金属涂层/聚合物复合体系的结构—力学行为

在单向拉伸和平面压缩金属涂层/聚合物复合体系的条件下,在体系的表面形成周期性的微观结构。综述了对这种周期性表面微结构的特点及其形成机理的研究,并介绍了该理论在地壳表面形貌形成机理研究中的应用。

无机粉体/聚合物复合体系中的无机粉体表面改性技术研究进展

阐述了无机粉体/聚合物复合体系中的无机粉体化学包裹表面改性技术研究进展,重点介绍了化学包覆表面改性的影响因素、无机粉体材料的选择和化学包覆改性剂的选择。对工业废弃物(如废弃石粉)用于无机粉体/聚合物复合体系,用以改善聚合物力学性能并降低成本,同时有效解决了工业废弃物的资源化利用问题进行了展望。

聚驱后SDCM-1/聚合物二元复合体系提高采收率研究

表面活性剂SDCM-1为天然羧酸盐的氧乙烯基化产物。用矿化度4.5 g/L的矿化水配制的SDCM-1溶液,与孤岛河滩区原油之间的最低界面张力(70℃),在SDCM-1浓度大于1.0 g/L时达到10-4mN/m数量级。2.0 g/LSDCM-1+1.6 g/L HPAM溶液黏度超过原油黏度(70℃),与原油间的界面张力(70℃)在56 min时可降至稳定的最低值3.2×10-3mN/m,此即为所选二元复合驱配方。在岩心驱油实验中,水驱后、注聚后(1.6 mg/L,0.3 PV)、注二元复合体系(0.3 PV)并水驱后采收率分别为42.31%,5.21%,18.07%。在平板夹砂模型上采用相同工艺驱油,按所摄图像驱替面积测算各驱替液波及体积,注入水为51%,聚合物为48%,0.1、0.2、0.3 PV二元复合体系分别为54%、60%、64%,后续注入水为68%;用软件计算的水驱、注聚后、二元复合驱并水驱采收率,分别为44%,8%,16%。该体系是可用于聚驱后油藏的高效表聚二元复合驱油体系。

SJT-B助剂/表面活性剂/聚合物三元复合体系的黏度和界面张力研究

助剂SJT-B是10%的磷硅酸盐胶体溶液,含有Na^＋和K^＋、SiO3^2-和PO4^3-等离子,在活化状态下一部分SiO3^2-和PO4^3-生成具5个负电荷的聚磷硅酸根链状阴离子,后者可结合Ca^2＋、Mg^2＋而形成纳米磷硅酸盐胶态粒子,避免结垢并防止金属腐蚀。以助剂SJT-B代替NaOH,用大庆油田回注污水配制SJT-B/烷基苯磺酸盐/聚合物三元复合溶液,取SJT-B浓度为1.0-8.0 g/kg,石油磺酸盐浓度为0.5-4.0 g/kg,聚合物浓度为1.2 g/kg,按排列组合法得到25个实验配方。对照NaOH/石油磺酸盐/聚合物溶液组成为12/3.0/1.2 g/kg,初配黏度（45℃,7.34s^-1）27.3 mPa·s,界面张力（45℃）3.20×10^-3mN/m。初配各实验配方溶液黏度31.2-44.8 mPa·s,45℃老化30天后黏度降低率2.71%-36.97%;初始界面张力最低值1.13×10^-3mN/m,最高值4.34×10^-2mN/m,在界面活性图上,10^-3mN/m超低界面张力区出现在高SJT-B和烷基苯磺酸盐区,老化后该区扩大。筛选出的SJT-B/石油磺酸盐/聚合物体系组成为4.0/3.0/1.2 g/kg,其初始黏度为37.1 mPa·s,老化后黏度降低3.77%,初始界面张力1.79×10^-2mN/m。图2表3参8。

