高分子量缔合聚合物与聚丙烯酰胺岩心剪切稳定性对比
发布时间：2021-07-28 18:00
研究了高分子量缔合聚合物（HAWSP）和聚丙烯酰胺（HPAM）溶液的岩心剪切黏度及分子量稳定性,考察了注入速度、剪切次数及岩心渗透率对剪切稳定性的影响。实验结果表明,随着注入速度的增加,HAWSP聚合物溶液剪切后黏度呈"先平稳后下降"的两段式特征,而HPAM溶液剪切后黏度则单调下降;HAWSP聚合物经一次剪切后黏度及分子量即趋于稳定,而HPAM则需多次岩心剪切后才趋于稳定;高速岩心剪切时聚合物分子量保留率与岩心渗透率大小密切有关,渗透率越高,分子量保留率越大;在渗透率和注入速度相同时,HAWSP表现出更好的剪切稳定性。
【文章来源】：石油化工. 2020,49(10)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
岩心剪切流程
对两种不同分子结构的聚合物溶液的表观黏度进行测定，考察了聚合物分子结构差异对聚合物体系黏度的影响，结果见图2。从图2可看出，在聚合物质量浓度低于1 750 mg/L时，HAWSP与HPAM表观黏度均随体系质量浓度的增加而增加，而当体系质量浓度大于1 750 mg/L时，HAWSP表观黏度急剧上升，HPAM表观黏度则继续表现出随聚合物质量浓度的增大呈线性缓慢增加的趋势。分子量确定的条件下，HPAM表观黏度主要与聚合物浓度相关，HAWSP在HPAM的基础上引入了疏水基团，水溶液中聚合物分子由于疏水作用而发生聚集，从而使大分子链产生分子内和分子间缔合效应。当HAWSP浓度低于临界浓度（CAC）时，聚合物分子缔合效应主要以分子内缔合为主，而当HAWSP浓度高于CAC时，大分子链分子缔合效应以分子间缔合为主，最终形成超分子结构-动态物理交联网络，流体力学体积大幅增加，最终表现为表观黏度的大幅度升高[17-18]。实验结果显示，本研究所选的HAWSP质量浓度拐点在1 750 mg/L左右，因此后续对以分子间缔合为主的2 000 mg/L溶液的岩心剪切稳定性进行研究。2.2 注入速度对聚合物岩心剪切稳定性的影响
将2 000 mg/L的HAWSP和HPAM以不同注入速度（0.5～400 m/d）注入渗透率为2.5μm2的人造岩心，对比岩心剪切前后聚合物黏度变化，得到不同注入速度下不同类型聚合物的岩心剪切特征，结果见图3。从图3可看出，不同注入速度下两种不同类型聚合物表现出不同的岩心剪切特征，随岩心注入速度的增加，HAWSP剪切后黏度呈“先平稳后下降”的两段式特征，而HPAM黏度整体呈单调下降趋势。这与HAWSP和HPAM分子结构的差异性有关，HAWSP在注入速度为0～60 m/d时，分子受岩心剪切破坏较小，被岩心剪切破坏的分子结构由于分子间缔合效应的存在快速重组，黏度快速恢复，HAWSP抗岩心剪切性能良好；当注入速度大于60 m/d时，岩心剪切带来的分子结构破坏速度比黏度恢复速度更快，因此剪切后黏度随注入速度的增加而降低。HPAM黏度主要由分子链长度决定，随注入速度的增加，HPAM受岩心孔隙结构的破坏增大，流出液分子量逐渐降低，因此体系黏度降低。注入速度为400 m/d时HAWSP一次剪切黏度保留率为71.07%，而HPAM仅为38.41%，一次剪切分子量保留率HPAM达到82.09%,HAWSP则为66.90%。两种聚合物剪切黏度、分子量的差异性需要对两种聚合物的高速岩心剪切稳定性进行进一步研究确定。结合现场施工过程中聚合物体系受注入速度影响最大的情况发生在炮眼处[19-20]，为考虑现场施工条件下聚合物体系的抗岩心剪切性能，后续主要对400 m/d注入速度下的多次岩心剪切稳定性进行对比研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]储层动态渗透率的分析与研究[J]. 赵洪绪,林亮. 长江大学学报(自然科学版). 2019(11)
[2]注聚井堵塞问题及解堵增注方法研究[J]. 朱楠楠. 石化技术. 2018(11)
[3]高温高盐油藏聚/表二元驱技术研究与应用[J]. 王伟,张津,张杰,闫云贵. 石油地质与工程. 2018(04)
[4]基于人造岩心模型探究水动力学[J]. 孟秋实. 石化技术. 2018(04)
[5]渤海油田注聚井解堵技术研究与应用[J]. 彭雪飞,冯浦涌,蔡依娜,靳亚军,李学军. 中国石油和化工标准与质量. 2017(22)
[6]国外聚合物驱油技术研究及应用现状[J]. 金亚杰. 非常规油气. 2017(01)
[7]剪切作用对聚合物溶液流体力学半径分布特征的影响研究[J]. 叶仲斌,王星媛,舒政. 化学研究与应用. 2016(09)
[8]化学驱中聚合物水动力学尺寸及最优匹配注入研究[J]. 罗莉涛,廖广志,严文瀚,刘卫东,闫福丽,田浩. 油田化学. 2016(01)
[9]驱油用聚合物在多孔介质中分配特性实验研究[J]. 姜玉芝. 石油地质与工程. 2014(01)
[10]渤海油田驱油用聚合物线团尺寸与岩石孔喉配伍性研究[J]. 姜维东,张健,唐晓东. 油田化学. 2012(04)
硕士论文
