HPAM/柠檬酸铝胶态分散凝胶形成条件研究

采用一种简化的实验程序测定胶态分散凝胶（ＣＤＧ）的转变压，用测得的转变压值作为评价参数，考察由ＨＰＡＭ、柠檬酸铝、硫脲、氯化钾组成的ＣＤＧ的形成条件及相对强度。所考察的形成条件包括ＨＰＡＭ的来源和浓度，柠檬酸铝和氯化钾的浓度，ｐＨ值，绝大部分实验工作在４０℃和ｐＨ＝７．０的条件下进行，用一组实验考察了温度的影响（７０℃和４０℃）。

柠檬酸铝的合成与HPAM/柠檬酸铝弱凝胶体系的配制

考察了温度、反应时间、pH值及柠檬酸与氯化铝的比例对合成柠檬酸铝作为交联剂的HPAM/柠檬酸铝弱凝胶体系黏度的影响,结果显示最优的合成条件是:反应温度为80℃,反应时间为3h,pH约为7.0,柠檬酸与铝的物质的量比为1:2.0。采用油田污水制备了柠檬酸铝交联的HPAM/柠檬酸铝弱凝胶体系,考察了不同的配制方法对凝胶强度和稳定性的影响,发现采用自来水配制HPAM/柠檬酸铝预先交联体系,而后用污水稀释的方法可以配制出与自来水直接配制效果相当的凝胶体系。

HPAM/AlCit胶态分散体系段塞驱油试验

采用部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和柠檬酸铝(A lC it)合成了可用于油田高含水期段塞驱油的部分水解聚丙烯酰胺/柠檬酸铝胶态分散体系(HACDS)。利用人造岩心和岩心流动实验装置进行了HACDS段塞驱油试验研究。研究结果表明,注入HACDS段塞后,水驱压力明显升高;HACDS段塞可以在水驱油的基础上进一步提高原油采收率10个百分点以上,并可降低采出液含水率;HACDS重复驱油有效,但提高采收率效果变差;成胶时间对HACDS段塞驱油效果有一定的影响;HACDS中的HPAM浓度要与岩石的渗透率相匹配。该研究对于进行胶态分散体系驱油现场试验具有指导意义。

柠檬酸铝/HPAM凝胶的制备与DSC表征

利用DSC可以精确判断柠檬酸铝 /HPAM体系在反应过程中是发生分子内交联还是发生分子间交联 ,以及体系的反应进行程度。分子间交联的体系产物在较高的温度下有分解 ,分子内交联的体系产物在较低的温度分解。在本体系和该测量条件下 ,分子间交联的产物和分子内交联的产物的分解温度界限为 70℃。反应是否进行 ,可以通过体系产物的分解温度来判断 ,如果分解温度一直上升 ,说明体系还在反应 。

HPAM/柠檬酸铝弱凝胶体系的研制与成胶机理探讨

针对岔河集油田油藏条件,研制出低毒性HPAM/柠檬酸铝弱凝胶调驱体系。考察了聚合物HPAM浓度、交联剂柠檬酸铝浓度及稳定剂浓度对弱凝胶体系成胶性能的影响。结果表明,在聚合物HPAM浓度1 500 mg/L,交联剂浓度50 mg/L,缓凝剂浓度450 mg/L,除氧剂浓度100 mg/L,稳定剂浓度200 mg/L最佳配方条件下,体系成胶时间在3～15 d可调,强度在100～1 500 mPa·s。并对这类弱凝胶配方体系的成胶反应机理和延缓交联机理进行了探讨。

HPAM/酚/醛/Al^(3+)交联体系的研究

实验考察了用于深部调剖的地下交联成胶聚合物水溶液体系的组成。所用聚合物HPAM分子量8.25×106,水解度30.2%;用蒸馏水配制溶液;在不同时间(最长45d)测定体系60℃下的粘度。从3种酚和3种醛中选用苯酚+甲醛为交联剂。HPAM/苯酚/甲醛体系(1000+400+400mg/L,pH=7.5)成胶时间为20d,凝胶粘度低,稳定性差。在该体系中加入一种柠檬酸铝盐,在Al3+浓度为50～80mg/L时,体系成胶时间15d,最高粘度达1.0×105mPa·s,可稳定存在20d以上。加入AlCl3的该体系不能成胶。选定HPAM/苯酚/甲醛/柠檬酸铝盐体系的组成(mg/L)为800+400+400+50(以Al3+计),考察影响因素,发现该体系的适用温度在60℃左右,适用pH值范围在7.0～7.5,矿化度6390mg/L的环境下成胶性能大体不变。表6参3。

