溶剂水pH对Cr^(3+)聚合物凝胶分子内交联成胶效果影响

为进一步探究不同pH条件下Cr3+聚合物凝胶"分子内"交联成胶机理,针对大庆喇嘛甸油田储层地质特征和流体性质,以聚合物质量浓度、矿化度调节剂浓度和聚铬比为影响因素,在通过正交试验优选出成胶效果良好的聚合物凝胶配方组成基础上,研究了pH对Cr3+聚合物凝胶成胶效果影响。结果表明,酸性条件能够促进醋酸铬的电离,增大多核羟桥配离子与聚合物分子链上羧基之间发生配位反应的概率,有利于Cr3+聚合物凝胶形成"分子内"交联结构体系;随溶剂水pH增加,溶液中OH-数量增加,参与交联反应的Cr3+数量减少,聚合物凝胶分子内"交联成胶效果变差;适当降低溶剂水pH可进一步改善聚合物凝胶"分子内"交联成胶效果。

速溶聚合物及其Cr^(3+)凝胶渗流特性

与陆地油田相比较,海上平台空间狭小,对聚合物配注设备工艺和聚合物溶解速度提出了更高要求。依据海上油田矿场实际需求,本文针对渤海主要油田油藏地质和流体条件,对"速溶"聚合物产品的溶解性及其聚合物溶液和Cr3+凝胶黏度特性、流变性、黏弹性、分子线团尺寸和渗流特性进行了研究。实验结果表明,在渤海主要油田油藏温度和溶剂水矿化度条件下,"速溶"聚合物溶解性优于"高分"聚合物,同时表现出较强的增黏性、流变性和黏弹性。与聚合物溶液中"线性支链状"聚集体相比较,Cr3+聚合物凝胶内聚合物分子以"局部网状"聚集体为主,柔性变差,刚性增强,渗流阻力增加。在后续水驱过程中,注入水稀释作用导致滞留岩心孔隙内Cr3+聚合物凝胶分子线团尺寸Dh增加,其增加的渗流阻力大于因部分滞留聚合物离开岩心而减小的渗流阻力,这导致Cr3+聚合物凝胶注入压力升高,残余阻力系数大于阻力系数,表现出与聚合物溶液不同的渗流特性。

低渗透油藏Cr^(3+)聚合物凝胶渗流特性及其作用机理

大庆头台油田源13西区块为非均质性较严重的低渗透油藏,综合含水率高,采出程度低,亟待实施大幅度提高采收率技术。以油藏工程、物理化学和高分子材料学理论为指导,以仪器检测、化学分析和物理模拟为技术手段,以大庆头台源13西区块储层和流体为实验对象,开展了Cr^(3+)聚合物凝胶组成优选及其渗流特性实验研究。结果表明:在注入水条件下,与目标油藏储层相适应聚合物相对分子质量应当小于等于800×10~4,聚合物质量浓度应当小于等于900 mg/L;与聚合物溶液相比较,Cr^(3+)聚合物凝胶具有较强黏弹性和液流转向能力,推荐目标油藏交联剂质量浓度ρ_聚:ρ_(Cr^(3+))小于等于180:1;在较高溶剂水矿化度、较低交联剂和聚合物质量浓度条件下,Cr^(3+)与聚合物分子间交联反应以"分子内"交联反应为主,Cr^(3+)聚合物凝胶黏度几乎不增加,但渗流阻力较高。

Cr^3+聚合物凝胶与水交替注入调驱作用机理--以渤海LD10-1油田为例

针对渤海LD10-1油藏减缓吸液剖面反转技术需求,通过层内非均质岩心驱替实验,发现Cr^(3+)聚合物凝胶与水交替注入工艺具有较好的增油降水效果,运用并联岩心驱替实验,从驱替过程和驱油效果两方面探讨了交替注入增油机理。结果表明,相比整体凝胶段塞注入工艺,"Cr^(3+)聚合物凝胶+水"交替注入方式具有更好的封堵和驱替效应。凝胶前置段塞对高渗透层实施封堵后,后续水段塞一方面可使弱凝胶分子线团膨胀加强封堵效果,改善后续流体的转向能力,另一方面还可增强驱替效果,减缓吸液剖面反转现象。在实际设计交替轮次数时,应考虑水段塞过多易引起高渗透层突进的问题。

