油田注聚后聚电解质复合技术进一步提高采收率研究

论文摘要

油田注聚后油藏中滞留大量聚合物，本文综合分析了注聚后滞留聚合物对油藏物性的影响和剩余油分布的特点，认为注聚后转后续水驱时油藏渗透率级差变大、窜流严重，而且油藏中滞留了大量聚合物（阴聚电解质）未发挥驱油作用，因此提出注入阳离子聚电解质使其交联地下带负电的滞留聚合物的聚电解质复合技术。 注聚后聚电解质复合技术是以水溶液为传递介质，注入的阳离子聚电解质与地下滞留聚合物（阴离子聚电解质）通过分子间库仑力相互作用发生缔合，形成均相增粘的聚电解质复合溶液，用于封堵滞留聚合物浓度较高的高渗透层，迫使后续注入水进入中、低渗透层，扩大后续水驱波及体积，从而达到滞留聚合物的再利用和提高注聚后后续水驱的开发效果，该技术为油田注聚后进一步提高采收率有着重要意义。 ①本文采用低温二次引发聚合的方法，以AM、DMDAAC／DAC、NAM为原料，采用正交设计法确定了最佳的合成条件，得到两种低阳离子度的阳聚电解质产品。产品P（AM-DMDAAC-NAM）的相对分子质量为0.58×107，阳离子度为6.14％（mol），水解度为3.5％，性能优良、稳定性好；而产品P（AM-DAC-NAM）的相对分子质量高，但只能在pH≤4的溶液中稳定存在，因此P（AM-DAC-NAM）不能在油藏环境中使用。 ②P（DMDAAC-AM-NAM）与HPAM复配时，通过表观粘度的变化发现：阳离子度CD≤6.14％（mol）的阳聚电解质能够与HPAM（HD=25～28％）形成均匀稳定增稠的复合物溶液；阳离子度CD≥12.06％（mol）的阳聚电解质遇到HPAM即生成沉淀；但在SDS与NaCl混合溶剂中，NaCl屏蔽了复合物中的静电引力，削弱了正、负电荷之间的库仑作用力，可以阻碍聚电解质复合物沉淀的生成，SDS的离解和疏水作用也可以使聚电解质复合物沉淀溶解。 ③P（DMDAAC-AM-NAM）与SDS复配时发现：SDS在低于临界聚沉浓度（CAC）的一个较窄范围内，P（DMDAAC-AM-NAM）／SDS大分子复合物能够保持分散溶解状态，体系的表观粘度升高，并且具有较好的稳定性和抗剪切稀释能力。因此，我们得到P（DMDAAC-AM-NAM）与SDS最佳配比的阳聚电解质共混剂体系配方CFZ-300。 ④对CFZ-300进行室内评价发现：CFZ-300溶液在不同pH值和温度下都稳定存在，高温下表现出反聚电解质的增稠特点，而且CFZ-300与HPAM在盐水中可任意比例复合，在静电作用下发生交联得到性能良好的均匀增稠复合液；注聚后CFZ-300与滞留聚合物作用可进一步提高采收率，达到滞留聚合物的再利用。 ⑤通过电镜分析发现：CFZ-300与HPAM交联后，生成空间网状结构的均相增粘复