聚丙烯酰胺胶态分散凝胶微观形态研究

用光学显微镜和扫描电镜观测了聚丙烯酰胺／柠檬酸铝胶态分散凝胶在盖玻片上常温自然干燥后形成的聚集体微观结构，通过与相同浓度的聚丙烯酰胺水溶液和盐水溶液在相同条件下形成的聚集体微观结构的比较及胶态分散凝胶颗粒有效直径的测定，确认该胶态分散凝胶是由以分子内交联为主生成的、彼此独立。

交联聚合物溶液的热稳定性

采用黏度法、核孔膜过滤和动态光散射(DLS)法,研究了高相对分子质量、低浓度的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)反应所形成的交联聚合物溶液(LPS)的热稳定性、HPAM降解后与AlCit反应所形成的体系的封堵性能及降解机理。结果表明,在较低温度下(40～60℃),HPAM与AlCit反应所形成的LPS能够长时间地稳定存在,对1.2μm的核孔膜有很好的封堵效果。而在较高温度下(70～110℃),所形成的LPS很快降解,不能对核孔膜形成有效封堵;温度越高,降解速率越快,对核孔膜的封堵性能越差。LPS高温降解后封堵性能下降的原因是LPS中交联聚合物线团(LPC)尺寸变小,平均表观流体力学半径从降解前的292nm减小到39.9nm左右。HPAM高温降解后与AlCit反应所形成的交联体系不能对1.2μm的核孔膜产生有效封堵。

胶态分散凝胶及其流变、渗流特性研究

对胶态分散凝胶（CD胶）体系的形成、CD胶的流变性及岩心流动特性进行了室内研究。在本工作实验条件下，分子量等于大于1100万的聚合物（HPAN）在浓度为100-1000mg／L、pH值为5-7、聚合物与交联剂（柠檬酸铝）之比为5:1-30:1时均能形成稳定的CD胶。与相同浓度聚合物溶液相比，CD胶的粘度较高，阻力系数和残余阻力系数较大。CD胶的粘度剪切速率曲线在宽剪速率范围内大体上为剪切变稀型，但其起始段则变化复杂而多样。

注聚后低浓度交联聚合物驱提高原油采收率

孤岛油田中一区馆 3单元聚合物驱先导试验区 (4个反五点法注采井组 )注入质量浓度 10 0 0～ 2 0 0 0mg/L的聚合物溶液 0 .2 9PV后转入后续注水 ,到 1999年 5月底采出程度 34.4 % ,综合含水 87.3% ,接近注聚前的值 ,1999年 10月起在该井组又开始了注低浓度交联聚合物溶液 (LPS)试验。所用聚合物为HPAM 35 30S ,-M =1.5× 10 7～1.8× 10 7,HD =30 % ,交联剂为Al3 + 质量浓度 10mg/L的AlCit溶液 ,聚合物与Al3 + 质量比为 2 0∶1。室内实验结果表明 :在温度 70℃、渗透率 4 .5 μm2 的人造岩心中注入在 4 5℃反应 2 4h的HPAM浓度 2 0 0mg/L的LPS共 4 .0PV ,阻力系数达到 135 ,注入 18.3PV后残余阻力系数仍达 5 5 ;气测渗透率 1.2 μm2 的人造岩心在 70℃水驱 5PV后原油采收率 33% ,再水驱 5PV后采收率增加 1.7% ,用 12 0 0mg/LHPAM溶液驱替 0 .35PV后采收率增加13% ,再水驱 5 .3PV后采收率增加 1.7% ,用 2 0 0mg/LHPAM / 10mg/LAl3 + LPS驱替 5 .6PV使采收率增加11.3%。在现场试验中 ,注入 0 .0 6 8PVLPS(第一阶段 2 0 0mg/LHPAM/ 15 0mg/LAlCit溶液 ,第二阶段 35 0mg/LHPAM / 5 5 0mg/LAlCit溶液 ) ,然后水驱 ,仍获得了增油减水的效果 。