聚合物/羧基甜菜碱二元复合体系驱替水驱后残余油的机理

实验研究在30℃下进行。实验聚表二元复合体系为1.0 g/L HPAM、2.0 g/L羧基甜菜碱在矿化度3.7 g/L的模拟大庆油田采出水中的溶液,与模拟大庆油(黏度10 mPa.s)间的界面张力为5.8×10-3mN/m,1-1000 s-1范围的表观黏度与1.0 g/L HPAM溶液十分接近。在玻璃刻蚀大庆油藏仿真均质微观模型上,水驱20 PV的采收率为55.795%,注入20 PV二元体系使采收率增加39.724%;在二元复合体系驱替过程中,注入、采出口之间主流区域内的水驱后残余油在二元复合体系作用下发生变形,伸长并形成油丝,主要以油丝的形式被驱出;过渡区和边角区的残余油则主要以W/O乳状液的形式被驱出。W/O乳状液中的乳化水滴通过圈闭、Y型孔道挤压及水滴变形、断裂这3种方式形成并汇集为比较连续的W/O乳状液流,二元复合体系以W/O乳状液的形式由主流区扩展到两侧的过渡区,再进入边角区,启动死油区的残余油,从而扩大了波及体积,提高了驱油效率。图5参11。

低浓度表面活性剂-聚合物二元复合驱油体系的分子模拟与配方设计

采用耗散颗粒动力学(DPD)方法在介观层次上模拟了表面活性剂烷基苯磺酸盐在油-水界面的排布行为,考察了分子结构、油相等因素对界面密度和界面效率的影响,探讨了利用表面活性剂复配协同效应提高界面活性的机理。实验研究了表面活性剂类型、油相、表面活性剂复配等对油-水界面张力的影响。结果表明,"阴+非"表面活性剂复配可使油-水界面张力降低1个数最级。根据分子模拟和实验研究结果,结合孤东七区试验区原油特点,提出了"0.3%石油磺酸盐+0.1%表面活性剂1~#+0.15%聚合物"的二元复合驱配方,可使油-水界面张力降低至2.95×10^(-3)mN/m,物理模拟实验提高采收率高达18.1%。

聚合物—表面活性剂二元复合体系微观及宏观驱油特征——以河南双河油田某区块为例

采用微观驱油实验和油藏数值模拟,研究了聚合物—表面活性剂二元复合体系微观及宏观驱油特征。以河南双河油田S块H层系为例的研究结果表明,二元复合体系既能启动柱状、簇状残余油,又可减少孔隙和喉道处的膜状残余油,相比单一表面活性剂驱和单一聚合物驱,二元复合驱具有显著扩大波及体积和提高驱油效率的双重效果,比单一聚合物驱提高采收率3.03%～5.45%。对于层内非均质储层,二元复合驱可较大幅度地提高低渗透带的采收率,其次是中渗透带;而对于层间非均质储层,进一步改善低渗透层开发效果的能力有限,二元复合驱提高采收率由高到低的排序为中、高、低渗透层。

中原油田表面活性剂／聚合物二元复合驱技术室内研究

针对高温高盐的中原油田，考察了石油磺酸盐MJ2和DQ分别与M=2．4×10^7的HPAM Y2、疏水基含量0.25％的疏水缔合聚合物AP—P5组成的4个表聚二元体系98℃下的界面张力、表观黏度、耐盐性和热稳定性。配液用水为矿化度122．4g／L、含钙镁的胡12块产出水，在考察耐盐性时使用NaCl盐水，基础实验体系含石油磺酸盐3．0g／L，含聚合物1．5g／L。含MJ2的表聚二元体系与胡12块原油间的界面张力在含盐量30～210g／L时维持10^-3～10^-4mN／m超低值，受含盐量的影响相对较小，动态界面张力迅速达到稳定。含Y2的表聚二元体系即使Y2浓度增至2．5g／L，黏度仍小于10mPa·s。含AP-P5的表聚二元体系在温度超过60℃后，黏度快速上升，在AP-P5浓度超过1．0g／L后，98℃黏度快速上升，含盐量达到230g／L时为54～59mPa·s。3．0g／L MJ2＋1．5g／LAP-P5体系为最佳体系，在98℃老化150天过程中界面张力波动小，150天后黏度31．3mPa·s。在98℃用此体系在天然岩心上驱油，注入段塞体积为0．25～0．30PV，采收率提高值为14．3％～15．8％。图8表3参2。

