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。     

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。     

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。     

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。     

甜菜碱型两亲聚合物的研制及其盐增黏特性

针对驱油用两亲聚合物在高矿化度油藏适应性差的问题,利用无皂自由基聚合法优化合成一种驱油用的新型甜菜碱型盐增黏两亲聚合物PADC。利用红外光谱仪、核磁仪、元素分析仪对研发的甜菜碱型两亲聚合物进行表征,借助旋转黏度计、扫描电镜、动态光散射仪研究甜菜碱型两亲聚合物的微观形貌特征及盐增黏行为。结果表明：甜菜碱基团的引入使两亲聚合物在水溶液中具有明显的“反聚电解质”效应,盐离子可通过增大流体力学半径和增强疏水缔合的双重作用使PADC具有盐增黏特性;当NaCl质量浓度从0增大到15×10⁴ mg/L时,PADC溶液的表观黏度从14.1增大到54.3 mPa·s,流体力学半径从857增大到1 242 nm,盐离子强度越大,盐增黏效果越明显。     

耐温抗盐型聚丙烯酰胺研究进展

综述了三次采油领域应用的耐温抗盐型聚丙烯酰胺研究的最新进展。     

耐温抗盐交联聚合物影响因素研究

研究了聚合物相对分子质量和水解度、聚合物浓度、交联剂浓度、油田污水中一价、二价阳离子浓度、pH值、剪切程度及温度等因素对交联聚合物体系的影响 .实验发现敏感性影响因素是聚合物、交联剂浓度、二价阳离子浓度和温度 .通过添加稳定剂EOC 1可以降低二价阳离子对体系的不良影响 .     

分子间高缔合比例疏水聚合物研究(Ⅰ)

分析了目前疏水缔合聚合物在研究和应用中的存在问题,认为主要原因是聚合物分子结构设计不当和聚合反应控制不当。分析了环境疏水缔合作用HAWP流变性之间的相互作用关系,认为疏水缔合作用是HAWP水溶液中形成可逆的超分子结构和溶液保持其结构流体特性的根本原因,而分子设计的手段可以实现对分子链内缔合/分子链间缔合动态平衡的调节。分析了疏水缔合作用与HAWP溶液耐温抗盐性能之间的关系,提出了设计分子间高缔合比例疏水缔合聚合物的分子设计目标：通过调节所引入疏水基团参与溶液超分子缔合结构的效率,使其溶液的耐温抗盐性能得到进一步提高,同时尽可能降低因疏水基团的引入带来的负面影响。     

疏水缔合聚合物溶液的临界缔合浓度

为了从本质上说明缔合聚合物溶液的临界缔合浓度和其增黏机理,开展了缔合聚合物荧光光谱实验和在不同水质中的增黏性实验.结果表明:在缔合聚合物溶液中存在着两个临界缔合浓度(CAC1和CAC2),在黏浓关系研究中的临界缔合浓度是指第二临界缔合浓度(CAC2);缔合聚合物在人造淡水中的临界缔合浓度(800mg/L)远低于蒸馏水中的临界缔合浓度(2500mg/L);缔合聚合物在人造淡水中的黏度远高于其在蒸馏水中的黏度,说明缔合聚合物溶液具有较好的抗盐性;在蒸馏水中,MO4000溶液的黏度总比缔合聚合物溶液的黏度高,而在人造淡水中,缔合聚合物溶液的黏度却比MO4000溶液的高;在整个浓度范围内,聚合物MO4000在蒸馏水中的黏度总比在人造淡水中的黏度高,说明MO4000溶液的抗盐性差.     

疏水缔合型和非疏水缔合型驱油聚合物的结构与溶液特征

考察三次采油过程中所用的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和疏水缔合型部分水解聚丙烯酰胺(AHPAM)结构与性质的差异,通过对其结构表征以及对其增黏性、耐温性和抗盐性的测试,结合扫描电镜(SEM)对两种聚合物溶液微观结构形态的观察,讨论疏水基团的存在对聚合物溶液性质的影响。结果表明,相对于HPAM,AHPAM溶液因结构中含有的疏水基之间的相互作用使高分子间进一步形成缔合的网络结构而具有良好的增黏性、耐温性和抗盐性。     

不同矿化度水质稀释聚合物溶液驱油效果研究

目前大庆油田聚合物驱试验区主要采用清水配制污水稀释聚合物的注入方式,不同水质矿化度能够大幅度影响聚合物溶液的黏度,对于是否可以通过降低污水矿化度提高驱油效果尚未得到统一的认识。通过人造长方岩心恒压驱油实验考察了四种不同矿化度水质稀释聚合物溶液等黏条件下的驱油效果。研究表明,在渗透率为900 m D岩心(岩心规格4.5 cm×4.5 cm×30 cm)中,剪前等黏70 m Pa·s等段塞大小四种不同矿化度水质稀释聚合物体系,高矿化度体系比低矿化度体系提高采收率值增加3.3%;等聚合物用量条件下,高矿化度体系比低矿化度体系提高采收率值降低2.9%;驱油段塞受地层水稀释对驱油效果的影响达1.8%。通过对比分析,明确了不同矿化度水质稀释聚合物溶液对驱油效果影响,可以为现场进一步开展聚合物驱提供参考。     

