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.

疏水缔合聚合物/Cr^(3+)冻胶在多孔介质中动态成胶研究

通过流变仪测定了用于动态成胶研究的疏水缔合聚合物/Cr3+冻胶的成胶时间,并用物理模拟实验的方法分析了其在多孔介质中的动态成胶过程,对比研究了多孔介质中静态成胶和动态成胶后水驱的差别,考察了岩心渗透率和注入速度对多孔介质中动态成胶的影响。结果表明,疏水缔合聚合物/Cr3+冻胶在多孔介质中动态成胶时间为6h,大约是通过流变仪测定的成胶时间的3～4倍,且成胶过程分3个阶段,即压力上升阶段、压力波动上升阶段和压力稳定阶段。多孔介质中静态成胶后水驱存在突破压力峰值,且静态成胶后水驱稳定压力明显比动态成胶后水驱稳定压力高。在一定渗透率范围(4～8μm2)内,岩心渗透率的变化对疏水缔合聚合物/Cr3+冻胶的动态成胶没有影响;注入速度对动态成胶有着重要的影响,随着注入速度的增加,动态成胶过程中形成的疏水缔合聚合物/Cr3+冻胶体系粘度降低。

表面活性剂和碱对Cr^(3+)聚丙烯酰胺凝胶成胶效果的影响及作用机理

在三元(或二元)复合驱过程中,调剖剂不可避免与表面活性剂和碱接触,因此碱和表面活性剂的性能可能会对调剖剂的性能造成影响。室内采用黏度计、动态光散射仪、扫描电镜和驱油实验装置,研究了碳酸钠、石油磺酸盐和脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚对Cr^(3+)聚合物凝胶调剖剂的黏度、分子聚集体尺寸、分子聚集体形态和调剖效果的影响。结果表明,石油磺酸盐和脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚对Cr^(3+)聚丙烯酰胺凝胶的黏度和分子聚集体尺寸几乎不影响;而Na_2CO_3的加入使Cr^(3+)聚合物凝胶不成胶,且Cr^(3+)聚丙烯酰胺凝胶成胶后加入Na_2CO_3会发生破胶现象,分子聚集体尺寸大幅下降,聚集体形态从大的团块状变成小的团块状,驱油过程中封堵效果明显变差。进一步分析发现,在碱性条件下,Cr^(3+)聚丙烯酰胺凝胶难以发生交联反应,即使发生了交联也会发生解交联。

影响络合铬冻胶成冻因素研究

络合铬冻胶在深部堵水、深部调驱等方面有重要应用前景。本文针对由部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与络合铬(醋酸铬与乳酸铬复配形成铬的多核羟桥络离子)交联而成的络合铬冻胶,采用黏度法和突破真空度法研究了HPAM质量分数(0.1%～0.4%)、交联剂质量分数(0.1%～0.4%)、pH值(5～8)、温度(40～80℃)等因素对络合铬冻胶的成冻时间和冻胶强度的影响。结果表明,随着温度升高,冻胶的成冻时间(包括初冻时间和终冻时间)缩短,冻胶强度增加,当高于60℃时,成冻时间缩短更为明显。HPAM和交联剂的质量分数越大,成冻时间越短。当体系pH=7.0时成冻时间最短,体系呈弱酸性或弱碱性时成冻时间均会延长,且弱酸性时比弱碱性时成冻快,pH值对冻胶强度影响不大。络合铬冻胶的成冻时间与冻胶强度的关系符合常规冻胶所遵循的规律,即成冻时间越短,冻胶的强度则越高。

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。

沈84-安12块调剖剂与驱油剂配伍性实验研究

针对辽河油区沈84块储层非均质性特征、储层物性和流体性质特点,运用室内实验方法与物理模拟手段,考察了Cr3+对二元复合体系粘度、界面张力和阻力系数等特性的影响,其目的是评价Cr3+聚合物凝胶与二元复合体系配伍性以及Cr3+在改善二元复合体系性能方面作用。结果表明,Cr3+的加入对二元复合体系粘度和界面张力影响不大,但阻力系数和残余阻力系数却明显增加。这不仅显示出Cr3+聚合物凝胶与二元复合体系间良好的配伍性,还表明Cr3+可以使聚合物溶液在沈84块油田地质条件下形成"分子内"交联体系。该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,对改善二元复合体系增油效果具有重要意义。