复配型表面活性剂与碱/聚合物三元驱油体系的筛选实验研究

针对辽河油田某特定区块油藏特征和油品性质,对阴离子型表面活性剂重烷基苯磺酸盐、非离子型表面活性剂聚氧乙烯壬基醚、碱Na2CO3及疏水型聚合物进行复配,对复配体系与原油间界面活性和溶液增粘能力进行实验研究,应用正交实验法进行实验方案设计,通过直接比较和计算分析等方法得出最佳配方:阴离子表面活性剂质量分数0.1%～0.125%,非离子表面活性剂0.15%,Na2CO31.6%～1.8%,疏水型聚合物0.12%。该驱油体系具有较高的界面活性,长期热稳定性较好,而且解决了阴离子表面活性剂的盐析现象和非离子表面活性剂吸附损失大、需要的碱含量高、溶解性能差等问题,同时拓宽了表面活性剂、碱剂在复合驱油体系中的使用含量范围,筛选出的复配型驱油体系适应性更好。

大庆油田ASP复合驱油体系微观渗流机理

应用平面夹砂模型和微观防真模型研究了大庆油田碱 /表活剂 /聚合物三元复合体系驱油微观渗流机理 ,发现 ,所使用的复合体系具有降低油 /水界面张力、减小孔道中毛管力的作用 ;能够减小原油表面分子的内聚力 ,提高原油的变形能力和流动能力 ;能够使残余油乳化变形 ,易变形的油流渗流通过孔喉时被切割乳化 ,增加了原油的流动性 ,乳化后原油具有携带能力 ;在驱替过程中使油珠聚并形成富集油带 ;能够调节油 /水流度比 ,扩大波及面积 ;能够使残余油通过油桥连接。

三元复合驱油体系粘弹性及界面活性对驱油效率的影响

实验研究了大庆油田所用ASP三元复合驱替液的驱油效率与碱浓度之间的关系。在45℃(大庆油藏温度)下,随碱浓度增大(0～1.5×104mg/L),NaOH/ORS 41/HPAM蒸馏水溶液在全部实验剪切速率范围内的粘度及在全部实验剪切振荡频率范围内的损耗模量、储能模量、松弛时间均不断下降,表明溶液粘弹性不断减小;溶液与原油间的动态界面张力(60min稳定值)基本上不受聚合物浓度的影响,而随碱浓度的增大而下降,在碱浓度≥8.0×103mg/L时达到超低值(10-3mN/m)。用注入水(矿化度3.7×103mg/L)配制的相同ORS 41和HPAM浓度、不同碱浓度(0、3.0×103、6.0×103、1.2×104mg/L)的ASP溶液在不同岩心上的驱油效率变化规律有很大不同,水驱后提高采收率的幅度,在人造非均质岩心上在碱浓度3.0×103和6.0×103mg/L时达到高峰值,在标准长度和加长至两倍长度的两组天然均质岩心上随碱浓度增大而逐步提高,在碱浓度增大至1.2×104mg/L时略有降低。高碱浓度ASP溶液尽管具有超低界面张力,但由于粘度低、粘弹性低,驱油效率也低;油水界面张力在10-1～10-2mN/m、粘弹性(和粘度)较高的ASP溶液在岩心上驱油效率最高;超低界面张力不是绝对必要的。图4表2参11。

聚驱后聚表二元复合体系提高残余油采收率研究

利用不加碱可形成超低界面张力的聚丙烯酰胺/甜菜碱表面活性剂二元复合体系,通过流变性实验,分析了活性剂质量浓度对聚表二元复合体系黏弹性的影响;通过在仿真岩心模型上的驱油实验,分析了不同黏弹性的聚表二元复合体系对聚驱后采收率的影响.研究表明:实验用的两性表面活性剂体系对无碱二元体系的黏弹性影响很小,二元驱油体系的黏弹性越大,聚驱后二元驱的采收率增加幅度也越大.在注入压力允许的条件下,界面张力不一定要达到超低,适当增加聚合物溶液的黏弹性,也可以达到超低界面张力时的驱油效果.

