纳微米聚合物颗粒分散体系微孔滤膜流动特征

为了评价纳微米聚合物颗粒分散体系在低渗透油藏中的流动特征,利用微孔滤膜模拟低渗透油藏的喉道,采 用激光粒度仪和微孔滤膜过滤装置,对其流动特征及其影响因素进行了研究。结果表明：水化时间小于120 h 时,聚 合物颗粒的封堵作用较强;水化时间大于120 h 后,聚合物颗粒逐级调驱能力增强;随着压力差增大,聚合物颗粒储层 深处逐级调驱的效果增强,压力差大于0.15 MPa 后,逐级调驱效果增加的速度明显加快;随着滤膜孔径减小,聚合物 颗粒过滤速度急剧降低,在0.45,0.80µm 微孔滤膜上粒径为1.68µm 聚合物颗粒具有很强的封堵能力,而在3.0 µm 微 孔滤膜上具有较强的储层深部逐级调驱效果;随着聚合物颗粒浓度增加,储层深部逐级调驱效果变弱,颗粒浓度增至 2.0 g/L 后,聚合物颗粒已经没有深部逐级调驱的效果。     

低渗透储层纳微米聚合物颗粒分散体系的流动机制

利用微孔滤膜模拟低渗透储层的喉道,将微孔滤膜过滤实验和激光粒度仪相结合,对纳微米聚合物颗粒分散体系在微孔滤膜过滤前后的粒径分布规律进行研究,并分析水化时间、注入压力、核孔膜尺寸、颗粒尺寸和颗粒浓度对粒径分布的影响。结果表明:保持其他条件为恒定值,存在一个最佳水化时间范围为大于240h,在该水化时间范围内,聚合物颗粒弹性变形能力逐步增强,使得更大粒径的聚合物颗粒得以通过1.2μm的喉道;增大注入压力,有助于更大粒径的聚合物颗粒通过1.2μm的喉道;增大聚合物颗粒浓度,会增强聚合物颗粒在1.2μm喉道处的封堵效果;不同尺寸分布的聚合物颗粒分散体系与一定大小的喉道相适应;聚合物颗粒粒径与喉道直径比值δ≥3.0的范围为聚合物颗粒直接封堵流动区域,1.0≤δ3.0的范围为聚合物颗粒弹性流动区域,δ1.0的范围为架桥封堵流动区域。     

非均质储层纳微米聚合物颗粒体系驱油实验研究

为了深入揭示低渗透储层非均质性对聚合物颗粒分散体系驱油效果的影响,采用平板填砂模型和岩芯串、并
联组合实验技术,对纳微米聚合物颗粒分散体系进行了非均质驱油实验研究,并分析了纵向、横向非均质性和渗透率
级差对驱油效果的影响。平板填砂模型模拟实验结果表明,聚合物颗粒分散体系对改善储层纵向非均质性效果更明
显,在纵向非均质模型中提高的采收率比横向非均质模型高9.83%。岩芯组合模拟实验结果表明,随着渗透率级差增
加,聚合物颗粒分散体系提高串、并联岩芯组合模型的采收率均逐渐增大,在相近渗透率级差变化情况下,聚合物分散
体系提高串联岩芯组合模型的采收率增幅为6.65%,而提高并联岩芯组合模型的采收率增幅为9.48%;渗透率级差越
大,高、低渗岩芯的分流量相差越大,聚合物颗粒分散体系调驱后,高渗岩芯的分流量降低,低渗岩芯的分流量增大。     

微圆管中纳微米聚合物流动规律

 针对低渗透油藏储集层孔道微细、孔隙结构复杂等特点,采用管径为20、15、10 μm的微圆管,以纳微米聚合物颗粒溶液为流动介质,研究微圆管中流体微观流动规律,分析纳微米聚合物颗粒溶液的实验流速与压力梯度的关系,研究纳微米聚合物颗粒溶液在窄小孔道中微尺度效应下的微观流动规律,明确在微管内所受微观力和流体动力学特性。研究表明：随着微管内径的逐渐减小,纳微米聚合物溶液的流速均明显减小;随着纳微米聚合物颗粒尺寸和溶液质量浓度的增加,流体流速逐渐降低;实验压力范围内,纳微米聚合物流速与压力梯度基本呈线性关系;微管管径越小,颗粒粒径越大,非达西流动特征越显著。     

