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疏水缔合聚丙烯酰胺驱油性能研究

发布日期:2015-05-04 15:09:12
疏水缔合聚丙烯酰胺是指聚丙烯酰胺大分子链带有少量疏水基团(客2 mol% )的水溶性聚合 物[~。疏水基团之间通过缔合作用,使得疏水缔合聚丙烯酰胺分子链采收率产生分子内或分子间缔合,在聚 合物溶液中形成许多的疏水微区,因此,疏水缔合聚 丙烯丑胺溶液表现出不同于聚丙烯酰胺溶液的独特 流变性能[1]。当聚合物浓度大于一定值时,聚合物 分子就可以形成可逆的空间网状结构,从而形成超 分子聚集体,增大了聚合物的流体力学体积,显着地 提高溶液的相对黏度。此外,该空间网络结构可以 在剪切的作用下发生缔合,使得聚合物溶液易于通 过多孔介质。由于这些性能,使得疏水缔合聚丙烯 酰胺在油气开采领域得到广泛的关注。目前,大多 数研究更多地关注疏水缔合聚合物合成及流变性 能对其驱油性能研究较少。因此,开展疏水缔 合聚合物的驱油性能研究显得非常重要,其研究结 果将为聚合物驱数值模拟、工程设计及动态预测提 供相关参数及理论指导。
 
本文以组成均匀的疏水缔合丙烯酰胺为研究对 象,在模拟我国主力油藏条件下研究了疏水缔合聚 丙烯酰胺的驱油特性。
 
一、实验部分1.仪器与试剂恒温驱油系统(西南石油大学自制);G5砂芯漏斗(成都科龙)。
 
疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)与聚丙烯酰胺 (PAM)由中科院成都有机化学研究所提供;蒸馏水 (自制);NaCl(成都科龙)。
 
2.实验步骤(1)填砂管填砂,均匀压实,完全密封。
 
(2)用模拟地层水测定填砂管的孔隙体积、孔 隙度和渗透率。
 
(3)配置不同浓度的聚合物溶液。
 
(4)向填砂管中注入模拟原油(煤油与地层油 的混合物),直到填砂管出口端不再有水溢出为止, 然后在模拟地层温度下饱和12 h,制造束缚水,计算 含油饱和度。
 
(5)进行水驱,直到产出液中含水达到98%为 止,计算水驱采收率。
 
(6>进行聚合物驱,注人一定段塞的聚合物溶 液,计算聚合物驱采收率。
 
(7)进行后续水驱,直到产出液中含水达到 98%为止,计算后续水驱采收率[5]。
 
二、结果与讨论1.注入聚合物PV数对驱油性能的影响从表1与表2可以看出,填砂管模拟油层条件 为高渗透率油藏,模拟原始油饱和度为60%左右,单一的水驱采收率为30%左右。
 
表1 HAPAM的驱油性能(45丈)
 
编号<)>/%K/ |im2PVS〇
 
/%EORWF/%EORFF/%EORAPF/%07-12-0131.411.0830.0559.4730.250.530.4707-12-0531.231.0920.1060.2331.131.080.6707-12—0632.641.1240.1564.5129.881.990.8507-12-1430.871.0020.2062.1330.342.480.9407-12-1829.980.9870.3061.2232.013.571,2307-12-2030,93K0320.3561.7231.784.651.4607-12-2331.281.2010.4059.9833.125.891.6807-12-2631.641.2370.4559.3631.476.781.9707-12-2842.421.2240.5063.2133.177.172.0107-12-3030.671.1020.5060.8831.427.072.09注:模拟油藏温度为45t,模拟盐水为8 OXWL NaCl溶液,注 人聚合物浓度为2 000 mg/L,聚合物注人速率为20 ral/h;WF—水驱 油、PF—聚合物驱油、APF—后续水驱油(表2相同)。
 
表2 PAM的驱油性能(45尤)
 