聚合物驱后凝胶与化学剂交替注入的驱油效果研究

聚合物驱后油藏仍有大量剩余油残留其中,为探讨进一步提高聚合物驱后油藏的原油采收率的方法,利用人造非均质大平板岩心,开展了凝胶与聚合物、凝胶与聚合物/表面活性剂二元复合体系(简称聚表二元体系)多轮次交替注入的驱油效果研究。结果表明,交替注入0.26 PV凝胶与0.39 PV聚表二元体系进行驱油实验,采出程度可在聚合物驱采收率基础上提高11.29%,凝胶与聚合物溶液交替注入驱油阶段采出程度可提高7.10%,说明凝胶与聚表二元体系交替注入驱油技术对聚合物驱后剩余油的进一步挖潜更具潜力,但与凝胶与聚合物交替注入驱油技术相比,其成本相对较高。在现场进行实际技术优选时应综合考虑成本及市场原油价格等因素。

聚合物对石油羧酸盐界面活性的影响

通过测定加入聚合物HPAM前后,不同浓度石油羧酸盐弱碱(Na2CO3)溶液和石油羧酸盐强碱(NaOH)溶液与大庆采油四厂原油间的界面张力,探讨了聚合物的加入对石油羧酸盐界面活性的影响。结果表明:聚合物的加入可显著改善石油羧酸盐弱碱(Na2CO3)溶液的界面活性,未加入聚合物时,石油羧酸盐只能在Na2CO3浓度为8 12 g/L的部分范围达到超低界面张力;加入1500 mg/L HPAM后,界面活性明显改善,尤其是在表面活性剂浓度较高(0.8 3.2 g/L)、Na2CO3浓度低至4 12 g/L区域的界面张力均可达到10-3数量级。聚合物的加入对石油羧酸盐强碱(NaOH)溶液界面活性的改善不如弱碱(Na2CO3)溶液明显。在低NaOH浓度(46 g/L)时,加入HPAM对石油羧酸盐强碱体系的界面活性尚有一定改善,当NaOH浓度为8 g/L时效果已不太明显,而当NaOH浓度分别为10、12 g/L时界面活性反而变差。此外,文中还对聚合物的上述影响从化学的角度进行了初步探讨。

用正交试验设计方法寻找三元复合驱油体系配方的研究

以胜利油田孤岛试验区原油为油相,根据原油与驱油体系之间的相态扫描和界面张力变化情况,应用正交试验设计方法,筛选出最佳的碱/表面活性剂/聚合物三元复合驱油体系配方,能提高采收率26.2％(OOIP)。

岩心尺度对三元复合体系渗流特性的影响

针对室内岩心尺度的局限性造成岩心中注入的三元复合体系无法完全真实地模拟其在实际油藏中渗流特性的问题,采用长度分别为30、100和240 cm的填砂管开展了三元复合体系渗流实验,研究了岩心长度对三元复合体系在渗流过程中发生的色谱分离规律和体系中各组分滞留损失的影响,分析了复合体系渗流前缘浓度和黏度的沿程变化。结果表明:岩心长度对三元复合体系在渗流过程中发生的色谱分离现象影响明显,各组分产出时间的先后顺序依次为聚合物、碱、表面活性剂,稳浓时间先后顺序依次为碱、聚合物、表面活性剂。与填砂管长度为30 cm时相比,填砂管长度为240 cm时复合体系中碱、表面活性剂和聚合物的产出时间均滞后约0.3 PV,碱和聚合物的稳浓时间分别滞后约0.2 PV和0.4 PV,而表面活性剂的稳浓时间提前约0.5 PV;填砂管长度由30 cm增至240 cm时,碱和表面活性剂在填砂管中的滞留损失率变化较小,聚合物的滞留损失率由23.29%增至55.74%;随着复合体系渗流前缘向前延伸,渗流前缘上游区域浓度(黏度)升高并逐渐达到饱和,前缘浓度(黏度)逐渐降低,渗流前缘上游区域同一位置处各组分相对浓度大小顺序为:碱>表面活性剂>聚合物。

三元复合体系界面张力的影响规律研究

以河南双河油田为研究对象,以吸附理论和扩散理论为基础,利用物理模拟实验通过分析碱和表活剂对界面张力的影响,进一步探究了三元复合体系中协同效应对油水界面张力的影响,最后通过数值模拟技术验证了不同碱浓度对三元复合体系降低油水界面张力的影响,提高了实验研究成果在实际矿场应用中的可靠性和准确性。结果表明,三元复合体系的协同效应能有效降低油水界面张力,其中聚合物主要延长起到超低界面张力时间的作用,但不影响平衡界面张力值,表面活性剂和碱主要起到降低平衡界面张力最低值的作用。

