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缔合聚合物结构溶液驱油有效性研究

杨怀军  
【摘要】:随着经济的高速发展,中国石油的供给已经出现了严重短缺,2004年的石油(包括成品油)进口量超过1亿吨,以目前中国经济的发展速度,到2010年中国的年石油需求量将超过4亿吨,按目前中国石油的生产形势仅能保证2亿吨的石油产量,石油的缺口将达到2亿吨,为时中国将背上沉重的石油负担。以目前的石油开采技术,仅能采油已动用储量的25—30%,有近70%的原油滞留在地下不能被采出,所以提高原油采收率是中国石油乃至世界石油领域的课题。 水溶性缔合聚合物的高效增粘性和抗温抗盐性已得到普遍认同,是一种有望在提高原油采收率中扮演重要角色的聚合物,但在这种聚合物大规模推广应用前,还有许多问题亟待认识和解决,主要是:缔合聚合物形成的网状结构溶液,其分子结构对其溶液的流变性、粘弹性有何应影响,怎样的分子结构会带来最佳的粘弹效果;缔合聚合物结构溶液与超高分子量聚丙烯酰胺线性聚合物溶液在孔隙介质中的流变特性、粘弹性有何区别;不同结构的缔合聚合物和超高分子量聚丙烯酰胺对驱油效率有何差别,缔合聚合物溶液的粘弹性对驱油效率有多大贡献;网状结构缔合聚合物溶液能否具有良好的注入性,能不能顺利的注入到油层深部;网状结构缔合聚合物溶液将通过注入井炮眼附近地层的高速剪切,网状结还构能不能得到有效的保持,其结构溶液的粘弹性、流变性是否已被改变;经过高速注入剪切后的缔合聚合物溶液,在油层深部低速渗流条件下还能否保持原有的网状结构溶液流变特性,即能不能建立较高的阻力系数和残余阻力系数。 为了解决和认识上述问题,本论文从缔合聚合物结构溶液特点出发,合成了系列不同分子结构的缔合聚合物,研究了这些不同分子结构的缔合聚合物溶液的流变特性,尤其是粘弹性;对比研究了不同分子结构缔合聚合物、高分子抗盐聚丙烯酰胺(KYPAM)在多孔介质中的流变行为;利用微观透明仿真玻璃模型,初步研究观察缔合聚合物结构溶液在多孔介质中的驱替效率;以粘性甘油溶液做参比,初步定量研究和分析了缔合聚合物溶液粘弹性对驱油效率的贡献;研究了缔合聚合物结构溶液与超高分子量聚丙烯酰胺溶液注入特性的差异;模拟炮眼附近地层剪切,对照超高分子量聚丙烯酰胺,研究了缔合聚合物结构溶液抗剪切能力。 本论文运用HAAKE RS600型流变仪进行动态剪切流动实验和稳态剪切流动实验,测定不同分子结构的缔合聚合物溶液及聚丙烯酰胺流变参数:储存模量G′,损耗模量G″和第一法向应力差N_1,用以描述和表征缔合聚合物溶液的流变特性尤其是粘弹特性。采用美国产Berea标准砂岩岩心和人造平面岩心,进行缔合聚合物溶液渗流和驱替实验。通过自主设计仪器,模拟油层中流体流动状态,用微观摄像技术来观察缔合聚合物结构溶液驱替过程。建立了带压筛网系数法来研究和描述缔合聚合物结构溶液的注入特性及与线性超高分子量聚丙烯酰胺溶液的差别。模拟炮眼附近地层高速渗流剪切来研究和描述缔合聚合物结构溶液的抗剪切特性。 研究发现:


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