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.     

疏水缔合聚合物溶液形态的研究

用环境扫描电镜(ESEM)和动态光散射仪(DLS)对疏水缔合聚合物溶液形态进行了分析。结果表明,随着NaCl浓度的增加,实验所合成的疏水缔合聚合物的表观粘度先降低后增加而后再降低,但仍保持很高粘度。疏水缔合聚合物在去离子水体系中无论浓度高低均形成了空间网状结构。盐水体系中,当NaCl浓度为1000mg/L时所形成的结构与去离子水中的结构类似,均为网状结构,而在NaCl浓度为5000mg/L时,ESEM照片显示疏水缔合聚合物的结构为致密的树枝状结构。疏水缔合聚合物的浓度越大,其表观流体力学半径就越大,从而造成其增粘能力越强。     

疏水缔合聚合物的合成及溶液性能研究

采用自由基胶束聚合法，合成了疏水缔合型丙烯酰胺／2-丙烯酰胺基烷基磺酸共聚物。用Brookfield旋转粘度计测定了不同疏水基含量的聚合物的溶液性能，同时考察了疏水缔合聚合物浓度、盐浓度、剪切速率以及温度对聚合物溶液性能的影响。实验结果表明，稀溶液中疏水缔合聚合物分子的缔合以分子内缔合为主；在临界缔合浓度以上，缔合以分子间缔合为主。该聚合物是一种性能优异的疏水增粘剂，模拟盐水条件下的粘度比清水溶液粘度有很大提高，表现出明显的抗盐性质，其临界缔合浓度约为500mg／L。使用时可用油田采出水直接配注，因而在提高采收率的同时，还进一步降低了聚合物的用量，同时还解决了产出污水的重复利用问题。     

疏水缔合聚合物APP4流变性能实验研究

采用RS6000测试了疏水缔合聚合物APP4的流变性能,并采用Carreau模型进行拟合.实验及拟合结果表明,疏水缔合聚合物具有较高的零剪切黏度,在质量浓度为500～2 000mg/L范围内,溶液由牛顿流体向假塑性流体转变的剪切速率在2.107～2.241 s-1附近,聚合物的质量浓度在3 000 mg/L时转变速率在...     

疏水缔合聚合物的合成及溶液性能研究

采用自由基胶束聚合法 ,合成了疏水缔合型丙烯酰胺 /2 丙烯酰胺基烷基磺酸共聚物。用Brookfield旋转粘度计测定了不同疏水基含量的聚合物的溶液性能 ,同时考察了疏水缔合聚合物浓度、盐浓度、剪切速率以及温度对聚合物溶液性能的影响。实验结果表明 ,稀溶液中疏水缔合聚合物分子的缔合以分子内缔合为主 ;在临界缔合浓度以上 ,缔合以分子间缔合为主。该聚合物是一种性能优异的疏水增粘剂 ,模拟盐水条件下的粘度比清水溶液粘度有很大提高 ,表现出明显的抗盐性质 ,其临界缔合浓度约为 5 0 0mg/L。使用时可用油田采出水直接配注 ,因而在提高采收率的同时 ,还进一步降低了聚合物的用量 ,同时还解决了产出污水的重复利用问题     

缔合聚合物溶液的粘弹性实验研究

在模拟大庆主力油藏条件下,研究了浓度和矿化度变化过程中缔合聚合物溶液的动态粘弹性,结果表明：浓度和矿化度对其溶液粘弹性的影响与对HPAM溶液的影响相同;HPAM溶液的粘弹性是由分子链间的缠结作用引起的,而缔合聚合物溶液的粘弹性主要是由分子链间的缔合作用引起的,因此缔合聚合物溶液在比较低的浓度下就表现出了明显的弹性;在低而宽的频率范围内,缔合聚合物溶液的弹性明显大于HPAM溶液的弹性,说明缔合聚合物溶液在多孔介质中流动时,在比较小的剪切速率下就表现出弹性。这就意味着不需要很高的注入速度,就可以达到利用缔合聚合物溶液的弹性来提高驱油效率的目的。     

疏水缔合聚合物溶液形态的研究

用环境扫描电镜(ESEM)和动态光散射仪(DLS)对疏水缔合聚合物溶液形态进行了分析。结果表明，随着NaCl浓度的增加，实验所合成的疏水缔合聚合物的表观粘度先降低后增加而后再降低，但仍保持很高粘度。疏水缔合聚合物在去离子水体系中无论浓度高低均形成了空间网状结构。盐水体系中，当NaCl浓度为1000mg／L时所形成的结构与去离子水中的结构类似，均为网状结构，而在NaCl浓度为5000mg／L时，ESEM照片显示疏水缔合聚合物的结构为致密的树枝状结构。疏水缔合聚合物的浓度越大，其表观流体力学半径就越大，从而造成其增粘能力越强。     

醇和胺对疏水缔合水溶性聚合物溶液粘度影响

研究了醇类,包括丁醇、十二醇、十四醇和胺类包括正己胺、正丁胺对缔合聚合物溶液粘度的影响。发现醇使缔合聚合物溶液的粘度增加,并且随醇的碳链增长,增粘效应越明显;而胺明显降低缔合聚合物溶液的粘度。     

