均质储层间的适应性。     

污水配制聚合物对提高采收率影响研究

利用纵向非均质人造岩心,进行了聚合物驱提高采收率的物理模拟实验。研究污水配制聚合物溶液对提高采收率的影响。实验结果表明,同浓度下,用污水配制或稀释聚合物溶液,其黏度比清水配制的低,相应的采收率也低。在水型和聚合物浓度相同的条件下,抗盐聚合物驱采收率增幅比普通聚合物高1.3%—2.5%;而且水质越差,差别越明显。说明抗盐聚合物更适用于污水配制聚合物进行驱油。黏度相同而水型不同的聚合物溶液,其注入压力也不同。清水配制并稀释的聚合物溶液具有最低注入压力。     

含聚污水配制稀释聚合物体系性能研究

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对聚合物性能的影响,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、分子线团尺寸的测定,确定了含聚污水对聚合物性能的影响。结果表明:在配制浓度相同的条件下,聚合物溶液体系储能模量、损耗模量、黏度稳定性、分子线团尺寸和抗剪切性随污水含聚浓度增加而增加,清水体系性能优于污水体系性能,物化污水体系性能优于生化污水体系性能,污水中的残余聚合物具有良好的增黏性。因此含聚污水对聚合物体系性能具有一定的提升,可以作为配制聚合物的用水。     

用于测定聚合物溶液性能的多级剪切方法

聚合物溶液注入地层的过程中面临的最大的问题是剪切降解而导致聚合物溶液性能下降,进而导致聚驱效果变差,而现场试验测试费时费力且费用较高,所得结果对比分析比较困难;而室内模拟研究的剪切与地层多孔介质的剪切有着本质的区别,不能反映聚合物溶液从地面进入地层的整个剪切过程。现在在前人工作的基础上,设计了一种用于测定聚合物溶液性能的多级剪切方法,结果表明利用这种多级剪切方法测得的聚合物溶液性能与现场矿场试验得到的结果更为接近,可为聚合物溶液的选择和驱油方案的判定提供判断依据。     

油田污水配制用耐盐聚合物的制备与性能评价

大庆油田利用污水稀释聚合物溶液的区块比例超过80%,污水稀释聚合物溶液成为污水循环利用的主要途径。为解决污水条件下,普通聚合物用量高、不耐盐、应用性能差等制约聚驱开发提效的不利因素,通过优化设计聚合物分子结构,引入抗盐单体和刚性单体,采用多单体共聚后水解的合成工艺,制备了新型功能聚合物A。性能评价结果表明:相同分子量条件下,功能聚合物A的耐热稳定性、耐盐能力、抗剪切能力、注入能力及驱油效率等性能均优于部分水解聚丙烯酰胺。在相同浓度和注入体积条件下,功能聚合物A提高采收率11. 42%,较同分子量普通聚合物高3. 2%;在相同初始黏度和注入体积条件下,功能聚合物A采收率提高值较普通聚合物高1. 2%,且节约聚合物用量28%。功能聚合物A在油田污水中应用性能优于同分子量部分水解聚丙烯酰胺,可为聚合物驱开发降本增效提供新型高效驱油剂。     

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。     

聚合物驱相对渗透率曲线的特征研究①

本文在研究聚合物溶液流经多孔介质时的流变性基础上,确定了聚合物溶液在多孔介质的有效粘度与分流量和相饱和度之间的关系式。从而解决了聚合物吸附/滞留及非牛顿流效应的影响,建立了稳定法测定聚合物驱相对渗透率曲线的实验技术和方法。成功地测得了油/聚合物溶液体系的相渗曲线和注聚合物段塞后的油/水体系的相渗曲线,并确定了适当的相渗曲线经验方程。讨论了聚合物驱相渗曲线的特征,分析了水相中的自由聚合物分子和岩石中吸附/滞留的聚合物对相渗曲线的影响,真实地反映了聚合物驱过程中的多相渗流规律。     

