低渗透油藏纳微米聚合物微球深部调驱技术应用研究

发布时间：2020-04-09 13:42

【摘要】：聚合物微球具有初始粒径较小、溶胀性能优良、工艺流程简单且封堵能力出色等特点,其在油田深部调驱领域有着较大应用潜力。本研究针对低渗透油藏深部调驱中堵剂应用性能较差等问题,设计合成了一种粒径分布集中、强度较大、溶胀性能适宜、体系有效成份含量较高、调驱性能良好的纳微米聚合物微球。以丙烯酰胺(AM)为单体,白油为分散介质,Span80/Tween80为复合乳化剂,配制了单体水溶液占38.0%,分散相占45.0%,质量比为3:1的Span80/Tween80复合乳化体系占17.0%(分别以体系总质量计)的反相微乳液。以过硫酸铵/亚硫酸氢钠(APS/SHS)氧化还原体系为引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,利用反相微乳液聚合法合成了聚丙烯酰胺微球,并以高转化率和高溶胀倍率为目标,对合成条件进行了优化与选择,确定最优合成条件为:聚合反应引发温度为40℃,引发剂和交联剂加量分别为0.50%、0.40%(以单体质量计),搅拌速率为800 rpm。最终合成的微球体系稳定,转化率较高,达到75%以上,粒径分布较窄,粒径中值(D_(50))为72 nm,在模拟地层水中溶胀24 h的溶胀倍率达到162。为了证明其在低渗透油藏深部调驱应用中的可行性,对聚丙烯酰胺微球的物理性质、形貌特征、结构组成、热稳定性、有效含量、流变性和溶胀性能进行了表征与评价。合成的聚合物微球体系为浅黄色透明液体,在水中完全分散,无絮凝和沉淀,在25℃下的密度和粘度分别为0.962 g/cm~3和1728 mPa·s,形貌表征显示聚合物微球形状规则,球形度完整,单分散性好,粒径分布较窄,约在70 nm左右。在性能测试方面,聚合物微球体系有较高的有效含量,可达20%以上,且具有良好的热稳定性,符合相关使用标准;同时,聚合物微球体系还具有较好的注入性和溶胀性能。进行了室内填砂管调驱实验,实验结果表明聚合物微球可对水流优势通道实现有效封堵,并沿着孔隙吼道不断深入,最终起到深部调驱的作用。对聚合物微球调驱实验的注入参数进行了优化,结果显示其在注入量为0.5 PV,注入浓度为2000 mg/L,注入速度为0.3 mL/min的注入条件下,可以获得更高的采收率。为了进一步提高聚合物微球驱油能力,还对聚合物微球调驱实验的注入工艺进行了优化,结果表明中等质量浓度中等段塞注入工艺兼具高质量浓度短段塞和低质量浓度长段塞两种工艺的优点,为最佳段塞工艺;间歇式注入相比于连续式注入,其作用时间更长、微球利用率更高,为最佳注入方式,使用优化后的注入工艺,可以获得更高的采收率提高效果。
【图文】：

形貌,微球体,形貌,少量分散

表 3-3 聚合物微球物理性质理性质测试结果外观浅黄色透明液体散性能在水中完全分散，无絮状物25℃,g/cm3) 0.9625℃,mPa·s) 1728球显微观察乳液充分分散，然后取少量分散液滴在载玻片上，结果如图 3-1。

形貌,聚合物微球,形貌

图 3-2 聚合物微球扫描电镜(SEM)形貌图由图 3-2 可以看出，在放大 10000 倍的扫描电子显微镜下，，Span80/Tween80 做复化体系合成的聚丙烯酰胺纳米微球完整性和球形度较好，表面光滑，比表面积大大小较为均一，基本在 70 nm 左右。这有利于聚合物微球在油田地下储层孔道中的，可以使微球深入到地下更深层发挥封堵作用，从而提高采收率[76]。2.4 聚合物微球 TEM 分析将聚合物微球用环己烷稀释，并使用超声振荡器分散 15 min，再将分散后的样品到 TEM 专用的铜网上，待干燥后安放在 TEM 样品台上并载入样品室，在透射电微镜下观察其形貌，结果如图 3-3 所示。
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE357.46

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