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。

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。

海上油田速溶聚合物调驱体系室内实验研究

针对目前渤海油田传统调驱体系中聚合物溶解速度慢、调驱设备占用空间大的现状,优选出适合渤海Q油田的速溶聚合物调驱体系配方,并考察了速溶聚合物P03与有机铬交联剂GD的成胶性能、调驱体系的耐温抗盐性及长期稳定性。室内实验结果表明:速溶聚合物P03在溶解时间15 min时黏度释放达80%以上;当P03/GD=(800 mg/L^1 500 mg/L)/(600 mg/L^1 000 mg/L)时,速溶调驱体系具有良好的成胶性能和长期稳定性能;SEM扫描电镜测试表明,速溶调驱体系溶液中存在明显的三维网络聚集体结构。速溶调驱体系的研究有望解决传统聚合物溶解速度慢、占用空间大的不足,可以简化调驱设备,节省海上平台空间。

Cr^(3+)离子掺杂对M型锶铁氧体纳米晶粒结构与磁性的影响

采用溶胶-凝胶(sol-gel)方法制备了M型锶铁氧体SrFe12-xCrxO19(x=0~1)纳米晶材料,利用X射线衍射(XRD)分析样品的晶体结构和相变过程,采用振动样品磁强计(VSM)测量样品的磁性能。结果表明,x≤0.4时,比饱和磁化强度σs变化不大,x>0.4后,σs单调下降,而矫顽力Hc在x<0.5的范围内单调降低,这对用作高密度磁记录材料是非常有利的。此外,还研究了Cr掺杂对Hopkinson效应的影响。

铬离子表面改性锂离子阴极材料LiMn_2O_4及对其性能影响研究

锰酸锂(LiMn2O4)作为正极材料,具有良好的循环性能、较高的容量、较低的价格以及绿色环保等特性.因此,近年来成为电池研究的热点。但该材料高温性能不佳成为制约其广泛应用的主要瓶颈。本研究中,采用铬离子对其表面进行改性,并通过X-射线衍射、扫描电镜(SEM)、充放电循环测试对合成产物的组成、结构、形貌和电化学性能进行表征,进而研究影响产品的高温性能的主要因素,并筛选出较为合适的改性条件以提高锂电池正极材料LiMn2O4的电化学性能。

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。

高温高矿化度油藏聚合物调驱技术研究

江苏油田具有高温、高矿化度和非均质性严重等特征,目前油田已处于特高含水开发阶段中后期,迫切需要采取进一步提高原油采收率的技术措施。近年来,随着Cr3+/HPAM凝胶调驱技术的日益成熟,开发出适合高温、高矿化度油藏的Cr3+/HPAM凝胶,已具备了物质和技术基础。针对江苏油田开发的实际需求,利用仪器检测和现代物理模拟方法,对适合江苏油田流体性质和油藏特征的Cr3+/HPAM凝胶配方进行了筛选,并对凝胶在多孔介质内的流动特性和调驱效果进行了实验研究。结果表明,聚铬比、聚合物质量浓度和岩心渗透率是影响凝胶注入的主要因素,"调剖+聚合物驱"要比单一的聚合物驱增油效果好。

低渗透油藏液流转向剂传输运移能力与驱油效率

大庆头台油田源13西块PI组油层为处于高含水开发期的低渗透油藏,亟待扩大低渗透层波及体积。以高分子材料学、物理化学和油藏工程等理论为指导,以化学分析、仪器检测和物理模拟等为技术手段,以多测压点长岩心各个区间的压差和驱油效率为评价指标,以目标油藏的储层和流体为模拟对象,开展了深部液流转向剂传输运移能力和驱油效率物理模拟实验。结果表明:在聚合物浓度相同条件下,与聚合物溶液相比较,Cr^(3+)聚合物凝胶在储层岩心内传输运移能力较差,但二者差异并不明显;随岩心渗透率减小,转向剂传输运移能力变差;当渗透率小于100×10^(-3)μm^2后,转向剂传输运移能力和驱油效率都明显减小;在聚合物相对分子质量和质量浓度相同条件下,与聚合物溶液比较,Cr^(3+)聚合物凝胶驱油效率较高,技术经济效果较好。