[1]聚合物水动力尺寸及注入界限研究[D]. 严文瀚.中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所) 2015
[2]驱油用低分子量聚合物粘度特性及适应性研究[D]. 张帆.大庆石油学院 2010
本文编号：3308376
【文章来源】：石油化工. 2020,49(10)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
岩心剪切流程
对两种不同分子结构的聚合物溶液的表观黏度进行测定，考察了聚合物分子结构差异对聚合物体系黏度的影响，结果见图2。从图2可看出，在聚合物质量浓度低于1 750 mg/L时，HAWSP与HPAM表观黏度均随体系质量浓度的增加而增加，而当体系质量浓度大于1 750 mg/L时，HAWSP表观黏度急剧上升，HPAM表观黏度则继续表现出随聚合物质量浓度的增大呈线性缓慢增加的趋势。分子量确定的条件下，HPAM表观黏度主要与聚合物浓度相关，HAWSP在HPAM的基础上引入了疏水基团，水溶液中聚合物分子由于疏水作用而发生聚集，从而使大分子链产生分子内和分子间缔合效应。当HAWSP浓度低于临界浓度（CAC）时，聚合物分子缔合效应主要以分子内缔合为主，而当HAWSP浓度高于CAC时，大分子链分子缔合效应以分子间缔合为主，最终形成超分子结构-动态物理交联网络，流体力学体积大幅增加，最终表现为表观黏度的大幅度升高[17-18]。实验结果显示，本研究所选的HAWSP质量浓度拐点在1 750 mg/L左右，因此后续对以分子间缔合为主的2 000 mg/L溶液的岩心剪切稳定性进行研究。2.2 注入速度对聚合物岩心剪切稳定性的影响
将2 000 mg/L的HAWSP和HPAM以不同注入速度（0.5～400 m/d）注入渗透率为2.5μm2的人造岩心，对比岩心剪切前后聚合物黏度变化，得到不同注入速度下不同类型聚合物的岩心剪切特征，结果见图3。从图3可看出，不同注入速度下两种不同类型聚合物表现出不同的岩心剪切特征，随岩心注入速度的增加，HAWSP剪切后黏度呈“先平稳后下降”的两段式特征，而HPAM黏度整体呈单调下降趋势。这与HAWSP和HPAM分子结构的差异性有关，HAWSP在注入速度为0～60 m/d时，分子受岩心剪切破坏较小，被岩心剪切破坏的分子结构由于分子间缔合效应的存在快速重组，黏度快速恢复，HAWSP抗岩心剪切性能良好；当注入速度大于60 m/d时，岩心剪切带来的分子结构破坏速度比黏度恢复速度更快，因此剪切后黏度随注入速度的增加而降低。HPAM黏度主要由分子链长度决定，随注入速度的增加，HPAM受岩心孔隙结构的破坏增大，流出液分子量逐渐降低，因此体系黏度降低。注入速度为400 m/d时HAWSP一次剪切黏度保留率为71.07%，而HPAM仅为38.41%，一次剪切分子量保留率HPAM达到82.09%,HAWSP则为66.90%。两种聚合物剪切黏度、分子量的差异性需要对两种聚合物的高速岩心剪切稳定性进行进一步研究确定。结合现场施工过程中聚合物体系受注入速度影响最大的情况发生在炮眼处[19-20]，为考虑现场施工条件下聚合物体系的抗岩心剪切性能，后续主要对400 m/d注入速度下的多次岩心剪切稳定性进行对比研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]储层动态渗透率的分析与研究[J]. 赵洪绪,林亮. 长江大学学报(自然科学版). 2019(11)
[2]注聚井堵塞问题及解堵增注方法研究[J]. 朱楠楠. 石化技术. 2018(11)
[3]高温高盐油藏聚/表二元驱技术研究与应用[J]. 王伟,张津,张杰,闫云贵. 石油地质与工程. 2018(04)
[4]基于人造岩心模型探究水动力学[J]. 孟秋实. 石化技术. 2018(04)
[5]渤海油田注聚井解堵技术研究与应用[J]. 彭雪飞,冯浦涌,蔡依娜,靳亚军,李学军. 中国石油和化工标准与质量. 2017(22)
[6]国外聚合物驱油技术研究及应用现状[J]. 金亚杰. 非常规油气. 2017(01)
[7]剪切作用对聚合物溶液流体力学半径分布特征的影响研究[J]. 叶仲斌,王星媛,舒政. 化学研究与应用. 2016(09)
[8]化学驱中聚合物水动力学尺寸及最优匹配注入研究[J]. 罗莉涛,廖广志,严文瀚,刘卫东,闫福丽,田浩. 油田化学. 2016(01)
[9]驱油用聚合物在多孔介质中分配特性实验研究[J]. 姜玉芝. 石油地质与工程. 2014(01)
[10]渤海油田驱油用聚合物线团尺寸与岩石孔喉配伍性研究[J]. 姜维东,张健,唐晓东. 油田化学. 2012(04)
硕士论文
[1]聚合物水动力尺寸及注入界限研究[D]. 严文瀚.中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所) 2015
[2]驱油用低分子量聚合物粘度特性及适应性研究[D]. 张帆.大庆石油学院 2010
本文编号：3308376
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