纳微米双相颗粒增强陶瓷基复合材料力学性能的数值模拟

以包晶型(纳米颗粒包围微米颗粒)和内晶型(纳米颗粒嵌于微米颗粒中)2种分布状态的特征体积单元为研究对象,利用整体-局部均质化方法从数值分析的角度计算了复相陶瓷材料中纳米颗粒与微米颗粒的排列方式、体积比、粒径比、界面特征等纳微观结构特性对纳微米颗粒增强陶瓷基复合材料有效弹性模量的影响。结果表明纳微米颗粒呈包晶型分布状态时,随体积百分比的增加,有效模量增大较为显著;与矩形特征体积单元相比,六边形情况估算有效弹性模量偏高;纳微米颗粒粒径比越小,颗粒分布越均匀,有效弹性模量越大;微观颗粒与基体间的界面损伤比纳观颗粒与基体的界面损伤更易于导致材料的有效刚度降低。从晶粒细化特征及显微结构等因素解释合理的纳微观复相颗粒分布对陶瓷基复合材料的有效弹性模量的改善效应。     

纳微米聚合物球调驱特性及封堵的几何约束

微球粒径越小,调驱效果越好这一低渗透油藏现场聚合物微球调驱试验现象仅从孔喉尺寸匹配理论无法得到解释,为此采用岩心物理模拟驱油实验装置,评价了100 nm、800 nm、5μm(现有工艺可实现)3种粒径的聚合物微球在低渗透油藏的调驱效果,并从微球运移机理角度研究了后续水驱过程中压力异常的原因。实验结果表明:聚合物微球能够改变液流方向,抑制含水率的增长,100 nm、800 nm、5μm 3种聚合物微球提高低渗层采出程度分别为32.8%、23.7%、22.0%,100 nm聚合物微球调驱效果最好;产生异常低压的主要原因是5μm聚合物微球不满足进入孔喉的几何约束条件,进而在孔喉入口处聚集膨胀后产生渗流优势通道。     

交联聚合物微球分散体系封堵性能

用低压差核孔膜过滤实验、动态光散射实验和填充砂管实验对交联聚合物微球分散体系的封堵性能及其影响因素进行了研究。结果表明：交联聚合物微球分散体系可以对1．2μm的核孔膜形成有效封堵,而聚丙烯酰胺溶液（HPAM）基本不对核孔膜产生封堵;随着水化时间的增加,微球分散体系通过1．2μm核孔膜的过滤速率逐渐减小,对核孔膜的封堵程度逐渐增强,15d时封堵性能最好;随着NaCl质量分数的升高,微球分散体系的粒径逐渐减小,封堵性能也逐渐减弱;随着微球质量分数的增大,微球分散体系对1．2μm核孔膜形成的封堵性能增强;随着水化温度的升高,微球分散体系的溶胀速度加快,封堵能力减弱;交联聚合物微球分散体系能够进入填充砂管中深部,具有较好的深部运移能力和封堵能力。     

自组装颗粒调驱体系渗透率适应性评价及调驱机理研究

水驱油田开发中后期,通常会形成高渗窜流通道,具有水驱效率低的特点,颗粒调驱能够在一定程度上封堵高渗窜流通道,改善水驱效果。为此,对一种新型自组装颗粒调驱技术及其渗透率适应性进行了室内实验研究。封堵实验表明,对于渗透率为9 000~12 000 m D的砂管模型,自组装颗粒调驱体系封堵后渗透率降至250 m D左右,水驱压力梯度为123.1~138.1 k Pa/m,具有较好的封堵效果。驱油实验表明,自组装颗粒调驱体系能够大幅度提高非均质砂管模型的采出程度,但仅适用于渗透率级差在20(20 000 m D/1 000 m D)以内的砂管模型,在水驱的基础上,高渗砂管模型的采出程度可提高32.44%~48.93%,低渗砂管的采出程度可提高11.58%~48.80%。微观可视化机理分析实验表明,自组装颗粒调驱体系具有填充封堵、架桥封堵、黏接封堵的功能。该研究可为自组装颗粒调驱技术提供数据及理论基础。     