大庆头台低渗透油藏液流转向剂筛选及其增油效果评价

大庆头台油田源13西块PI组油层为低渗油藏,目前已经处于高含水开发期。为进一步通过深部液流转向措施扩大中低渗透层波及体积,以目标油藏储层和流体为模拟对象,以阻力系数、残余阻力系数和采收率为评价指标,开展了深部液流转向剂筛选及其增油效果评价实验研究。结果表明:与目标油藏储层相适应的聚合物相对分子质量不大于800×10~4,聚合物质量浓度不大于900 mg/L,交联剂中聚合物与Cr^(3+)聚合物凝胶的质量浓度比为(180~270)∶1;在相对分子质量和质量浓度相同条件下,与聚合物溶液相比,Cr^(3+)聚合物凝胶不仅阻力系数和残余阻力系数较大,而且残余阻力系数大于阻力系数,表现出优良的液流转向增油效果;随着聚合物凝胶段塞尺寸增加,调驱采收率增大但增幅逐渐减小,适宜段塞尺寸为0.1~0.15 PV。

Cr^(3+)掺杂锰酸锂薄膜电极的溶胶凝胶制备方法

以锂、锰和铬的硝酸盐为原料,乙二醇为溶剂,采用Sol-gel方法在SUS304不锈钢表面制备了Cr^(3+)掺杂的锰酸锂正极薄膜。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、循环伏安、交流阻抗及恒电流充放电测试等方法对薄膜结构及电化学性能进行了表征分析,并探索Cr^(3+)掺杂对锰酸锂循环性的影响。研究结果表明,在电压3.2~4.3V、测试电流0.1mA/cm^2的条件下,由于晶体结构的稳定性得到提高,LiCr_(0.2)Mn_(1.8)O_4薄膜表现出良好的循环稳定性,在25℃和55℃条件下600圈后其容量保持率分别为84%和83%,而在与本实验相同条件下未掺杂LiMn_2O_4(LMO)薄膜的容量保持率仅为54%和39%。通过该溶胶凝胶技术制备的薄膜电极可应用于微电子领域薄膜电池或全固态电池。

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。

渤海D油田剖面反转综合治理技术研究

为解决渤海D油田实施弱凝胶调驱后出现的剖面反转及优势窜流通道问题,抑制含水回升,从剖面反转形成机理及交替注入延缓剖面反转进程机理出发,以D油田油藏及地质特征为基础,借助物理模拟和数值模拟研究方法,选用调驱效果较好的Cr3+聚合物凝胶作为调驱剂,开展D油田剖面反转综合治理技术探索。研究结果表明:采用Cr^3+聚合物凝胶与水交替的方式进行开发可得到较高的采收率;从技术、经济角度考虑,聚水交替注入体积比选用(4~6)∶1;采用最终采收率增幅较高的“解堵、调剖、堵水、Cr^3+聚合物调驱剂与水交替注入”的综合治理技术,可更好地改善吸液剖面反转现象,更大程度释放油田潜能。

交联羧甲基葡甘聚糖凝胶对Cr^(3+)的吸附性能

研究了新型吸附材料交联羧甲基葡甘聚糖凝胶对Cr3+的吸附特性,分别考察了时间、pH、温度、Cr3+的浓度对交联羧甲基葡甘聚糖凝胶吸附Cr3+的影响,并利用红外光谱表征了交联羧甲基葡甘聚糖凝胶-Cr3+的结构.结果表明:交联羧甲基葡甘聚糖对Cr3+的吸附在10h基本达到平衡;pH和温度对交联羧甲基葡甘聚糖凝胶吸附Cr3+有明显的影响;Cr3+的吸附量在pH6.00达最大值;在25～45℃范围内,随温度的升高,Cr3+的吸附量逐渐升高而趋于饱和;45℃下,在HAc-NaAc介质中,当Cr3+的质量浓度为240mg/L,pH6.0时,吸附容量达到97.5mg/g.