高温高盐油藏S/P二元复合驱室内实验研究

针对高温(98℃)、高盐(矿化度122.4 g/L)、不宜使用含碱驱油剂的中原胡12块砂岩油藏,实验考察了S/P二元复合驱替液的配方和性能.实验温度98℃,实验溶液用矿化度122.4 g/L、Ca2++Mg2+ 1.0 g/L的油田污水配制,实验原油地下密度0.8236 g/cm3,地下粘度9.11 mPa·s.从11种商品表面活性剂中筛选出的石油磺酸盐MJ2和DQ,0.4%溶液的界面张力平衡值达10-3 mN/m超低值.=1.7×107、2.4×107的商品HPAM Y1、Y2与MJ2、DQ(0.3%)的二元体系粘度(7.34 s-1,下同)很低,＜4 mPa·s,疏水基摩尔分数为0.20%、0.25%的商品疏水缔合聚合物AP-P4、AP-P5的二元体系粘度高,当聚合物浓度为1.5 g/L时MJ2/AP-P5体系的粘度＞50 mPa·s.1.5 g/L AP-P5/MJ2和DQ体系在表面活性剂质量分数为0.1%～0.3%时出现宽的高粘度峰.AP-P5/MJ2和DQ体系在11000 r/min剪切0.5分钟后静置时,60分钟粘度恢复率为80%,10小时为85%.在天然岩心中注入0.25 PV 0.05%～0.50% MJ2/1.5 g/L AP-P5体系,采收率随MJ2质量分数增大而提高,MJ2为0.25%时采收率比水驱提高20%.图5表2参1.

石油羧酸盐与烷基苯磺酸盐复配体系在弱碱、无碱条件下的界面活性

系统地考察了质量比4:1的石油羧酸盐工业产品IC0439与烷基苯磺酸盐近期产品复配物的界面活性。所有实验表面活性剂体系均用大庆采油四厂污水配制,含有1500mg/L的HPAM和Na2CO3(弱碱体系)或NaCl(无碱体系)。当复配表面活性剂浓度(以活性物计)为62.5～2000mg/L、Na2CO3浓度为6000～12000mg/L或NaCl浓度为2000～12000mg/L时,实验体系与大庆采油四厂原油间出现超低界面张力(45℃,稳定值),复配体系的界面活性比单一烷基苯磺酸盐体系明显改善,在无碱条件下改善幅度更大。认为该复配体系对加碱生成的天然表面活性物质的依赖性小,NaCl对表面活性剂在油水两相的分布影响更为有效。为达到相同岩心驱油水平所需的表面活性剂浓度,该复配驱油体系为1500～2000mg/L,大大低于烷基苯磺酸盐驱油体系(3000mg/L),表面活性剂费用可减少20%～40%。

稠油油藏聚驱后二元复合驱提高采收率研究

针对古城油田泌123断块稠油油藏条件,考察了SP二元复合体系的最佳配方、乳化性和热稳定性,并用最佳配方的SP二元复合体系进行了聚合物驱后复合驱替实验。实验结果表明,得到的最佳SP二元复合体系(2000 mg/L ZL-I+3000 mg/L OCSB)的黏度为59.5 mPa.s、界面张力7.87×10-3 mN/m,与聚合物溶液相比,黏度上升2 mPa.s、界面张力下降3～4个数量级,毛管数大幅度提高,具备更大幅度提高采收率的能力。SP二元复合体系与原油形成的乳化液黏度大于二元体系的黏度,乳化作用良好,可以进一步改善流度比。60℃下老化120天后SP二元复合体系中HPAM的水解度缓慢上升后维持在30%～40%,黏度始终保持平稳上升,变化规律与单一聚合物溶液相似;界面张力值在老化期间上升半个数量级以内,盐析程度较单一表面活性剂溶液大幅改善。岩心驱油实验表明,聚合物驱后进行二元复合驱可提高采收率10%OOIP以上,说明古城油田泌123断块稠油油藏采用二元复合驱作为聚合物驱后提高采收率的接替技术是可行的。