编号小/%K/ (Xm2PVS〇
 
/%EORWF/%EORPF/%EOFW/%07-12-3132.221.1210.0561.1331.770.520.3508 -01 -0431.431.1130.1060.5630.340.880.4408 -01 -0630.761.0250.2062.2332.83L250.5808-01-0831,031.2060.3061.8629.681.980.7508-01-1029.780.9960.4059.7832.523.240.9708-01-1231.461.0830.5061.3431.693.881.16从图1可以看出,注人〇。 1 PV HAPAM溶液, 原油采收率明显增加,说明HAPAM有助于提高原 油采收率;在注人HAPAM溶液0.1 ~0.3PV时,随 着注入HAPAM量的增加,增产幅度下降但仍然能 够提高原油采收率;在注入〇。3~〇。 45 PV时,原油 采收率又急剧升高,此后趋于平缓。而对于PAM, 在注人0.05-0.3 PV时,原油采收率上升幅度明显 低于HAPAM,而在注入0.4 ~ 0.5 PV时,趋于平缓。 可以看出,在矿场应用时,在注入HAPAM 0? 4 ~ 0.45 PV时效果最佳。对于后续水驱油,在注入聚合 物0.4 PV以前,采收率基本呈一直线上升,此后趋 于平缓。同时可以看出,由于HAPAM在多孔介质 中的滞留吸附量大于PAM,使得HAPAM能够长时 间滞留在多孔介质中,能够更好的控制后续水的流 度,使得原油采收率高于PAM。从图2可以看出, 注人聚合物后,填砂管前段的压力明显上升,HA- PAM的上升趋势与其提高采收率的趋势基本一致, 髙于PAM,但是在0? 1PV以前,HAPAM的压力上升 低于PAM。由于HAPAM注人多孔介质中,在注入 量较低的情况下,多孔介质含有大量的盐水,将聚合 物稀释,稀释后的浓度低于CACM,形成分子内缔合 为主,使得聚合物的增黏能力低于PAM,不能有效 地控制多孔介质中溶液的黏度,因此,低注人量下 HAPAM的压力升高不如PAM,采收率差异不大。
 
8「HAPAM-聚合物驱 6 .HAPAM-水驱PAM-聚合物驱 PAM-水驱0 100.10.20.30.40.50.6注入体积/PV图1注入体积对采收率的影响(45D0.4° 0 ' 0.10.20.30.40.5-0.6注入体积/PV图2注入体积对注入压力的影响分析认为,当HAPAM注入量较低时,随着注人 量的增加,采收率增加幅度缓慢的原因是由于注人 的缔合聚合物绝对总量小,注人油层后,由于地层水 对聚合物的稀释作用、聚合物在油层岩石上的吸附 作用,导致驱替段塞聚合物浓度快速变为无效驱替 液;当继续增大注入量时,这种不利的稀释、吸附滞 留影响作用逐渐得到改善或克服,同时,缔合聚合物 驱替液开始进入低渗透层,bbo必博_bbo必博官网_bbo必博娱乐:含油饱和度高的低渗透 层开始产油,因此驱油效果明显变好;当进一步增大 缔合聚合物的注人量,不利的稀释、吸附滞留影响作 用完全得到改善或克服,这时缔合聚合物驱替液进入低渗透率层,但由于大部分原油己经被驱替,因 此,增加的采收率幅度不大。
 
表3 HAPAM的驱油性能(65t)
 
编号<)>/%K/fim2PVS〇
 
/%EORWF/%EORPF/%E〇RAPF/%08 -01 -1430.171.0280.0560.4429.840.480.5308-01-1630.791.1840.1062.3528.760.920.6408-01-1831.641.2240.2061.1128.331.980.8908-01 -2032.211.2720.3060.4729.122.891.1608 -01 -2230.621.0350,4062.4328.654191.4708-01-2430.73L(M60.5062.2229.384.961.84注:模拟油藏温度为65t,模拟盐水为300 00 mg/L lVaCl溶液,注 入聚合物浓度为2 000 mg/L,注人聚合物速率为20 ml/h;WF—水驱 油、PF—聚合物驱油、APF—后续水驱油(表4相同)。
 
表4 PAM的驱油性能(65丈)
 
