无机盐对水溶液中两性离子聚合物分子线团尺寸的影响

初步考察了无机盐对水溶液中两性离子聚合物分子线团尺寸的影响，发现分子结构因素（如分子量、基团类型与含量等）以及无机盐浓度与种类等因素都影响水溶液中两性离子聚合物的分子线团尺寸。

“复配聚合物”分子线团尺寸分布及渗流特性

针对低渗透裂缝型油藏提高采收率技术需求,利用动态光散射(DLS)和岩心驱替实验方法,对"复配聚合物"驱油体系中聚合物分子线团尺寸(Dh)分布和渗流特性进行了实验研究与分析.结果表明,与"超高聚合物"相比,"复配聚合物"的分子线团尺寸分布较宽,矿化度对聚合物分子线团尺寸影响较小,"复配聚合物"的渗流阻力系数和残余阻力系数较大."复配聚合物"驱油体系注入油藏后可达到增大流动阻力、增加注入压力的目的.

分压注入工具对溶液分子线团尺寸的影响研究

为了研究分压注入工具对不同组分溶液的剪切作用,采用动态光散射(DLS)方法,研究了不同流量下,分压注入工具对不同组分聚合物溶液和三元复合溶液分子线团尺寸的影响。结果表明,初始溶液中聚合物的分子量越高、浓度越大或流经分压注入工具的流量越大时,分压注入工具对溶液的剪切作用越大,分子线团尺寸改变越明显。实验结果可为油田分层开采时分压注入工具型号的选择提供理论支持。

强碱对聚合物分子线团尺寸、聚集态和渗流特性的影响

采用动态光散射、电镜扫描、黏度和岩心流动实验相结合的方法,研究了强碱质量分数及其添加顺序对三元复合体系中聚合物分子线团尺寸、分子聚集态和渗流特性的影响。结果表明:在聚合物和表面活性剂质量分数相同(近)情况下,随着强碱质量分数的增加,聚合物分子链细化、卷曲、断裂,分子线团尺寸减小,宏观视黏度降低;与先添加聚合物和表面活性剂后添加强碱所得的驱油剂相比,先添加强碱并过滤沉淀物后再加入聚合物和表面活性剂所得驱油剂,其聚合物分子链网络状结构较完整、分子链较粗、分子线团尺寸较大,体系黏度较大、阻力系数和残余阻力系数较小。进一步明确了强碱在三元复合驱提高采收率中的重要作用。

正负离子和表面活性剂对水解聚丙烯酰胺分子线团尺寸的影响及其作用机理

采用动态光散射(DLS)方法,研究了无机电解质正离子与负离子对部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)分子线团尺寸的影响,也研究了阴离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂对HPAM分子线团尺寸的影响.结果表明,无机电解质负离子对HPAM分子尺寸(分子流体力学直径(Dh))影响较小,而无机电解质正离子对Dh的影响较大,且影响程度随正离子浓度增大而减小.Ca2+、Mg2+、K+和Na+对Dh的作用强弱顺序为Mg2+>Ca2+>Na+>K+.当向聚合物溶液中加入阴离子型表面活性剂时,随表面活性剂浓度增大,Dh先减小,后增大,再减小.此外,由于强烈的静电斥力作用,阴离子型表面活性剂分子在聚合物分子表面吸附较弱,难形成"表面活性剂-聚合物"络合物,而非离子型表面活性剂会以类似于胶束聚集体的形式吸附在聚合物分子链上,形成"表面活性剂-聚合物"络合物,结果造成Dh随表面活性剂浓度增加而逐渐增大.

聚合物相对分子质量与油藏储层适应性研究

本文针对矿场实际需求,从聚合物分子线团尺寸(Dh)测试和聚合物溶液岩心渗流特性实验入手,进行了聚合物溶液与大庆萨中开发区一二三类储层间适应性研究。结果表明,随聚合物相对分子质量增大、溶剂水矿化度减小和剪切强度降低,溶液中聚合物分子线团尺寸(Dh)增大,与之相匹配岩心孔喉尺寸增大。在聚合物溶液注入岩心过程中,若注入压力能够趋于稳定,表明该溶液中聚合物分子线团尺寸(Dh)与岩心孔喉尺寸间是匹配的。在考虑储层各小层厚度和非均质性条件下,与一类油层相适应聚合物相对分子质量应为2500×104以上,与二类油层相适应聚合物相对分子质量为1900×104~2500×104,与三类油层相适应聚合物相对分子质量为400×104~800×104。聚合物与油藏储层适应性受储层各小层厚度及其渗透率分布、聚合物相对分子质量、溶剂水矿化度和剪切强度等因素的影响,但'孔喉半径中值/分子线团尺寸Dh'范围在7~16之间。