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本文的目的与意义
• 1.2 聚合物驱后IOR技术的研究现状
• 1.2.1 聚合物驱后滞留聚合物的研究现状
• 1.2.2 聚合物驱后油藏物性变化的研究现状
• 1.2.3 聚合物驱后剩余油分布的研究现状
• 1.2.4 聚合物驱后IOR方法的研究现状
• 1.3 聚电解质复合技术的提出与发展概况
• 1.3.1 电解质与HPAM的相互作用
• 1.3.2 分子间具有特殊相互作用的聚合物
• 1.3.3 阴阳离子聚电解质复合技术的提出
• 1.3.4 阳离子聚电解质的应用研究现状
• 1.3.5 阳聚电解质与表面活性剂的相互作用
• 1.4 本文技术路线和技术关键
• 1.4.1 技术路线
• 1.4.2 技术关键
• 1.5 本文的主要工作内容
• 1.6 主要成果和创新点
• 2 阳离子聚电解质的合成
• 2.1 概述
• 2.1.1 阳离子单体的发展状况
• 2.1.2 阳离子聚电解质合成的发展状况
• 2.2 反应体系的选择
• 2.2.1 阳离子单体的选择
• 2.2.2 自交联单体的选择
• 2.2.3 引发体系的选择
• 2.3 反应机理
• 2.3.1 链引发反应
• 2.3.2 链增长反应
• 2.3.3 链终止反应
• 2.3.4 链转移反应
• 2.3.5 共聚合反应历程
• 2.4 实验内容
• 2.4.1 实验仪器与药品
• 2.4.2 聚合方法与步骤
• 2.4.3 产品测试与表征
• 2.5 实验结果及分析
• 2.5.1 引发剂用量对共聚合的影响
• 2.5.2 辅助引发剂用量对共聚合的影响
• 2.5.3 单体浓度对共聚合的影响
• 2.5.4 单体配比对共聚合的影响
• 2.5.5 pH值对共聚合的影响
• 2.5.6 温度对共聚合的影响
• 4EDTA对共聚合的影响'>2.5.7 Na₄EDTA对共聚合的影响
• 2.5.8 尿素对共聚合的影响
• 2.5.9 碳酸钠水解对溶解性的影响
• 2.5.10 正交试验
• 2.6 结构分析鉴定
• 2.6.1 红外光谱图分析
• 2.6.2 核磁共振氢谱图分析
• 2.6.3 阳离子聚电解质的结构
• 2.7 本章小结
• 3 阳聚电解质与HPAM及表活剂的相互作用
• 3.1 阳聚电解质与HPAM的相互作用
• 3.1.1 阳聚电解质与HPAM的聚沉实验
• 3.1.2 聚电解质间相互作用的理论模型
• 3.1.3 聚电解质复合物在表活剂溶液中的溶解实验
• 3.1.4 聚电解质复合物在表活剂溶液中溶解的理论模型
• 3.2 阳聚电解质与表活剂的相互作用
• 3.2.1 阳聚电解质与SDS的临界聚沉实验
• 3.2.2 阳聚电解质与SDS相互作用的理论模型
• 3.2.3 阳聚电解质与SDS复合液的性能
• 3.2.4 阳聚电解质共混剂CFZ-300的制备
• 3.3 阳聚电解质共混剂CFZ-300与HPAM复合的增粘作用
• 3.3.1 CFZ-300与HPAM复配比例的影响
• 3.3.2 聚电解质复合溶液的抗温性
• 3.3.3 聚电解质复合溶液的抗盐性
• 3.4 本章小结
• 4 阳聚电解质共混剂CFZ-300的室内评价
• 4.1 阳聚电解质共混剂CFZ-300溶液的界面特性
• 4.1.1 CFZ-300溶液的表面润湿性
• 4.1.2 CFZ-300溶液的表面张力测定
• 4.1.3 CFZ-300溶液的表观粘度和界面张力测定
• 4.2 阳聚电解质共混剂CFZ-300溶液的稳定性
• 4.2.1 老化温度对CFZ-300溶液粘度的影响
• 4.2.2 溶解氧对CFZ-300降解的影响
• 4.2.3 pH值对CFZ-300降解的影响
• 4.3 阳聚电解质共混剂CFZ-300在多孔介质中的流动特性
• 4.3.1 CFZ-300溶液的吸附特性
• 4.3.2 注聚合物后CFZ-300驱进一步提高采收率效果
• 4.4 本章小结
• 5 阳聚电解质共混剂CFZ-300的驱油机理探讨
• 5.1 CFZ-300的吸附沉积机理
• 5.1.1 CFZ-300降低岩石表面粘附力
• 5.1.2 CFZ-300改变岩石表面润湿性
• 5.1.3 CFZ-300的附加流动阻力
• 5.2 CFZ-300与HPAM的交联机理
• 5.2.1 交联后体系粘度增加
• 5.2.2 交联前后电镜图片分析
• 5.3 微观驱替实验
• 5.3.1 实验仪器及流程
• 5.3.2 实验现象及机理分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 博士期间发表的论文
• 附录B 阳离子度的测定
• 答辩委员会