BZ28-2S油田Cr^(3+)聚合物凝胶渗流特征及其调驱效果研究

渤海BZ28-2S油田具有油藏厚度大、平均渗透率高、非均质性严重、溶剂水矿化度较高和原油黏度较低等特点,注水开发过程中水窜现象比较严重,进而影响水驱开发效果,亟待采取调剖技术措施来改善水驱开发效果。针对BZ28-2S油藏储层特征、流体性质和及其井网特点,以黏度、阻力系数、残余阻力系数和采收率为评价指标,开展了Cr^(3+)聚合物凝胶配方优选和调驱注入参数优化实验研究。结果表明,在目标油藏储层和流体条件下,交联剂Cr^(3+)与聚合物分子链间可以发生交联反应,形成具有"分子内"交联结构特征、独特渗流特性和与储层适应性良好的Cr^(3+)聚合物凝胶体系。与聚合物溶液相比较,在段塞相同条件下,Cr^(3+)聚合物凝胶调驱效果较好。从技术经济效果考虑,推荐Cr^(3+)聚合物凝胶体系组成:C_P=1 200~1 600 mg/L,m(Pol):m(Cr^(3+))=180:1~270:1,段塞尺寸为0.075~0.125 PV,预计采收率增幅1.6%~2.5%。在室内研究基础上,2012年12月开始在渤海BZ28-2S油田进行了矿场试验。目前矿场调驱施工正在进行之中,截止到2013年5月,由于调驱时间较短,部分油井已经见效。

Cr^(3+)聚合物凝胶动吸附特性实验研究

通过室内仪器检测,展开Cr^(3+)聚合物凝胶动吸附量及其影响因素实验研究。分析表明,聚合物和交联剂的浓度越高,岩心渗透率越低,Cr^(3+)聚合物凝胶动吸附量也越大,进而导致注入压力越高,即阻力系数和残余阻力系数越大。根据分析结果,给出了聚合物和交联剂的适宜浓度范围。

Ca^(2+)和Mg^(2+)对Cr^(3+)聚合物凝胶性能影响实验研究

为进一步探究Ca^(2+)和Mg^(2+)对弱凝胶调驱效果的作用机理,针对渤海某油藏地质特征和流体性质,以黏度、黏弹性、阻力系数、残余阻力系数以及采收率为评价指标,从增黏性、抗剪切性、耐温性、黏弹性、渗流特性和调驱效果等方面着手,开展了Ca^(2+)和Mg^(2+)对弱凝胶性能及其调驱效果影响研究。结果表明,与注入水相比,软化水虽然矿化度较高,但其几乎不含Ca^(2+)、Mg^(2+)二价阳离子,利用其所配制Cr^(3+)聚合物凝胶溶液中的聚合物分子链受阳离子影响较小,聚合物分子聚集体尺寸较大,其增黏性、抗剪切性、耐温性、黏弹性、渗流特性和调驱效果均强于注入水配制Cr^(3+)聚合物凝胶。对海上油田注入用水进行软化处理,即除去水中Ca^(2+)和Mg^(2+),有利于改善Cr^(3+)聚合物凝胶调驱效果,进一步提高原油采收率。

污水配制的Al^(3+)交联聚合物凝胶性能特征

用大庆采油二厂的污水(矿化度4013mg/L)配制不同HPAM浓度的Al3+交联聚合物凝胶,在气测渗透率1 25μm2的人造岩心上,按清水(矿化度729mg/L)—凝胶—污水或清水的注入程序,注入量>5PV,测得凝胶中HPAM浓度为0 6、0 5、0 4g/L时,残余阻力系数FRR(368 6～277 4)大于阻力系数FR(266 7～246 0),二者均随HPAM浓度减小而减小;后续注入清水时FRR较低;凝胶中HPAM浓度为0 3g/L时FRR<RR;注入用25%、50%污水稀释的0 6g/LHPAM的凝胶时,FRR略有下降而FR不变。在二维纵向非均质人造岩心上,注凝胶(0 5g/LHPAM)、注水、再注凝胶过程中,入口压力升高而中间点压力基本不变,20天后再注水时两测点压力急剧上升,两测点压力差逐渐减小,与注聚合物溶液时两测点压力升高、注水时又降低的现象形成鲜明对比。初始粘度8 8mPa·s的Al3+交联聚合物凝胶,2天时粘度最高(10 2mPa·s),60天时下降至8 4mPa·s,FR和FRR则随凝胶放置时间加长而增大,由1天时的4 92和3 32增加到10天时的192 4和271 2,FRR>FR;聚合物溶液的粘度略低,在放置过程中FR和FRR大体不变,FR和FRR值很小且FRR<FR。实验温度45℃。图2表7参6。

Cr3+聚合物凝胶调驱效果及作用机理

海上普通稠油油藏具有储层厚度大、非均质性强和岩石胶结强度低等特点,水驱开发效果较差.为了加快油田开发速度和提高原油采收率,以物理化学、高分子材料学和油藏工程为理论指导,以化学分析、仪器检测和物理模拟为技术手段,以渤海某油田储层地质特征和流体为研究对象,开展了Cr3＋聚合物凝胶储层适应性及作用机理研究.结果表明：随储层平均渗透率和渗透率变异系数增加,聚合物凝胶调驱增油效果变好;随聚合物凝胶注入时机提前,聚合物凝胶调驱效果变好;随原油黏度增加,聚合物凝胶调驱效果变差.

