胜坨油田高温高盐油藏超高分子疏水缔合聚合物注入试验

针对高温高盐油藏增加可采储量的需要,开展了超高分子疏水缔合聚合物驱油技术研究,通过矿场单井注入试验,考察了超高分子疏水缔合聚合物的增黏能力、污水适应性,评价了超高分子疏水缔合聚合物在高温高盐油藏中的注入性能及应用效果。单井试注矿场动态反应良好,注入压力上升了4.0MPa,增加了流动阻力系数,注水井吸水剖面得到改善,对应油井见到初步的降水增油效果,表明超高分子疏水缔合聚合物驱是适用于高温高盐油藏的一种提高采收率的新技术。

分子间高缔合比例疏水聚合物研究(Ⅰ)

分析了目前疏水缔合聚合物在研究和应用中的存在问题,认为主要原因是聚合物分子结构设计不当和聚合反应控制不当。分析了环境-疏水缔合作用-HAWP流变性之间的相互作用关系,认为疏水缔合作用是HAWP水溶液中形成可逆的超分子结构和溶液保持其结构流体特性的根本原因,而分子设计的手段可以实现对分子链内缔合/分子链间缔合动态平衡的调节。分析了疏水缔合作用与HAWP溶液耐温抗盐性能之间的关系,提出了设计分子间高缔合比例疏水缔合聚合物的分子设计目标通过调节所引入疏水基团参与溶液超分子缔合结构的效率,使其溶液的耐温抗盐性能得到进一步提高,同时尽可能降低因疏水基团的引入带来的负面影响。

疏水缔合水溶性聚合物的分子结构对疏水缔合的影响

疏水缔合水溶性聚合物是水溶性聚合物中含有少量疏水基团,在水溶液中疏水基团由于范德华力聚集在一起,使水溶液具有良好的增粘作用和抗盐耐温性。对该类聚合物的分子结构对疏水缔合的影响作了综述。

超高分子缔合聚合物溶液特性及驱油效果研究

为了提高胜利油田高温高含盐Ⅲ类油藏的聚合物驱效果,开展了耐温抗盐超高分子缔合聚合物AP-P5溶液的特性及驱油效果研究。在温度为85℃、地层水矿化度为32 868mg/L的Ⅲ类油藏条件下,对AP-P5的基本物化性能进行了评价,测试了AP-P5溶液的黏度-浓度曲线,用光散射仪测定了AP-P5溶液的流体力学半径分布,并通过混合聚合物和石英砂,研究了溶液的吸附性,最后利用岩心物理模拟试验研究了AP-P5的注入渗流特性和驱油效果;在胜利油田坨28区块进行了现场试验,分析了AP-P5溶液的注入曲线和注入后该区块的生产曲线。试验发现,AP-P5与普通缔合聚合物DH3相比,相对分子质量高一倍,缔合单体含量低58%,无明显的临界缔合浓度,流体力学半径更小,吸附量小30%,注入压力低50%,采收率提高率高3.9百分点;不过,现场试验还在继续,目前尚无明显的降水增油效果。研究表明,AP-P5溶液特性优良,在地层中比普通缔合聚合物更容易形成活塞式推进,驱油效果更好。

超高分子量缔合聚合物溶液的流变特征及微观结构研究

超高分子量缔合聚合物比普通缔合聚合物具有更高的分子量和更小的缔合度,因此具有不同的增黏性、黏弹性和微观结构。选择了相对分子量500万的普通缔合聚合物和相对分子量1 900万的超高分子量缔合聚合物溶液,通过渗流黏度测试装置和安东帕流变仪对其进行了渗流黏度、黏弹性测试。结果表明,超高分子量缔合聚合物通过自身的高分子量和分子链间相互缔合的协同作用,在多孔介质渗流中能形成更高的渗流黏度,在稳态剪切条件下具有更高的威森伯格数;通过冷冻蚀刻扫描电镜对超高分子量缔合聚合物溶液的微观结构观测表明,相对于普通缔合聚合物,超高分子量缔合聚合物溶液链与链间能形成更加紧密的网状结构;驱油实验研究表明,超高分子量缔合聚合物具有比普通缔合聚合物更好的驱油性能。