阿特拉津分子印迹聚合物微球的制备及表征

以阿特拉津（Atrazine）为模板分子,甲基丙烯酸（MAA）为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）为交联剂,采用沉淀聚合法制备了粒径约210nm的阿特拉津纳米分子印迹聚合物（MIPs）微球.采用紫外分光光度法确定了模板分子与功能单体的最佳物质的量比为1:4.Scatchard分析表明,分子印迹聚合物纳米微球存在两种不同的结合位点,最大表观吸附量(Q_max)和平衡离解常数（K_d）分别为Q_max1=38.08μg/g,K_d1=0.2489μg/L,Q_max2=310.33μg/g,K_d2=6.6269μg/L.此方法制备的分子印迹聚合物对阿特拉津具有良好的选择性吸附能力.     

纳微米级孔隙气体流动数学模型及应用

对纳微米级孔隙多孔介质内的气体流动进行了研究.利用克努森数划分流态,绘制了流态图版,阐明了不同区域的流动特征.基于Beskok--Karniadakis模型,对渗透率校正系数进行了改进,引入多项式修正系数,将Beskok--Karniadakis模型简化为二项式方程,并利用最小二乘法分段拟合得出多项式修正系数的取值.模型对比显示,简化后的模型具有较高的精确度.应用此模型推导出了纳微米级孔隙气体流量的计算公式.进行了室内微观渗流模拟实验,得到气体平面单向渗流规律,与由纳微米级孔隙气体流量公式计算所得渗流特征进行对比,结果显示本模型与实验数据拟合较好.采用本模型进行编程计算,对其影响因素进行分析,发现气体流量随压力平方差增加而增大,且增加趋势越来越快,并随多孔介质渗透率和克努森扩散系数的增加而增大.     

一种新型的选择性堵剂的研究及性能评价

为了研究聚丙烯酰胺/酚醛树脂的选择性堵水能力,进行了一系列岩心模拟实验。实验得出该体系对于水的封堵率可达到90%以上,而对于油的封堵率仅为30%左右,具有较强的选择性封堵能力。同时还配制解堵效果明显的解堵剂。     

AM/AMPS二元聚合物的合成及絮凝性能评价

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酰胺(AM)为单体,制备了一种水溶性的AM/AMPS共聚物,对合成条件进行了分析,探讨了单体比例、引发剂、温度等因素对聚合物絮凝特性的影响,确立其最佳合成条件。研究发现合成反应温度45℃,反应时间7h,AMPS与AM质量比3∶7,引发剂过硫酸铵质量分数0.02%,溶液pH值6～8,该共聚物对污水的絮凝效果理想,显示出良好的耐盐抗温能力。     

二元复合驱流度控制作用效果及其合理流度比研究

针对大港油田港西三区油藏,研究聚合物-表面活性剂二元复合体系流度控制作用对驱替效果的影响,考察二元复合驱合理流度(黏度)比的影响因素。结果表明:随油藏原油黏度、储层平均渗透率和渗透率变异系数增大,流度控制作用对二元复合驱采收率的贡献率增加;与聚合物溶液相比较,表面活性剂溶液流度控制作用效果较差,它在储层内仍沿原水流通道流动,仅靠降低通道内剩余油含油饱和度提高采收率,增油效果较差;流度控制作用对二元复合驱采收率的贡献率超过65%,大港油田港西三区合理黏度比为0.81~1.45。