Cr^(3+)与聚合物在岩心内静态成胶效果评价

近年来,在SZ36-1和LD10-1油田开展了聚合物驱和聚合物凝胶调驱矿场试验,取得了明显增油降水效果,为海上油田提高采收率找到了一条有效途径,但油藏中的各种复杂环境和条件可能会对其交联反应存在影响。通过理论分析和物理模拟实验,开展了交联剂Cr^(3+)与聚合物在岩心内静态成胶效果评价实验研究。结果表明,在静态条件下,交联剂Cr^(3+)与聚合物分子间可以在岩心孔隙内发生交联反应,其成胶效果受到岩心渗透率及其类型(是否含胶结物)、岩心含油饱和度、黏土矿物类型和含量等因素的影响,其中渗透率影响程度较大;随岩心渗透率增大即孔隙尺寸增大,岩心内成胶效果变好;随含油饱和度降低,岩心成胶效果变好;随黏土含量增加,岩心内成胶效果变差,而且在三种岩心黏土类型中,伊利石的影响最大,其次为高岭石,再其次为蒙脱石;岩石颗粒胶结愈疏松,成胶效果愈好。这些研究成果对于国内外油田利用弱凝胶进行深部调剖技术进一步提高开发效果具有指导作用。

聚合物驱后凝胶复合体系调驱技术及应用

为提高凝胶体系对聚合物驱后高渗透地层的深部调驱效果,开发了由聚丙烯酰胺乳液、无机颗粒和Cr3+交联剂组成的凝胶复合体系。通过室内成胶实验,优选出了适合现场施工的6号和7号配方。室内封堵实验表明,在高渗透岩心中,注入7号配方的凝胶复合体系后,再驱8倍孔隙体积水,封堵率高达98.6%,说明该体系可以到达岩心深部发挥调驱作用,且7号配方的封堵效果优于6号配方。利用7号配方的凝胶复合体系对6个井组进行调剖后,注水井油压上升了1.8MPa,对应油井见效高峰时含水率下降了6.9%,累积增产原油1.1305×104t。

含碱和表面活性剂的HPAM/Cr^(+3)弱凝胶调驱剂的研制

从3种有机酸铬中选择一种烯基多元羧酸铬为交联剂,用于交联大庆油田三元复合驱油体系,制备弱凝胶调驱剂。以阻力系数(RF)特别是残余阻力系数(RRF)作为性能参数筛选调驱剂各组分的用量,得到了基本配方(以g/L计)如下:HPAM(M=1.2×107,HD=25%)0.9+交联剂(有效成分50%)0.18+表面活性剂(ORS41)3+碱(NaOH)8+稳定剂0.2,用大庆某三元复合驱试验区污水(矿化度3824mg/L)配液,其RRF值为清水(矿化度890mg/L)弱凝胶的～45%。基本配方弱凝胶45℃下7天时粘度18.3mPa·s,RF值81.2,RRF值8.2,随时间而减小,120天时分别为12.8mPa·s,66.1和7.3;油水界面张力仍在10-3mN/m数量级,只比常规三元复合体系略高;体系中表面活性剂在油砂上的静态吸附量为0.495mg/g油砂,比常规三元复合体系的相应值(0.462mg/g油砂)略高;岩心流动实验中测得的表面活性剂滞留量(0.067和0.070mg/g岩心)也高于常规三元复合体系的相应值(0.054和0.059mg/g岩心)。若用Na2CO3代替NaOH,则碱剂浓度可由6～8g/L提高到8～10g/L。表8参4。

低浓度HPAM/Cr^(3+)凝胶成胶行为影响因素的研究

研究了聚合物浓度、ｐＨ、温度及Ｃａ２＋浓度对低浓度部分水解聚丙烯酰胺（ＨＰＡＭ）凝胶成胶行为的影响。实验结果表明：随着体系中聚合物浓度的降低，成胶速度降低，所成凝胶的强度和稳定性降低，成胶的ｐＨ范围变窄。在成胶的ｐＨ范围内，ｐＨ愈高，则成胶速度愈快，所成凝胶的强度愈高，稳定性也愈好。温度增高时成胶速度加快，凝胶的稳定性变差。Ｃａ２＋浓度增大时所成凝胶的强度下降。