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。

宽相对分子质量分布聚合物溶液性能及驱油效果研究

针对油田实际需求,笔者运用仪器分析、物理模拟和油藏工程理论方法,开展了复配聚合物黏度及其影响因素、分子线团尺寸Dh及其分布和驱油效果实验研究,并对复配宽相对分子质量分布聚合物驱提高采收率机理进行了分析。结果表明,对于由"超高分"、"高分"和"中分"等3种聚合物复配而成的宽相对分子质量分布聚合物,随"超高分"聚合物所占比重增大,复配聚合物中分子线团尺寸Dh增大,视黏度增加。与"高分"聚合物相比较,复配聚合物分子线团尺寸Dh分布变宽,抗盐性和抗剪切性增强。物理模拟表明,在聚合物溶液黏度相同条件下,复配聚合物驱增油效果好于"高分"聚合物驱。随复配聚合物中"超高分"聚合物所占比重增加,采收率增幅增加。

聚合物表面活性剂分子聚集态结构及其对渗流特性影响研究

聚合物表面活性剂(简称聚表剂)兼具高分子与表面活性剂双重特性,本文利用动态光散射仪(DLS)、扫描电镜(SEM)分别研究了4种聚表剂的分子线团尺寸和微观聚集态结构,并通过岩心流动实验考察了溶液浓度、配液用水等对渗流特性的影响。结果表明,与常规聚合物相比,4种类型聚表剂分子均不同程度出现"交联"反应的特征,呈现出"片状-网状"聚集结构。在相同聚表剂类型条件下,聚表剂浓度愈大,其分子越易于产生"交联",溶液阻力系数和残余阻力系数愈大,当浓度为900mg/L时,"炼化Ⅰ型"的FR最大,为280。在实验溶剂水矿化度范围内,矿化度愈高,聚表剂溶液视黏度愈低,越易于产生"分子内交联反应",而且FR和FRR都有不同程度的升高,升幅约为12%～38%。与Na+相比,Ca2+和Mg2+对四种聚表剂溶液阻力系数和残余阻力系数影响较大,更易于使聚表剂发生"分子内交联反应"。

两种耐温聚合物凝胶分子聚集态及性能对比

针对高温油藏特点,利用仪器检测和理论分析方法,对比研究了"SNF"和"两性"两种耐温聚合物凝胶的分子聚集态及性能。结果表明:"SNF"聚合物凝胶的分子聚集态呈"局部性"网状结构,"两性"聚合物凝胶的分子聚集态呈"区域性"网状结构;"两性"凝胶体系中聚合物分子线团尺寸大于"SNF"凝胶体系中聚合物分子线团尺寸,"两性"凝胶体系中聚合物分子线团分布均匀性较好,而"SNF"凝胶体系中聚合物分子线团分布较散;与"SNF"聚合物凝胶相比,"两性"聚合物凝胶的热稳定性和黏弹性较优,阻力系数和残余阻力系数较大;"SNF"聚合物凝胶交联反应以"分子内"交联为主,"两性"聚合物凝胶交联反应以"分子间"交联为主。

深部液流转向剂与油藏适应性研究——以大庆喇嘛甸油田为例

针对大庆喇嘛甸油田油层厚度大、相带组合复杂多样、层内非均质性严重等特点,利用室内岩心驱替实验方法,开展了深部液流转向剂调驱增油效果影响因素及其与油藏适应性研究。结果表明,转向剂用量、强度以及渗透率变异系数对油藏调驱增油效果均有影响:转向剂用量越大,调驱增油效果越好;采收率增幅随转向剂强度增大呈现先增大后减小的变化趋势;渗透率变异系数越大,调驱增油效果越好。岩心流动实验和仪器检测分析研究表明,只有当转向剂的分子线团尺寸及其拟流动岩心孔道半径中值组成的点落在配伍性区域内时,转向剂才可以在孔隙内流动。由此认为,对于非均质油藏,在设计转向剂强度和段塞尺寸时,必须兼顾高、中、低渗透层的特点以及转向剂分子线团尺寸与储集层岩石孔隙半径中值间的匹配关系,以确保转向剂对中、低渗透层的伤害最小。

特高矿化度Cr^(3+)交联聚合物溶液渗流特性及其机制

针对特高矿化度油藏深部调剖需求,研制具有优良抗盐性的Cr3+交联聚合物溶液,用黏度计、动态光散射仪、流变仪和岩心流动等实验方法对其进行表征,研究矿化度对Cr3+交联聚合物溶液黏度、分子线团尺寸、黏弹性和流动特性的影响。结果表明:与聚合物溶液相比,Cr3+交联聚合物溶液的黏度略有下降,分子线团的尺寸小幅增加,黏弹性有所上升,阻力系数和残余阻力系数大幅度增加;当预热时间较短时,随着溶剂水矿化度的增加Cr3+交联聚合物溶液的阻力系数和残余阻力系数逐渐增大;当预热时间较长时,随着矿化度的增加阻力系数和残余阻力系数逐渐减小;在Cr3+交联聚合物溶液中,交联反应首先发生在同一分子的不同支链间(简称分子内交联),然后扩展到不同聚合物的分子链间(简称分子间交联),形成区域性网状聚集态。