交联聚合物溶液的热氧化及剪切安定性对其封堵性能的影响

采用核孔膜过滤和动态光散射(DLS)法,研究了高相对分子质量、低浓度的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)反应所形成的交联聚合物溶液(LPS)的热氧化及剪切安定性对其在油藏深部调剖封堵性能的影响及其原因。结果表明,HPAM与AlCit反应所形成的LPS在90℃下热氧化降解24h后,对0.4μm和1.2μm核孔膜不能形成有效封堵,降低过膜压力也不能改善其封堵性能。LPS经剪切降解后对1.2μm的核孔膜不能形成有效封堵,但对0.4μm的核孔膜能形成有效封堵;降低过膜压力能够增大对1.2μm核孔膜的封堵性能。LPS中交联聚合物线团(LPC)尺寸变小及HPAM与AlCit之间交联点的破坏分别是热氧化和剪切降解造成封堵性能下降的原因。

盐浓度对交联聚合物线团形态的影响

用核孔膜过滤法 (过滤体积对过滤时间作图 )、动态光散射法 (DLS)和扫描电镜法 (SEM )研究了交联反应前后盐 (NaCl)浓度变化对低浓度HPAM与AlCit形成的交联聚合物溶液 (LPS)中交联聚合物线团 (LPC)形态的影响。所用HPAM相对分子质量 1.1× 10 7～ 1.4× 10 7,LPS中HPAM与Al的质量比 2 0∶1,HPAM浓度 0 .1或 0 .2 g/L ,交联反应温度 40℃ ,时间 7天。实验结果表明 :①LPC的平均水力半径Rh(DLS测定值 )随交联反应时盐浓度的增大先减小后增大 ,盐浓度由 0 .5 g/L增加到 2 g/L时Rh 由 45 0nm迅速减小到 2 5 0nm ,盐浓度增加到 2 0 g/L时Rh达到最小值 16 0nm ,此后随盐浓度的继续增加Rh 有所增大 ;盐浓度 0 .5和 2 .0 g/L时Rh 的SEM测定值分别为45 0和 2 5 0nm ,与DLS结果一致。②交联反应完成后改变LPS的盐浓度 ,也可改变LPC的Rh 值 ,但改变幅度较小 ;盐浓度 0 .5 g/L时形成的LPS ,当盐浓度增加至 2 g/L时 ,Rh 值由 45 0nm减小至 35 9nm ,大于盐浓度 2 g/L时形成的LPS的Rh 值 (2 46nm) ;盐浓度 2 g/L时形成的LPS ,当盐浓度减少至 0 .5 g/L时 ,Rh 值由 2 46nm增大至32 6nm ,小于盐浓度 0 .5g/L时形成的LPS的Rh 值 (4 5 0nm)。用盐浓度改变引起LPC水化层厚度改变 ,线团收缩或舒张解释盐浓度改变时Rh 测定值的?

交联聚合物溶液的热氧降解研究

交联聚合物溶液（LPS）是一种对多孔介质具有特殊封堵性能的深部调剖剂，在油藏高温条件下，其稳定性对调剖效果具有重要影响。用黏度法、核孔膜过滤和动态光散射（DLS）法，对交联聚合物溶液的热氧降解稳定性和部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）热氧降解后与柠檬酸铝（AlCit）反应所形成的体系的封堵性能及降解机理进行了研究。结果表明，HPAM与交联剂AlCit反应形成的LPS的热稳定性较差，热氧降解作用会使LPS的封堵性变差，封堵能力减弱。HPAM稀溶液在90℃下降解不同时间后与AlCit反应，所形成的LPS封堵能力随降解时间的增加而减弱，最终不能对1．2μm核孔膜形成有效封堵。LPS和HPAM热氧降解后形成的LPS的封堵性能下降的原因是热氧降解使得LPS中交联聚合物线团（LPC）尺寸和HPAM中高分子线团的尺寸变小。

柠檬酸铝交联剂的制备及其性能影响因素研究

以A1C1，和柠檬酸等为原料合成了适用于部分水解聚丙烯酰胺交联的柠檬酸铝交联剂，并对这类凝胶体系的成胶反应机理和延缓交联机理进行了探讨。考察了pH值、温度、聚合物分子量和浓度、交联比等对体系成胶性能的影响。结果表明，在pH值为3～7，温度为20～50％时质量分数为0．5％的部分水解聚丙烯酰胺在交联比为20：1—40：1时均可形成的良好凝胶。