一种用于深部调剖的HPAM/Cr^(3+)凝胶

由分子量4×106～7×106、水解度17.6%的聚丙烯酰胺(5～6g/L)、氧化还原体系交联剂Na2Cr2O7+NH4Cl、加入乙二醇的乳酸/丙酸/乙酸复配有机酸延缓剂组成的STP强凝胶调剖剂,其最佳成胶条件为pH值5.2,温度55℃,矿化度<7g/L,调节延缓剂用量可控制成胶时间(12～144h),适用温度为35～80℃。在3支串联高渗透率岩心和3支串联低渗透率岩心并联而成的非均质模型上,在水驱饱和油之后(合层采收率24.3%),依次用STP调剖剂封堵第一、第二、第三高渗岩心后水驱,合层采收率分别达到46.8%、62.2%和69.1%,由此得出结论:封堵深度越大,采收率提高幅度越大。讨论了有关的驱油机理。简介了2000～2001年大庆萨中开发区48井次处理半径10～20m的STP深部调剖作业的结果(成功率91.2%)。图5参5。

Cr^3＋/HPAM凝胶体系成胶强度影响因素研究

本文章研究了不同影响因素对Cr^3＋／HPAM弱凝胶体系的影响规律，结果表明HPAM种类、HPAM浓度、Cr^3＋交联剂浓度、pH值、矿、化度、温度、剪切等诸多方面因素对Cr^3＋／HPAM弱凝胶体系成胶强度都有较大的影响。

纳米Al_2O_3复合聚醚凝胶电解质性能

通过添加不同质量分数Al_2O_3纳米粒子制备硅甲氧基封端的聚环氧丙烷为基体的复合凝胶聚合物电解质(纳米Al_2O_3/LiBOB/PC/BSPPO)。采用拉伸测试、差热和热重分析、交流阻抗、线性伏安扫描及极化电流-时间曲线等方法对其进行了力学性能和热性能等物理性能测试以及离子电导率、电化学窗口和离子迁移数等电化学性能测试。研究结果表明:当Al_2O_3纳米粒子质量分数为15%时,该凝胶聚合物电解质室温电导率最佳,达到1.1×10-3 S·cm-1,同时表现出较高的拉伸强度,良好的热稳定性,电化学窗口为4.8 V,离子迁移数为0.61。应用于磷酸铁锂半电池中表现出良好的循环稳定性和倍率性能,说明该复合凝胶聚合物电解质具有潜在的应用和研究价值。

陆梁油田h2^3油藏弱凝胶调驱的配方研制

弱凝胶是由低浓度的聚合物和交联剂形成的以分子间交联为主、分子内交联为辅的弱交联体系。通过室内实验，结合陆梁油田的地质条件，考察了聚合物浓度、交联剂性质等因素对弱凝胶的影响，选用部分水解的聚丙烯酰胺(代号1920)，酚醛、Cr(Ⅲ)有机复合交联剂进行室内实验研究，优选出适合陆梁油田调驱用的弱凝胶体系。

聚丙烯酰胺/Cr^(3+)成胶过程的研究

探讨了 Cr3+ 的质量分数、聚丙烯酰胺的质量分数、体系的反应温度、p H值等几个重要因素对以 Cr3+ 交联的聚丙烯酰胺凝胶性能的影响规律。从分形结构反应扩散理论的角度 。

Cr^(3+)掺杂对TiO_2薄膜光催化活性的影响

采用溶胶 凝胶法制备了TiO2 粉末和以釉面瓷砖为载体的TiO2 薄膜,讨论了不同Cr3+ 掺杂浓度对TiO2 光催化活性的影响,并采用UV VIS对其光学性能进行了检测.结果表明,Cr3+ 掺杂和釉面瓷砖的交互作用能够显著提高TiO2 薄膜的光催化活性,最佳掺杂浓度为6 0 4×10 1 7个·cm- 3,且随着TiO2 光催化活性的提高,薄膜的吸收带边发生了明显的红移。

ZnGa_2O_4∶Cr^(3+)红色荧光粉的光致及电致发光性能

采用柠檬酸络合溶胶-凝胶法合成ZnGa2O4∶Cr3+红色荧光粉,在空气气氛中1000℃煅烧得到ZnGa2O4单相.对粉体进行X射线光电子能谱(XPS)和电子顺磁共振(EPR)测试,结果显示,在空气气氛中煅烧,铬离子以三价形式存在(Cr3+),未出现高价铬离子(Cr5+,Cr6+).Cr3+取代Ga3+占据八面体格位,位于695nm的红光发射带属于Cr3+的2E-4A2跃迁.Cr3+的激发带与基质发射带间有大面积重叠,两者间存在有效的能量传递.利用丝网印刷方法制成电致发光器件,与硫化物电致发光器件相似,ZnGa2O4∶Cr3+电致发光器件的亮度与电压满足L=L0exp(-bV-1/2)关系,且亮度与频率成正比.器件的Q-V曲线为闭合回路,发光效率η约为13lm·W-1.