近井地带剪切强度对疏水缔合聚合物相对分子质量的影响

为了研究近井地带注入强度剪切作用对聚合物溶液相对分子质量的影响,选用线性聚合物FP3640C和疏水缔合聚合物AP-P4,在注入强度为0、5 m^(3)/(m·d)、10 m^(3)/(m·d)、15 m^(3)/(m·d)、20 m^(3)/(m·d)、25 m^(3)/(m·d)近井地带剪切后测定聚合物溶液相对分子质量。实验结果表明:近井地带不同强度剪切相对分子质量均有降低,FP3640C的相对分子质量保留率大于94.70%,AP-P4的相对分子质量保留率大于75.83%,因为近井地带的过流面积急剧下降,导致聚合物溶液中分子链段发生剪切作用,因FP3640C分子链间无化学键作用只是分子内部破坏,而AP-P4则是空间网状结构遭受破坏,使其分子链段在溶液中处于游离和半游离状态,所以其相对分子质量大幅度下降,可以通过完善现场完井方式为提高聚合物驱效率提供一定理论支撑。

基于长链疏水单体的新型疏水缔合聚合物的分子动力学模拟

为了探究不同疏水单体对聚合物类减阻剂耐盐性能的影响,采用分子动力学模拟方法研究了3种不同的疏水长链型疏水单体与亲水的丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚形成的疏水缔合聚合物在盐溶液中的减阻性能和聚集行为。结果表明:3种疏水单体均能提高共聚物与水的相互作用,其中疏水长链由亲水的烷氧基链、烷基链和芳环类疏水基共同组成的疏水单体性能最优异。3种疏水单体均能提高共聚物的回转半径,且链长更长并带有芳环类疏水基的疏水单体使共聚物的流体力学半径更大;此外,聚合物疏水链的疏水缔合有利于促进共聚物通过氢键进行分子间交联,形成聚合物链之间的空间网络结构,增加聚合物链的刚性。减阻性能测试验证了分子动力学模拟结果的正确性。

高分子量水溶性疏水缔合聚合物的合成条件研究

对合成AM/AHAC二元共聚物的引发体系进行了筛选,研究发现,用K2S2O8-DMAAM引发体系合成的聚合物相对分子量高于其它引发体系,并在此基础上进一步考察了DMAAM浓度、单体浓度、反应温度及反应时间对聚合物分子量的影响。结果表明,单体浓度为20%、K2S2O8浓度为80 mg/L,DMAAM浓度为60 mg/L,反应温度为30℃,反应时间为6 h条件下,合成的聚合物分子量较高。

新型疏水缔合聚合物溶液性质及提高采收率研究

新型疏水缔合聚合物是亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物,当其溶液浓度达到临界缔合 浓度时,会出现疏水效应,强烈影响该聚合物溶液的性质,使其与一般聚合物溶液大相径庭。室内研究表明,该聚 合物溶液具有优良的增粘效应、耐温、抗盐和抗剪切性能。针对胜利油区Ⅱ类聚合物驱潜力油藏的地质特点,在室 内用填砂管模型和真实岩心研究了新型疏水缔合聚合物的驱油效率,结果表明在高温、高粘度、高矿化度油藏条件 下,新型疏水缔合水溶性聚合物可提高采收率7.62％以上,具有广阔的应用前景。

疏水缔合聚合物溶液特性及评价方法

为了研究疏水缔合聚合物溶液的结构和流动特性,同时探索适合于疏水缔合聚合物自身的实验评价方法,以聚合物凝胶为对比对象,分析了静态条件下浓度和矿化度对疏水缔合聚合物溶液结构的影响及在多孔介质中疏水缔合聚合物溶液流动动态表现。结果表明:一定条件下聚合物凝胶和疏水缔合聚合物溶液具有相似的溶液结构和流动特性;胶态分散凝胶在多孔介质中的流动存在转变压力,2组流动实验中疏水缔合聚合物溶液也表现出类似的转变压力,分析认为聚合物凝胶分子链间(内)的联结是化学交联,而疏水缔合聚合物为物理缔合,类似的分子链间(内)联结方式是两种体系有相似流动特性的内在原因。建议对疏水缔合聚合物溶液进行特性评价时应该同时结合HPAM溶液和聚合物凝胶溶液特性评价方法,开展深入的疏水缔合聚合物溶液与聚合物凝胶的对比研究工作。

疏水缔合聚合物粘弹性研究

研究了不同分子量和带不同数量疏水基团的疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM)的粘弹性,并对分子量大小和疏水基团数量对聚合物粘弹性的影响进行了分析。通过研究发现角频率在1Hz时,缔合聚合物的疏水基团比例越高,缔合聚合物溶液的弹性越大;分子量越大,缔合聚合物形成超分子结构的强度就越大。提出利用弹性模量G’和耗能模量G”比值法评价聚合物溶液的粘弹性。结果表明,在低角频率时疏水基团数量对聚合物溶液的弹性影响较大,在高角频率时分子量对聚合物溶液的弹性影响较大,中间存在一个过渡区,在过渡区内聚合物溶液弹性的大小取决于疏水基团数量和分子量的综合作用。