聚合物聚醚多元醇流变曲线的数据分析

以苯乙烯和丙烯腈在聚醚多元醇介质中分散聚合制备了聚合物聚醚多元醇．测定了聚合物聚醚多元醇中粒子大小和体系的流变曲线．聚合物聚醚多元醇的流变曲线呈现“剪切增稠→剪切变稀”的非牛顿特性．用Gillespie公式对流变曲线进行了数据分析，由此计算出各聚合物聚醚多元醇的η^*，Ф表观和3种聚合物聚醚多元醇中粒子间相对“键合”能．     

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。     

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。     

分子间高缔合比例疏水缔合聚合物研究(Ⅲ)

对ANPE-HAWP的增粘、耐温、抗盐和抗剪切性能进行了研究和评价,实验结果表明：ANPE-HAWP溶液具有临界缔合浓度（CAC );其耐温抗盐特性明显不同于P（AMPS-AM）参比样品;ANPE-HAWP的溶液结构具有快速可逆恢复的特点,剪切作用对ANPE-HAWP溶液结构所造成的破坏与自发进行的疏水缔合结构恢复的趋势可以达到动态平衡。拟合直线交点法对不同类型疏水缔合聚合物临界缔合浓度的测试结果说明ANPE-HAWP中的疏水基团能够更有效地参与分子间缔合结构的形成,从而在较低的浓度下形成了空间网络结构,从而初步验证了设计分子间高缔合比例HAWP是合理的和可行的。     

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。     

均匀设计方法在界面流变性研究中的应用

应用均匀设计实验方法研究了聚合物与表面活性剂二元驱油体系的界面流变性,用逐步回归分析方法对所测得的界面流变性参数进行回归分析,得出了各因素对界面流变性参数影响的初步规律,并帮助分析各因素之间是否存在相互作用。结果表明,均匀设计实验方法在化学驱、复合化学驱提高采收率技术领域中的机理研究具有十分广阔的应用前景。     

采出污水配制聚合物溶液的影响因素研究

研究了聚合物驱采出污水中Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+六种离子对聚合物溶液初始黏度的影响和溶解氧、阳离子、粘土矿物以及细菌对其稳定性的影响程度,提出了采出污水配注聚合物的参考控制指标和限度。研究结果表明,高价金属阳离子是影响聚合物水溶液初始黏度的主要因素,其由大到小的顺序为Fe2+＞Fe3+＞Mg2+＞Ca2+＞Na+＞K+。配制用水的基本要求是不含铁离子,Ca2+离子含量控制在200mg/L以下,最好控制在50mg/L以下;Mg2+离子含量控制在100mg/L以下,最好控制在30mg/L以下;Na+、K+离子含量应该控制在2000mg/L以下,最好控制在500mg/L以下。高价金属离子和溶解氧是影响聚合物溶液黏度稳定性的主要因素,其由大到小的顺序为：Fe2+>Mg2+(Ca2+)>Fe3+>Na+(K+),一价阳离子和悬浮物对聚合物溶液黏度稳定性也有一定影响,细菌对其影响相对较小。     

疏水缔合聚合物凝胶调剖剂在陆9K1h油藏的应用

针对油水层复杂、渗透率高、含水上升快的陆9K₁h油藏,在室内通过筛选增粘能力和抗剪切能力较强的疏水缔合聚合物作为调剖用凝胶主剂,采用酚醛类作为交联剂,研制的凝胶体系（AP-BC）表观黏度可达11×10⁴mPa·s,并具有较好的稳定性;经多孔介质剪切后凝胶成胶时间延长50%,胶体强度降低小于10%,稳定性更好,老化5个月未见脱水现象;在相同渗透性的油、水饱和的填砂管实验中,AP-BC凝胶更易封堵水层。由于陆9K₁h油藏具有底水、薄层的特点,因此采用了“垫+调+堵”多段塞深部封堵的工艺,通过逐渐提高弱凝胶的强度,促使高强度堵剂得到合理的放置,实现对高渗透大孔道的封堵作用,提高注水开发的波及效果。现场试验表明,7个井组中,对应油井在调剖后第2个月到第6个月期间见到了明显增油效果。     

交联聚合物溶液封堵岩心性能研究

交联聚合物溶液是由低浓度的部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM )和柠檬酸铝 (交联剂 )配制成的 ,聚丙烯酰胺和交联剂中铝的质量配比为 2 0∶1。在封堵人造岩心时 ,矿化度、聚合物浓度、岩心渗透率三者之间具有一定的匹配关系时才能达到好的封堵效果。聚合物浓度及渗透率一定时 ,矿化度有一个上限值 ;提高聚合物浓度可以弥补矿化度对交联聚合物溶液封堵岩心性能的不利影响。对于低渗透率岩心 ,可以用提高交联聚合物溶液矿化度的方法来达到封堵岩心的目的 ,同时也避免出现滤饼