聚合物、聚表剂和Cr~(3+)聚合物凝胶分子构型及其渗流特性差异

利用扫描电镜(SEM)、动态光散射(DLS)、流变仪和岩心驱替等实验方法研究聚合物、聚表剂和Cr3+聚合物凝胶的分子结构形态、分子线团尺寸、流变性、传输运移能力和渗流特性差异。结果表明:聚合物分子在水溶液中形成无规则的空间立体网络结构;聚表剂分子结构形态呈现片-网状结构;聚合物凝胶1发生以分子内为主、分子间为辅的交联反应,聚合物凝胶2发生以分子间为主、分子内为辅的交联反应;在相同质量浓度条件下,聚表剂分子线团尺寸最大,其次是聚合物凝胶2,再次为聚合物,聚合物凝胶1分子线团尺寸最小;聚表剂分子线团尺寸分布最分散,其次是聚合物凝胶1,再次为聚合物凝胶2,聚合物分子线团尺寸分布最集中;4种驱油剂均表现出先剪切增稠、后剪切变稀的流变特性,其中聚表剂剪切增稠和剪切变稀现象最明显;聚合物溶液传输运移能力最好,其次为聚合物凝胶1,再次为聚合物凝胶2,聚表剂溶液传输运移能力最差;聚合物凝胶残余阻力系数大于阻力系数,表现出独特的渗流特性。     

实验及模拟研究两性疏水缔合聚合物增黏机理

两性疏水缔合水溶性聚合物具有良好的耐温、耐盐、耐剪切性能,在三次采油、酸化压裂等领域具有较大的应用潜力。室内合成了一种新型两性疏水缔合水溶性聚合物,分别研究了其水溶液在不同浓度、剪切和温度条件下的黏度变化情况。同时,利用耗散粒子动力学模拟(DPD)方法对其水溶液在不同浓度、剪切和温度条件下的水珠子扩散速率和疏水缔合聚合物的自组装结构进行了模拟研究。实验和模拟结果基本一致,利用耗散粒子动力学方法进一步证明了两性疏水缔合聚合物在水溶液的增黏机理和微观自组装结构。     

低张力聚合物微球粒径变化规律及油藏适应性研究

目前,我国大部分油田已进入高含水或特高含水阶段,调剖堵水已成为降低含水率、实现老油田稳产的一个重要措施。一般的调剖只能实现近井地带的调剖,而且对温度和矿化度都有一定的的限制。针对中原文-25东油田高温、高矿化度、高含水率的"三高"情况,该油田运用了一种新的调剖堵水方式——低张力聚合物微球调剖。研究表明聚合物MS-C的初始粒径为43.5 nm,高温溶胀一周后,粒径能增大16倍,且在不同矿化度和不同离子地层水中的稳定性较好。通过填砂管物模实验发现,注入微球后驱替压力有明显上升,且采收率提高了10.73%;注入表面活性剂后采收率提高了8.57%;聚合物微球和表面活性剂交替注入的低张力微球体系可使采收率提高15.74%。在1∶1.5的渗透率极差下,低张力微球体系驱提高低渗管采收率34.32%,综合采收率提高19.91%。聚合物微球的抗温耐盐特性、高温下的良好膨胀性能以及物模驱替实验结果综合表明:低张力聚合物微球调驱结合提高采收率是切实可行的。     

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%。     

海上稠油聚合物驱关键技术研究与矿场试验

在深入分析海上稠油聚合物驱提高采收率的难点与挑战的基础上,通过近10年的攻关和矿场试验,研制出适合海上稠油油藏条件的驱替液技术、平台聚合物配注技术、海上稠油含聚采出液处理技术及早期注聚效果评价等一系列技术,初步形成了海上油田聚合物驱油技术体系,并在渤海绥中36-1、旅大10-1及锦州9-3等3个油田进行了不同规模的现场试验,取得了明显的增油降水效果。证明了聚合物驱提高采收率技术在海上稠油油田应用的技术可行性和经济有效性,为海上油田高效开发探索出了一条崭新的道路,具有广阔的应用前景。     

粘弹性聚合物溶液提高驱油效率机理研究

为了了解聚合物溶液的粘弹性在多孔介质中对残余油的作用机理，描述油藏条件下以第一法向应力差为主要特征的聚合物溶液的流变性，采用上随体Maxwell本构方程，对粘弹性聚合物溶液在油藏孔隙模型——波纹管模型中的流动及其驱替残余油膜的机理进行了油藏工程方法分析，在理论上从力学的角度提出了聚合物驱提高驱油效率的机理。研究结果表明，粘弹性聚合物溶液产生的第一法向应力和剪切应力对油膜的携带作用大于相同粘度的牛顿流体，从而可携带部分残余油膜流动；聚合物溶液的粘弹性越强，作用于残余油膜的第一法向应力越大，对残余油膜的携带力越强，驱油效率越高；多孔介质越不规则，产生的第一法向应力越大，越有利于聚合物发挥粘弹性效应。     

聚合物驱后提高采收率技术研究

根据聚合物驱和聚合物驱后存在的问题，提出了聚合物驱后地层残留聚合物的再利用、深部调剖、高效洗油3项提高采收率技术。地层残留聚合物的再利用技术由絮凝技术和固定技术组成，利用地层残留聚合物封堵高渗透层，提高水驱的波及系数；深部调剖技术对残留聚合物再利用后的地层进行补充调剖，进一步提高水驱的波及系数；高效洗油技术既弥补了聚合物驱机理的不足，也弥补了聚合物不可人孔隙体积所损失的那部分波及系数。地层残留聚合物再利用的矿场试验效果证实了该技术对注聚油田的适应性和可行性。