疏水缔合聚合物渗流特性及其影响因素

为深入探索疏水缔合聚合物驱油机理,开展了疏水缔合聚合物溶液渗流特性及其影响凶素研究。结果表明:疏水缔合聚合物分子链上含有少量疏水基团,它们在溶剂水中可以发生缔合作用,形成胶束纳米结构——超分子网络结构,进而拥有独特渗流特性;疏水缔合聚合物溶液通过岩心孔隙时会受到剪切作用,造成聚合物分子链断裂即分子聚集体破损,其破损程度与注液速度、岩心孔喉尺寸、矿物组成和分子聚集体尺寸有关;聚合物分子聚集体尺寸大小影响着聚合物滞留量,并最终决定了注入压力、阻力系数和残余阻力系数大小;因为β-环糊精具有抑制疏水基团间的缔合和减小聚合物分子线团尺寸D_h功效,所以β-环糊精宏观上可以扩大疏水缔合聚合物溶液波及体积,微观上可以减小不可及孔隙体积,进而改善聚驱增油降水效果。

疏水缔合聚合物建立流动阻力机理研究

利用填砂管模型流动实验,研究了疏水缔合聚合物与超高分子量聚丙烯酰胺溶液在高渗透多孔介质中建立流动阻力的能力和机理。与超高分子量聚丙烯酰胺相比,疏水缔合聚合物在高渗透多孔介质中能够建立较高的阻力系数和残余阻力系数;疏水缔合聚合物在多孔介质中可形成超分子聚合体结构,这是其能够建立较高的流动阻力的主要原因。

疏水缔合聚合物AP-P4在SZ36-1油田油藏储层条件下静吸附和解吸附规律研究

为进一步研究疏水缔合聚合物提高原油采收率的机理,以SZ36-1油田储层油砂、注入水和疏水缔合聚合物AP-P4为研究对象,开展了聚合物浓度、聚合物类型、调节剂浓度和油砂粒径对吸附和解吸附规律影响研究。研究结果表明,疏水缔合聚合物静吸附和解吸附量与聚合物分子间缔合程度、聚合物分子吸附方式以及油砂比表面积密切相关。当AP-P4浓度在500数2500 mg/L时,吸附量为0.758数1.278 mg/g,解吸附量为0.122数0.653mg/g,其中,当聚合物浓度高于1200 mg/L时,"多分子层"吸附量增加。与"单分子层"吸附相比,"多分子层"吸附时聚合物分子聚集体与油砂表面间结合力较弱,吸附稳定性较差,更容易发生脱附。加入β-环糊精可以抑制疏水缔合聚合物疏水基团间的缔合作用,导致聚合物分子聚集体尺寸减小。随着聚合物分子聚集体尺寸和油砂粒径减小,聚合物分子吸附量增大,以"单分子层"吸附方式附着于油砂颗粒表面的聚合物分子数增多,吸附稳定性增强。

疏水缔合水溶性聚合物的研究进展

疏水缔合水溶性聚合物是一种亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物 ,其特有的两亲分子结构使溶液具有独特的流变性。从疏水缔合聚合物的分子结构模型及聚合方法、溶液结构形成方式与类型、聚合物分子结构对溶液性质的影响以及聚合物在界面的吸附行为等方面综述了最新研究进展 ,展望了它在油气开采、污水污泥处理、涂料工业、生物医药、工程材料等方面的应用前景。

疏水缔合聚合物溶液性质的耗散颗粒动力学模拟

本文利用耗散颗粒动力学模拟方法,研究了疏水缔合聚合物溶液黏度随浓度、温度、剪切程度等条件的变化,并模拟了聚合物在油水体系中的聚集行为。研究发现,疏水缔合聚合物在溶液中表现出类似表面活性剂的聚集行为,其黏度随外界影响因素变化主要是由于溶液中聚合物聚集结构的转变。聚合物浓度较低时,聚合物主要以分子内缔合作用为主;随着浓度的增加,产生分子间缔合,并逐步形成相互交联的空间网络,水珠子的扩散率逐渐变小,体系黏度增加。当温度较低时,体系呈现较多柱状聚集结构,黏度较高;随着模拟温度升高,尺寸较大的棒状聚集体转变为球状聚集体,水珠子扩散率不断增加,体系黏度逐渐降低。随着体系剪切速率的提高,聚合物分子在受力方向上取向趋于一致,分子间缠绕和缔合程度减轻,水珠子扩散率急剧增加,体系黏度降低。另外,疏水缔合聚合物易吸附于油水界面,对油水体系的乳化和相转变产生一定影响。