三元复合体系性能及其对驱油效率影响研究

研究了碱/表面活性剂/聚合物(ASP)三元复合体系黏度、界面张力、聚合物分子线团尺寸(Dh)、分子聚集态和驱油效率及其影响因素,并对提高采收率机理进行分析。结果表明,NaOH质量分数由0增至1.2%,三元复合体系黏度由246.9降至138.8 mPa·s、界面张力降低、Dh由324.7降至263.5 nm。表面活性剂质量分数由0增至0.3%,体系黏度由127.0降至122.1再增至138.8 mPa·s,界面张力降低,Dh由139.7增至263.5 nm。随固液质量比增加和吸附次数增多,三元复合体系界面张力升高。在碱/聚合物体系中,聚合物分子结构形态以'片状'为主,'网状'为辅;在重烷基苯石油磺酸盐/聚合物体系中,聚合物分子形态出现大面积的'珠状'结构,'网状'结构不明显;在ASP体系中,聚合物分子呈现'网状-片状'结构形态。驱油实验表明,与水驱相比,三元复合体系、聚合物溶液和碱/表面活性剂二元复合体系采收率增幅分别为14.8%、12.2%和4.8%。随驱油剂黏度增加,化学驱采收率增大,但增幅逐渐减小。聚合物质量分数为0.12%、0.18%和0.25%时,聚合物驱采收率增幅分别为12.2%、15.8%和18.7%,三元复合体系驱采收率增幅分别为14.8%、18.3%和21.0%。在聚合物加量相同的条件下,与聚合物溶液相比,三元复合体系采收率增幅高2.3%~2.6%。驱油剂扩大波及体积作用对采收率的贡献要大于提高洗油效率的贡献。

聚表剂溶液性质特征及其机理分析

聚表剂体系驱油技术是一种新型的提高采收率方法，目前在大庆油田部分区块进行了矿场试验。针对矿场试验中遇到的问题，利用仪器检测和理论分析方法，对聚表剂溶液的增黏性、稳定性、黏弹性、流动特性和分子线团尺寸进行了实验研究，并与普通聚合物溶液进行了对比。结果表明，聚表剂中含有起交联作用的物质，在溶剂水中能够发生不同聚表剂分子问或同一分子内不同支链问的交联反应，形成“区域性”或“局部性”网状分子结构，导致其分子线团尺寸远大于具有相同相对分子质量的普通“中分”聚合物，其阻力系数和残余阻力系数也远大于普通“中分”聚合物溶液。聚表剂溶液存在一个临界聚表剂浓度，当实际浓度低于临界浓度时，聚表剂溶液黏度随浓度增加比较平缓，反之，聚表剂溶液黏度急剧增加。在储能模量方面，“炼化I型”聚表剂最高，“中分”聚合物次之，“海博I型”聚表剂最小；在损耗模量方面，“海博I型”聚表剂最高，“炼化I型”聚表剂次之“中分”聚合物最小。

两性离子聚合物凝胶成胶效果及油藏适应性研究

为客观有效评价交联聚合物溶液在储层孔隙内的成胶效果,采用黏度计、动/静态激光光散射仪、原子力显微镜和岩心流动实验,对两性离子聚合物溶液(AIPS)和交联聚合物溶液(AICPS)的黏度、分子线团尺寸、分子聚集态、渗透率极限和静态成胶效果及影响因素进行了研究。结果表明,AICPS具有良好延缓成胶特性,AIPS中聚合物分子聚集体呈现稀疏网络结构,AICPS成胶后分子线团尺寸大幅增加,网络结构变得致密、粗壮;随聚合物浓度增加,AIPS和AICPS渗透率极限值增加;在岩心驱替实验后续水驱阶段,与AIPS压力下降不同,AICPS注入压力先上升后平稳,表现出独特的渗流特性;岩心渗透率和聚合物浓度越大,AICPS成胶效果越好;当聚合物质量浓度为800、1500、2500和4000 mg/L时,只有对应的储层气测渗透率大于400×10^(-3)、800×10^(-3)、1700×10^(-3)和3500×10^(-3)μm^2时,AICPS才可以取得较好的静态成胶效果。

