交联聚合物溶液在孔隙介质中的流动与滞留行为

在内径为40mm、长度为1500mm的填充砂管中,在线测量了由部分水解聚丙烯酰胺和柠檬酸铝所形成的交联聚合物溶液在填充砂孔隙介质中的流动和滞留特性,考察了交联聚合物溶液的流动形态及流动速度对孔隙封堵位置的影响。结果表明,交联聚合物溶液在孔隙介质中的流动过程中,经过多次压力脉动最终导致一种局部性的非均匀封堵;随着流动线速度的增加,封堵位置与交联聚合物注入口间的距离呈非线性增大;对应于封堵现象的发生,可能存在一个临界注入量,只有当交联聚合物溶液的注入量大于该临界值时,才会对孔隙介质产生封堵作用。

交联聚合物溶液深部调驱先导试验

聚丙烯酰胺 柠檬酸铝交联聚合物溶液 (LPS)深部调驱先导试验结果表明 ,低浓度的交联聚合物溶液可以堵塞聚合物驱、水驱形成的水通道 ,提高注水井的注入压力 ,起到深部调剖、液流改向的作用 ,使驱替液进入聚合物驱、水驱未波及的含油层 (层内或层间 ) ,增加生产井的产油量 ,降低含水率 ,进一步提高聚合物驱油藏的采收率。

多孔介质表面润湿性对交联聚合物溶液封堵性能的影响

采用毛玻璃模型、填充砂管和人造岩心封堵实验，研究了多孔介质的表面润湿性对交联聚合物溶液（LPS）封堵性能的影响。结果表明，未经甲基硅油处理的毛玻璃模型注入4．5Vp（Vp-孔隙体积）的LPS后，体系压力明显匕升，达到120kPa左右；经甲基硅油处理的毛玻璃模型注入10Vp的LPS后，体系压力始终保持在比较低的水平（6～8kPa）。未经甲基硅油处理的填充砂管注入40Vp的LPS后，体系压力达到70kPa左右；经甲基硅油处理过的填充砂管注入80Vp的LPS后，体系压力只达到18kPa，没有明显上升。岩心并联实验中，甲基硅油处理的岩心与未经甲基硅油处理的岩心相比，注水时的出口液体流量明显降低，但注LPS后的出口液体流量明显增加。这表明LPS具有选择性封堵性质，即易于封堵水润湿的多孔介质，而难于封堵油润湿的多孔介质。

交联聚合物溶液封堵多孔介质机理研究

交联聚合物溶液是由低浓度部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和交联剂柠檬酸铝(AlCit)形成的交联聚合物线团在水中的分散体。采用毛玻璃模型和并联岩心实验对交联聚合物溶液的封堵机理进行了研究。结果表明,交联聚合物溶液的封堵性能与多孔介质表面的特性是密切相关的,交联聚合物线团与水润湿多孔介质表面的相互作用力较强,易于在多孔介质喉道处吸附、滞留、聚集,形成较高强度封堵;对于油润湿多孔介质,交联聚合物线团难以在喉道处滞留形成封堵;交联聚合物溶液在驱替过程中,聚合物、柠檬酸铝和交联聚合物线团的吸附都不是平衡吸附,在近井地带的吸附滞留量小于远井地带,产生架桥封堵的可能小,因此交联聚合物溶液能够深入地层深部产生深部调剖效果。

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。

核微孔滤膜评价交联聚合物溶液封堵性质的研究

交联聚合物溶液 (LPS)是由低浓度部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM )和交联剂柠檬酸铝(AlCit)形成的 .提出了一种新的快速有效地评价交联聚合物溶液的方法 ,即用核微孔滤膜模拟油藏的微孔介质 ,以交联聚合物溶液通过核孔滤膜的能力———封堵因子评价LPS的形成过程和封堵性能 .封堵因子越小 ,封堵程度越大 .实验结果表明 ,HPAM溶液的封堵因子较大 ,对孔径为 1.2 μm核孔膜的封堵程度小 ,HPAM与交联剂AlCit反应形成的LPS对核孔膜的封堵程度随反应时间的增加而增加 .因此 ,该评价方法可以用来评价聚合物与交联剂是否发生交联反应形成LPS .

交联聚合物溶液封堵性质的影响因素研究

用低压差核微孔滤膜过滤方法研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)浓度、相对分子质量及NaCl浓度对交联聚合物溶液(LPS)封堵性质的影响.实验结果表明,随着HPAM浓度和相对分子质量的增加,HPAM与柠檬酸铝AlCit反应形成的LPS通过1.2μm核孔膜的过滤速度减小,对核孔膜的封堵程度增大.NaCl浓度对交联聚合物溶液的封堵性能有直接影响,NaCl浓度低(500 mg/L)时,交联聚合物溶液通过1.2μm核孔膜的过滤速度较快,对核孔膜的封堵能力弱,而NaCl浓度为2 000和10 000 mg/L时,所形成的交联聚合物溶液通过1.2μm核孔膜的过滤速度较小,对核孔膜的封堵能力强.同时从机理上解释了这些结果产生的原因.