疏水缔合聚合物湍流减阻特性影响因素

该文采用自行设计的气驱流体摩阻测试装置,研究了分子量、疏水单体比例和水解度对疏水缔合聚合物(HAWP)湍流减阻特性的影响;并且与ESEM观测不同质量浓度范围的HAWP水溶液的微观结构进行比对,讨论了HAWP的减阻机理。结果表明,当分子量大于1 000×104g/mol时,其减阻率在质量浓度为200 mg/L处和临界缔合质量浓度(CAC)处存在双峰值,对应两种不同的减阻机理;当分子量小于1 000×104g/mol时,仅在CAC处存在单一峰值;分子量越大第一峰值越高,分子量越小第二峰值越高。质量浓度小于CAC时,HAWP疏水单体比例越大,减阻率越小;而随着质量浓度的增大,疏水单体比例越大的,减阻率上升越快;而当质量浓度大于CAC时,则出现疏水单体比例越大减阻率越高的现象。HAWP在实验质量浓度范围内,减阻率均随着水解度的增大而增大。

疏水缔合聚合物传输运移特性及其改进方法

三次采油技术中使用的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)在高温高盐条件下会发生明显的水解和降解反应,抗温抗盐性能较差。疏水缔合聚合物凭借聚合物分子间缔合作用形成的大分子网状结构使其抗盐性有所改善,从而弥补了HPAM抗盐性差的缺陷。然而,疏水缔合聚合物存在其分子线团尺寸与油藏多孔介质孔隙尺寸间适应性差的问题,导致疏水缔合聚合物注入困难。针对疏水缔合聚合物与油藏适应性较差的问题,采用β-环糊精(β-CD)为疏水缔合聚合物缔合程度调节剂,通过室内岩心驱替实验方法,开展了β-CD对疏水缔合聚合物传输运移特性影响的研究。结果表明,β-CD可以改变AP-P4的缔合作用及在多孔介质中的行为。在浓度为1 g/L的疏水缔合聚合物AP-P4溶液中加入β-CD后,溶液黏度随β-CD加量的增加而减小,当β-CD加量达到0.07%时,AP-P4溶液黏度最低(26.2 m Pa·s),为本体黏度,难以发生缔合作用。同时,随着β-CD加量的增大,AP-P4分子链间缔合作用减弱,聚合物分子线团尺寸减小。随着β-CD加量的增大,在岩心渗透率相同(相近)条件下,AP-P4溶液的阻力系数和残余阻力系数减小,疏水缔合聚合物溶液在岩心内的传输运移能力增强。

耐温抗盐疏水缔合水溶性聚合物性能研究

疏水缔合水溶性聚合物是聚合物亲水性大分子链上带少量疏水基团的一类水溶性聚合物,介绍了疏水缔合溶性聚合物的合成方法及其分子结构,并结合室内实验研究结果,从机理上分析了该聚合物的耐温抗盐和抗剪切的特性。现场应用实例表明了该类聚合物在高温高盐油藏中具有广阔的应用前景。

无机离子对疏水缔合聚合物溶液行为的影响

采用光散射技术研究了无机离子对疏水缔合聚合物S308分子尺寸的影响,探索了疏水缔合聚合物S308分子尺寸随聚合物浓度、溶液矿化度的变化,同时利用流变技术表征了S308在盐溶液中的流变性。结果表明,分别用1 mol/L的Na Cl、KCl、NH4Cl盐溶液和0.01 mol/L的Ca Cl2溶液配制浓度为0.05 g/L的聚合物溶液,在不同阳离子对应聚合物溶液中聚合物分子尺寸按大小排序为:Rh(Ca2+)<Rh(K+)≈Rh(NH4+)<Rh(Na+),不同阳离子对聚合物分子尺寸的影响程度排序为Ca2+>K+≈NH4+>Na+。固定溶液中Na+含量为1 mol/L,分别采用Na Cl、Na2CO3、Na2SO4盐溶液配制浓度为0.05 g/L的S308溶液,在Na Cl溶液中的聚合物Rh仅为217 nm,而在Na2CO3和Na2SO4溶液聚合物Rh分别为277 nm和238 nm,说明在阳离子种类、含量相同时,相对于一价阴离子溶液,在高价阴离子溶液中聚合物的分子尺寸相对较大。在不同一价盐溶液中,溶液的表观黏度基本随分子尺寸变大而逐步提高。另外,随矿化度升高,S308的分子尺寸先上升后下降,均方回旋半径与流体力学半径的比值Rg/Rh逐渐减小,分子构型逐渐卷曲。