复配聚合物驱油效果及影响因素研究

大庆油田某油藏具有油层渗透率低、层内和层间非均质性强、裂缝和大孔道发育等特点,导致注入水窜流现象严重,水驱开发效果差。根据油藏实际开发需求,利用室内仪器分析和物理模拟方法,开展了复配聚合物溶液分子线团尺寸和黏度性能评价,并与"超高"聚合物溶液进行了对比分析。在此基础上,开展了复配聚合物溶剂水注入参数优化实验研究。结果表明,与"超高"聚合物相比,复配聚合物分子线团尺寸(英文缩写为"Dh")分布较宽、损失率较小,具较好增黏性,可提高采收率。随溶剂水矿化度减小,复配聚合物溶液黏度增加,采收率增加。

两性离子聚合物凝胶的性能评价及矿场应用效果分析

采用黏度计、动态光散射仪和岩心驱替实验方法,对两性离子聚合物溶液和两性离子交联聚合物溶液的黏度、分子线团尺寸、流动特性、岩心内静态成胶和液流转向进行实验研究。结果表明:在相同条件下,两性离子聚合物凝胶初期黏度、分子线团尺寸、阻力系数、注入压力均与两性离子聚合物溶液比较接近;5 d后,两性离子聚合物凝胶的黏度大幅度上升,分子线团尺寸大幅增加,残余阻力系数明显上升,说明两性离子聚合物凝胶具有良好的延缓交联性能。岩心实验表明,两性离子聚合物凝胶可以在多孔介质内发生交联反应,成胶后具有良好的液流转向效果。矿场试验表明,两性离子聚合物凝胶在深部调驱过程中注入压力明显提升,采油井的含水明显下降,产油量明显增加,增油降水效果显著。

扶余油田聚合物驱聚合物筛选及其性能评价

利用现代油藏工程理论、仪器检测分析和物理模拟方法,开展了"高分"、"超高"、"抗盐"聚合物及两种复配聚合物的抗盐、抗剪切、耐温性及分子线团尺寸(Dh)分布的研究,评价了流动性能,并进行了机理分析和探讨。结果表明,与"超高"聚合物相比,"复配"聚合物在熵驱动作用下不同分子链发生较强物理缠绕并形成氢键,增强了"复配"体系分子间作用力,使其内旋转困难,柔顺性变差,刚性增强而具有优异的抗盐性、抗剪切性。"复配2"(高分、超高、抗盐质量比15:60:25)的抗盐性黏度损失率比"超高"聚合物的低6.7%,抗剪切性黏度损失率低3.5%。二者的抗温性黏度损失率基本相同。"复配"聚合物Dh分布较宽,不可及孔隙体积较小,在多孔介质中的滞留量增加。在岩心渗透率为160×10-3μm2时,"复配2"的阻力系数Fr和残余阻力系数Frr分别为54.1和21.9,比"超高"聚合物的37.2和13.2高,渗流特性较优异。与"复配1"(高分、超高、抗盐质量比16:75:9)相比,"复配2"的抗盐性和在多孔介质的滞留能力较强,二者的抗剪切性和耐温性相当。

新型插层聚合物溶液性能及其作用机理研究

针对矿场实际需求,利用现代油藏工程理论、仪器检测分析和物理模拟方法,开展了插层聚合物溶液分子聚集态、增黏性、抗盐性、耐温性、稳定性、分子线团尺寸、流变性、黏弹性和流动特性实验研究,进行了性能特征及其影响机理的分析和探索。结果表明,插层聚合物聚集态主要以"层叠片状"为主,而"高分"聚合物聚集态呈长链立体网络结构。相对于普通聚合物而言,插层聚合物具有较好的耐温抗盐性和稳定性以及流变性和黏弹性。在流动特性实验中,相较于普通聚合物,插层聚合物溶液具有黏度小,但阻力系数和残余阻力系数较大的渗流特点,表现出了良好的液流转向能力。

还原性铁和硫离子对聚合物性能的影响

为了考察大庆油田聚合物溶液黏损的影响因素,对注入井井口的聚合物溶液进行全离子分析,研究还原性Fe^(2+)和S^(2-)离子对聚合物溶液性能的影响。结果表明,在厌氧条件下,Fe^(2+)和S^(2-)浓度对聚合物溶液的性质影响不大。在曝氧条件下,聚合物体系黏度随着Fe^(2+)和S^(2-)浓度增加而急剧下降,含1.18mg/L Fe^(2+)的聚合物溶液和含2.49 mg/L S^(2-)的聚合物溶液的黏度分别下降了42.49%和49.42%;随着:Fe^(2+)和S^(2-)浓度增加,聚合物分子线团尺寸也大幅减小,聚合物溶液的触变性变差。在Fe^(2+)和S^(2-)存在时,Fe^(2+)和S^(2-)使部分水解聚丙烯酰胺降解引起聚合物链断裂,是造成部分水解聚丙烯酰胺溶液黏度下降的主要原因。针对现场实际提出多种工程措施,以降低还原性物质对聚合物溶液的影响,减少聚合物溶液黏损。