交联聚合物溶液与聚合物溶液的特性差异

采用光学显微摄影、动态光散射和核孔膜过滤等方法,研究了低浓度部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)形成的交联聚合物溶液(LPS)中交联聚合物线团(LPC)的形态、尺寸、变形性等特性。结果表明,LPC与聚合物线团(PC)相比,在形态、尺寸、变形性能等方面存在明显差异。干燥后的LPS样品中,LPC为球形,PC的形状不清晰。低于某一临界质量浓度(0.200～0.300g/l)时,LPC尺寸略小于PC;高于此浓度后,LPC的尺寸始终大于PC。HPAM/AlCit交联体系的临界质量浓度(0.280g/l)略高于聚合物溶液的临界交叠质量浓度(0.250g/l)。由于分子内的交联作用,与PC相比,LPC的剪切变形能力和水化变形能力有限,LPC较强的抗剪切变形特性使其具有特殊的封堵多孔介质的能力。

交联聚合物溶液的微观形态结构研究

用扫描电镜和偏光显微镜研究了聚丙烯酰胺/柠檬酸铝交联聚合物溶液在盖玻片上形成的聚集体微观形态,并与相同浓度的部分水解聚丙烯酰胺水溶液、有机铝弱凝胶和有机复合弱凝胶的扫描电镜图片进行了对比研究。结果表明,聚丙烯酰胺/柠檬酸铝交联聚合物溶液是以单个部分水解聚丙烯酰胺大分子内交联为主,几个颗粒间以相互连接较弱的分子间交联为辅的胶态分散体系,形态为近似球形的颗粒。

交联聚合物溶液液流转向作用机理研究

用并联岩心驱替实验及毛玻璃可视模型和微观可视模型,研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与交联剂柠檬酸铝(AlCit)反应所形成的交联聚合物溶液(LPS)在不同孔隙介质中的液流转向作用。结果表明,HPAM与AlCit反应所形成的交联聚合物溶液能够封堵高渗透岩心,使后续注入液转向低渗透的含油层,并将其中的原油采出,起到增加波及体积和提高原油采收率的作用。毛玻璃可视模型可模仿地层孔隙介质,通过它可直观、实时地从宏观上观察水驱过程中的指进、LPS驱过程中的液流转向作用。而通过微观可视模型,可清楚地观察到LPS驱后同向流动的粗细不均匀的孔道中,小孔道中的剩余油减少的现象,比较直观地证明了LPS的液流转向作用。

交联聚合物溶液封堵性能影响因素分析

采用核微孔滤膜过滤法研究了部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM )浓度、相对分子质量以及HPAM与交联剂柠檬酸铝 (AlCit)的交联比 (HPAM与Al的质量比 )对交联聚合物溶液 (LPS)封堵性能的影响。试验结果表明 ,随着HPAM浓度和相对分子质量的增加 ,HPAM与AlCit反应形成的LPS通过 1.2 μm核孔膜的过滤时间延长 ,对核孔膜的封堵程度增大。但是 ,相对分子质量为 1.5 7× 10 7的HPAM形成的LPS通过核孔膜时易发生剪切 ,达到封堵平衡时对核孔膜的封堵程度低于 7.70× 10 6的HPAM形成的LPS。对LPS来说存在一个最佳交联比值 ,在此交联比值时LPS对核孔膜的封堵程度最高。同时 。

盐度对交联聚合物溶液性质的影响

采用核孔膜过滤和动态光散射手段 ,研究了盐度对部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM )与柠檬酸铝 (AlCit)交联反应过程的影响以及所形成的交联聚合物溶液线团 (LPC)的大小。结果表明 ,HPAM与AlCit反应所形成的交联聚合物线团对 1.2 μm核孔膜的封堵程度与其反应时间有关。随着NaCl含量的增加 ,交联聚合物溶液 (LPS)对 1.2 μm核孔膜的封堵程度先增加后下降 ,且存在一最佳值。HPAM与AlCit交联后形成的交联聚合物线团尺寸比相同条件下形成的HPAM线团尺寸小 ,并随着盐度的增加而减小。

盐浓度对交联聚合物溶液剪切增稠现象的影响

交联聚合物溶液(LPS)是一种新型调剖剂,LPS在油藏中的流动特性是影响其调剖效果的关键因素之一。采用奥式黏度计模拟油藏中多孔介质的剪切作用,研究了在不同盐质量浓度范围内,重复剪切作用下LPS流动特性的变化,并结合流变学理论,分析了重复剪切作用下LPS剪切增稠现象与LPS中线团(LPC)分散状态间的关系。实验结果表明,在一定NaCl质量浓度范围内,随着NaCl质量浓度的增加,反应到一定时间的LPS会发生剪切增稠现象,且出现剪切增稠所需的反应时间随NaCl质量浓度的增加而缩短。此现象反映出盐质量浓度的提高增加了聚合物与交联剂间发生分子内交联的比例和LPC的数量,为研究低质量浓度聚合物交联体系的交联过程提供了一种简单可行的新方法。