低渗透油藏聚合物驱启动压力梯度研究

为了描述低渗透油藏聚合物驱的渗流规律及启动压力梯度特征,借鉴水驱启动压力梯度的试验测定方法,将压差-流量法和毛细管平衡法相结合,在不同储层渗透率和体系黏度下开展低渗透储层聚合物驱渗流试验;在此基础上,基于非线性渗流理论量化表征聚合物驱启动压力梯度,建立聚合物驱非线性渗流系数与体系黏度、储层渗透率和流度的量化关系。结果表明,随着储层渗透率的降低或体系黏度的增大,相同渗流速度下聚合物驱的渗流阻力增加、压力梯度增大;聚合物渗流曲线用非线性方法表征吻合较好,且随着储层渗透率降低、体系黏度增大或流度降低,聚合物驱非线性渗流系数均增大;流态图版包含对不流动区、非线性渗流区和拟线性渗流区的定量描述。     

孔隙介质对HPAM交联性能的影响

聚合物溶液在通过孔隙介质时产生的剪切降解作用与流速有关,流速越大,剪切降解越严重。流经孔隙介质后的聚合物溶液的阻力系数和残余阻力系数明显低于原始聚合物溶液,交联效果也明显差于原始聚合物,产生弱交联需要更高的聚合物浓度和交联剂浓度。因此在室内评价调剖剂性能时,应考察在一定流速下流经孔隙介质后的聚合物的交联情况。同时也说明,聚合物驱产出液中的聚合物在一定条件下可以通过弱交联技术实现增粘回注。     

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。     

基于多孔介质中聚合物弹性的相渗曲线研究

聚驱相对渗透率曲线对进一步认识聚合物驱的渗流规律具有重要意义,但现有研究并未充分考虑聚合物在多孔介质中的弹性,因此对传统计算方法的聚合物弹性进行修正。设计了一种弹性恢复实验,测定消除弹性后的纯黏压差,来计算聚合物在岩芯中的弹性黏度。将聚合物的弹性以弹性黏度的形式引入相对渗透率曲线的计算。结果表明不考虑弹性黏度,计算的水相相对渗透率偏小。测定了不同分子量和不同浓度聚合物的相对渗透率曲线。结果表明分子量越大,弹性黏度越大;浓度越高,弹性黏度越大。弹性黏度的增大会使油相相对渗透率增大,水相相对渗透率降低,残余油饱和度也随之降低。另外,此方法与传统J.B.N.方法相比,计算的相对渗透率曲线不受到流速的影响,计算结果更加可靠。     

基于孔隙分布的幂律流体剪切速率算法

随着非牛顿流体在各领域的广泛应用,对非牛顿流体在多孔介质内所受剪切速率的计算变得日益重要。综述了多孔介质条件下幂律流体剪切速率的计算方法,分析了各剪切速率的物理意义,发现现有算法大部分未充分考虑孔隙结构对剪切速率的影响。通过毛细管束渗流模型的理论推导,提出了考虑孔隙分布的幂律流体数均剪切速率、体均剪切速率和黏均剪切速率算法。将该算法用于研究聚合物在高渗砂岩中的渗流规律,计算了低分子量聚合物在渗透率相近但孔隙结构不同的岩心内流动时的表观黏度。与传统算法的计算结果和实验测定结果相比较,论证本算法的准确性。     

新疆砾岩油藏七东1区聚合物驱研究

砾岩油藏比砂岩油藏更加复杂特殊,不能把砂岩油藏聚合物驱油的方法直接应用到砾岩油藏。分析了砾岩油藏的储层和孔隙特征,对已经开展的砾岩油藏聚合物驱工业性试验进行了系统研究和总结。对比分析了试验区与砂岩油田聚合物驱含水、注入压力、见聚时间、产聚上升速度、提高采收率幅度等。在实验室配方研究的基础上,开展聚合物注入浓度、段塞大小、注入速度和注入时机等敏感因素的分析,得出聚合物驱工业扩大化试验最优注聚参数:聚合物注入时机:含水率85%,平均注入浓度:1 500 mg/L,注入段塞大小:0.6 PV～0.7 PV。