编号4>/%K/ |im2PVS〇
 
/%E0RWF/%EORPF/%EOR^P/%08-01-2632.661.2360.0563.0128.780.460.5108-01-2831.431.1930.1062.2428.440.730.6208-01 -3031.751.0820*206L7S29.53L020.6108 - 02 - 2032.321.2440.3062.4628.061.760.7208 - 02 - 2230.081.0640.4061.9829.231530.9408 - 02 - 3431.281.1320.5061.8728.142.971.126rHAPAM-聚合物驱 5 ■\PAM-聚合物驱 PAM-水驱人HAPAM后,填砂管前段的压力高于注人PAM,但 是高温高矿化度下的压力低于低温低矿化度下的压 力。整个曲线中,没有大的突变点,说明两类聚合物 没有造成多孔介质的堵塞。
 
从图4可以看出,在实施注人聚合物驱与后续 水驱后,HAPAM的提高采收率的总幅度明显优于 PAM,特别是在注入0.4 ~0.5 PV时,提高采收率约 高出2% ~4%,说明HAPAM驱油性能优于PAM。 而且高温高矿化度下HAPAM的提高采收率能力明 显低于低温低矿化度下的提高采收率能力。
 
2_注入的HAPAM浓度对驱油性能的影响(见表5、表6)
 
表5 45丈的驱油性能编号<l>/%K/ |xm2PVS〇
 
/%EORWF/%EORPF/%EORAPF/%08 -02 - 2631.741.143100062.5929.211.120.9308 -02 - 2832.051.219150061.8628.654.681.6208 -03 -0132.171.289250062.3729.048.522.53注:模拟油藏温度为45X ,模拟盐水为8000mg/L IVaCI溶液,注人 聚合物速率为20ml/h,注人鸶为0.5PV。
 
O11111'00.10.20.30.40.50.6注入体积/PV图3注入体积对采收率的影响(45D从图3可以看出,在高温高矿化度下(表4与表5), 随着HAPAM溶液注入量的增加,原油采收率幅度 直线上升,当聚合物注人量在〇。4 ~〇。 5 PV时,趋于 平缓;而对于PAM,在0.05 ~0.2 PV范围内,采收 率上升不明显,而在0.2 ~〇。4 PV内,上升较为明 显,在0.4-0.5 PV内,趋于平缓。相比之下,HA- PAM比PAM在0. 5 PV时高2%。对于后续水驱, HAPAM比PAM高0? 6%。从图2也可以看出,注表6 65丈的驱油性能编号/%K/ jxm2PVS〇
 
/%EORWF/%E0RPF/%EORjvpp/%08-03-0331.681.194100061.7728.351.540.7708-03-0532.331.265150062.3227.952.271.2208 - 03 - 0730.741.104250061.4229.265.432.13注:模拟油藏温度为65^ ,模拟盐水为30000mg/L MaCl溶液,注人 聚合物速率为20ml/h,注人量为0.5 PV。
 
从图5可以看出,在1 000 ~ 2 000 mg/L范围 内,随着HAPAM浓度的增加,原油(下转第110页}了黏土膨胀压。
 
改性聚乙烯醇防塌剂润滑作用机理:改性聚乙 烯醇防塌剂具有一定极性和低的黏压系数,能在钻 具及套管表面和井壁岩石上产生有效吸附,形成非 .常稳定的具有一定强度的润滑膜,具有较低的摩擦 系数和较强的抗剪切能力,从而大幅度降低钻具与 井壁及套管之间的摩擦,降低钻具旋转扭距和起下 钻阻力。
 
三、结束语通过对聚乙烯醇进行改性,使改性聚乙烯醇具 有更优良的页岩抑制防塌能力,而且没有增黏负效 应。室内实验表明,改性聚乙烯醇防塌剂在防塌性 和润滑性方面表现出很强的优越性,能稳定井壁,降 低钻井事故,提高钻井速度;改性聚乙烯醇防塌剂与 常用处理剂配伍性好,能改善钻井液性能,保护油气层能力强,且无毒易生物降解,对环境影响小,为一 种环保型钻井液用多功能防塌剂,综合性能优良。