交联聚合物溶液驱油效果的实验研究

采用岩心驱替实验方法研究了部分水解聚丙烯酰胺与柠檬酸铝形成的交联聚合物溶液在均质岩心和非均质岩心中的驱油效果。在气测渗透率为 1.5 μm2 的均质岩心中 ,利用交联聚合物溶液驱油 ,可以在水驱的基础上提高采收率 15 .5 % ,在聚合物驱的基础上提高采收率 4 .4个百分点 ;在渗透率变异系数为 0 .72的非均质岩心中 ,交联聚合物溶液驱油可以在水驱的基础上提高采收率 12 .7% ,在聚合物驱后再利用交联聚合物驱油 ,还能提高采收率 3.7个百分点。在非均质岩心中 ,交联聚合物溶液的驱油机理是 :该溶液先在大孔道中吸附和滞留 ,以提高流动阻力 ,然后逐步发生液流改向 ,使后续注入流体转向低渗透层 ,从而提高采收率。

用不同类型粘度计测定交联聚合物溶液流变性质

用奥氏毛细管粘度计、落球粘度计和HAAKE RS150型流变仪分别测定了高相对分子质量、低浓度的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)交联体系在交联反应过程中的粘度值,研究了在不同反应时间下HPAM-Al-Cit交联体系的粘度与剪切速率的关系。结果表明,在低剪切速率时,HPAM-AlCit交联体系的粘度随反应时间增加呈下降趋势;在剪切速率较高时交联体系具有剪切稠化现象;HPAM与AlCit发生分子内交联反应形成交联聚合物线团在水中的分散体系,这是交联体系粘度随反应时间增加而降低和剪切变稠的主要原因。

交联聚合物溶液突破性能

交联聚合物溶液(LPS)是由低浓度部分水解聚丙稀酰胺和交联剂柠檬酸铝形成的交联聚合物线团(LPC)在水中的分散体系。采用毛玻璃模型驱油实验和核孔膜过滤实验研究了LPS的突破性能以及再封堵特性。实验结果表明,LPS在多孔介质吸附滞留封堵后可以产生突破,突破后还具有再次封堵特性,能够起到更好的深部调剖效果;LPS封堵后突破压力与封堵强度有关,在缓慢升压的情况下,LPC不断的滞留、聚集,形成‘滤饼’,封堵强度越来越大,需要很高的压力才能够使封堵的LPC克服LPC与多孔介质的吸附力以及LPC分子间力产生突破,在封堵强度较低的情况下必须有一个较高的冲击力才能使封堵的LPC发生突破;形成LPS聚合物相对分子质量越高或者封堵的多孔介质孔径越小则其突破压力越大。

交联聚合物溶液的粒度分析

应用动态光散射 (DLS)原理 ,采用高灵敏度纳米粒度分析仪 ,对低浓度部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM )与交联剂柠檬酸铝 (AlCit)形成的交联聚合物溶液 (LPS)中的交联聚合物线团 (LPC)粒径分布进行了研究。结果表明 ,LPC的平均流体力学半径随着HPAM相对分子质量的增加而增大 ;随着交联反应时盐浓度的提高先减小而后增大。交联反应后 ,改变体系的盐浓度可影响LPC的大小 ,LPC的平均流体力学半径随体系盐浓度的提高而减小 ,随体系盐浓度的降低而增大。这说明水化的LPC内外的水可自由进出LPC ,线团具有良好的变形性。部分水解聚丙烯酰胺和交联剂柠檬酸铝浓度的改变可影响LPC的大小。采用DLS技术测得的LPC的大小基本与由SEM观测出的尺寸相符 。

海外河油田交联聚合物溶液深部调驱试验研究

随着海外河油田进入“双高”注水开发期,油田产量也进入递减阶段,常规的周期注水、温和注水和分层注水、水井调剖等工艺措施,无法解决油层深层调整和改善平面矛盾等问题。采用大剂量的深度调剖,虽在一些油田取得一定效果,但只能一次性改善纵向剖面,且有效期缩短、成本高。针对这些情况,在海1块开展了“LPS”深部调驱技术的研究与现场试验,并取得较好的稳油控水效果。

交联聚丙烯酰胺溶液染色研究

采用显微镜研究了预交联聚合物凝胶溶液的染色过程,结果表明由于静电作用,亚甲基蓝溶液中阳离子基团与凝胶颗粒中的阴离子基团相互作用形成一种深蓝色的缔合物;交联聚物线团也可以与亚甲基蓝分子形成深蓝色的缔合物,使交联聚合物线团显色,能够直接观测到交联聚合物线团在溶液中的形态。采用扫描电镜、动态光散射、流变仪和岩心封堵实验研究了染色后交联聚合物的线团形态尺寸和溶液的流变性、封堵特性。结果表明,染色后的交联聚合物线团仍是几百纳米左右的在水中分散的球形体,在形态和尺寸上与未染色的交联聚合物溶液没有发生较大的变化;染色后交联聚合物溶液在一定剪切速率范围内表现为胀流性和负触变性。

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。