阴离子支化多糖聚合物及其复合体系的流变性与驱油性能

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目前,我国绝大多数油田处于开发的中后期,石油产量自然递减严重,但实际上仍有近三分之二的原油地质储量残留在储层中,因此各油田均采用了强化驱油技术以提高采收率,稳定油产量,其中以部分水解聚丙烯酰胺(PHPA)为主剂的聚合物驱是应用最广泛的增产措施之一。但近期发现,经PHPA驱替一段时间后,很多油田又出现了产出液含水量急剧上升、油含量急剧下降等问题,如何进一步提高采收率是一个亟待解决的问题。另外,我国各油田都存在储量可观的高盐(矿化度高于20000ppm或20g/L)油藏,由于广泛采用的PHPA驱油体系抗盐能力较差(一般低于10000ppm),这类油藏因缺乏有效的强化采油方法或技术还很少动用,如何实现其有效开采也成为油田开发领域重要的研究课题。研发新型驱油体系是解决PHPA驱后进一步提高采收率和高盐油藏有效开采问题的一个重要途径。PHPA是阴离子柔性直链高分子,抗盐和抗剪切能力较差;而一些多糖类聚合物具有多支化分子结构,分子具有良好的刚性,预期具有较强的抗盐和抗剪切能力,在强化驱油领域有良好的应用前景。为此,本文系统研究了三种多糖类聚合物及其复合物溶液的流变性,包括一种深海中温菌Wangia profunda SM-A87胞外多糖(SM-A87EPS)、黄原胶(XG)和阳离子纤维素(JR400)等,考察了各种因素如pH、电解质和温度等的影响,室内模拟实验评价了其驱油效果,以期加深对聚合物溶液流变性的科学认识,为新型聚合物驱油体系的研发提供科学依据。本论文主要研究内容及结论如下:(1)研究了SM-A87EPS水溶液的流变性,考察了各种因素如浓度、pH、电解质、温度和剪切作用等的影响,探讨了影响机理。发现与PHPA溶液相比,SM-A87EPS溶液具有良好的耐盐性、抗剪切性、pH稳定性和粘弹性等,符合强化驱油体系的性能要求;建立了临界浓度(叠加浓度和交叠浓度)的简便测定方法,得出了SM-A87EPS溶液的临界雷诺数与其浓度间的幂率关系,证明了影响聚合物流体雷诺数和临界雷诺数的根本因素是其粘度等。(2)研究了SM-A87EPS/PHPA氢键复合物溶液的流变性,考察了各种因素如组分比、总浓度、pH和电解质等的影响,探讨了二者间的相互作用机理等。结果表明,二者复合具有降粘效应,总浓度及温度增加时,降粘效应加剧;改变电解质浓度和pH,可出现增粘作用,但效果不明显。(3)研究了XG/JR400静电复合物溶液的稳定性,结果表明随总浓度和组分比的变化,存在两个稳定区和一个絮凝区。在稳定区内,研究了XG/JR400复合体系的流变性,考察了组分比、pH、剪切速率、温度及电解质浓度的影响;发现二者复合可呈现增粘效应,但随剪切作用和电解质浓度的增加,其增粘效果明显降低。XG/JR400复配体系相对于同浓度XG溶液而言,其抗盐、抗剪切及抗温性能都没有得到明显改善,在强化驱油领域中的应用价值不大。(4)采用室内模拟驱油实验技术,评价了SM-A87EPS溶液及SM-A87EPS/PHPA氢键复合体系的驱油效果,发现SM-A87EPS溶液具有良好的驱油能力,特别是在高矿化度盐水中明显优于现场广泛应用的PHPA体系,有望成为高矿化度油藏及PHPA驱后进一步提高采收率的一个新型聚合物驱油体系。
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