王立軍 王立輝

摘 要：選取2 500萬(wàn)分子量聚合物，HD-4、HD-5型交聯(lián)劑配制的鉻微凝膠在未剪切的條件下分別對(duì)薩南油田鉻微凝膠體系進(jìn)行靜態(tài)成膠濃度界限進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)表明：聚合物成膠最低濃度在350～400 mg/L，對(duì)應(yīng)交聯(lián)劑成膠最低濃度為80 ～90 mg/L，低濃度的鉻凝膠體系成膠時(shí)間一般在24～36 h之間，成膠后體系粘度會(huì)顯著上升，表明鉻微凝膠體系成膠。

關(guān) 鍵 詞：薩南油田； 鉻微凝膠； 靜態(tài)成膠； 濃度界限

中圖分類號(hào)：TE 357 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2015）07-1465-03

Laboratory Evaluation of Static Gelling Concentration

Limit of Chromium Gel in Sanan Oilfield

WANG Li-jun， WANG Li-hui

（MOE Key Laboratory of EOR， Northeast Petroleum University， Heilongjiang Daqing 163318， China）

Abstract： By selecting polymer with 25 million molecular weight， static gelling concentration limits of Cr3+ gel prepared by HD-4， HD-5， HD-6 cross-linking agent were evaluated respectively under no shear condition in Sanan Oilfield. Experimental results show that minimum gelation concentration of polymer gel is 350 ～ 400 mg/L， while corresponding cross-linking agent concentration is 80 ～90 mg/L. Gelation time of low concentration Cr3+ gel system is 24 ～ 36 h， and then gel system viscosity can rise significantly， which shows Cr3+ micro gel system has become gelatin.

Key words： Sanan oilfield； Chromium micro gel； Static gelation； Concentration limit

薩南開(kāi)發(fā)區(qū)自2003年以來(lái)，共在一類、二類油層不同注聚階段的5個(gè)區(qū)塊上開(kāi)展了鉻微凝膠體系現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及推廣應(yīng)用，均取得了好于普通聚驅(qū)的試驗(yàn)效果，各試驗(yàn)區(qū)也結(jié)合其油層特征，分別量化了鉻微凝膠體系濃度、段塞大小、候凝時(shí)間以及與聚合物段塞的交替參數(shù)。為了使鉻微凝膠驅(qū)油技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中選井選層原則性更強(qiáng)，參數(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，使之形成一套技術(shù)規(guī)范，更好地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或推廣應(yīng)用，所以需要優(yōu)選出鉻微凝膠體系成膠最低濃度界限，在提高采收率的同時(shí)又能達(dá)到節(jié)省化學(xué)劑降低開(kāi)發(fā)成本的目的[1-3]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與設(shè)備

聚合物：大慶助劑廠生產(chǎn)的聚丙烯酰胺，相對(duì)分子

質(zhì)量為2 500萬(wàn)，有效含量為88%。

交聯(lián)劑：北京世通華奧油田化學(xué)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的Cr3+交聯(lián)劑，型號(hào)為HD-4、HD-5，有效含量2.5%，實(shí)驗(yàn)室配制為墨綠色液體。

清水：大慶油田第二采油廠第七作業(yè)區(qū)2#配制站清水。

污水：大慶油田第二采油廠第七作業(yè)區(qū)南三東注入站污水。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：美國(guó)生產(chǎn)的DV-III型Brookfield黏度計(jì)（驅(qū)油體系初始黏度測(cè)定使用零號(hào)轉(zhuǎn)子以及6r/min（除非超量程）的轉(zhuǎn)速），德國(guó)產(chǎn)IKA攪拌器，海安華達(dá)石油儀器有限公司生產(chǎn)恒溫箱，電子天平等[4]。

實(shí)驗(yàn)溫度：45 ℃。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

稱取一定量的2 500萬(wàn)分子量的聚合物溶于清水中，用攪拌器攪拌2 h，放置1 2h以上，形成聚合物母液，當(dāng)配鉻微凝膠體系時(shí)，采用清水配制，污水稀釋的方法，加入污水?dāng)嚢璋胄r(shí)后再加入不同型號(hào)交聯(lián)劑，分別測(cè)定初始、60 h時(shí)體系黏度，對(duì)不同交聯(lián)劑型號(hào)的鉻微凝膠體系在45 ℃下成膠最低濃度界限進(jìn)行室內(nèi)評(píng)價(jià)。

體系濃度以P150 mg/L+Cr20 mg/L為基礎(chǔ)，每次聚合物濃度上調(diào)50 mg/L，或者交聯(lián)劑濃度上調(diào)10 mg/L，經(jīng)過(guò)前期的實(shí)驗(yàn)，得出當(dāng)中分聚合物濃度達(dá)到500 mg/L，交聯(lián)劑濃度達(dá)到90 mg/L時(shí)體系成膠，所以2 500萬(wàn)分子量在這個(gè)濃度時(shí)必然會(huì)成膠。以聚合物500 mg/L+交聯(lián)劑90 mg/L為實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的上限，使聚合物濃度與交聯(lián)劑濃度交叉對(duì)應(yīng)，實(shí)驗(yàn)方案如表1。

表1 實(shí)驗(yàn)方案

Table 1 The experimental scheme

編號(hào) 聚合物濃度/（mg·L-1） 方案編號(hào) 交聯(lián)劑濃度/（mg·L-1）

1 150 1 20

2 200 2 30

3 250 3 40

4 300 4 50

5 350 5 60

6 400 6 70

7 450 7 80

8 500 8 90

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 HD-4型交聯(lián)劑最低成膠濃度界限確定

在鉻微凝膠體系配制初期，粘度曲線隨著聚合物和交聯(lián)劑濃度的增加而緩慢上升，由于此時(shí)體系并未成膠，所以粘度均在10 mPa·s左右，但是隨著候凝時(shí)間的增加，當(dāng)聚合物濃大于300 mg/L，交聯(lián)劑濃度大于等于80 mg/L時(shí)，粘度曲線顯著上升，而其他濃度體系的粘度曲線基本保持不變，認(rèn)為此時(shí)鉻微凝膠體系開(kāi)始成膠，粘度達(dá)到30 mPa·s左右，候凝60 h后檢測(cè)粘度，當(dāng)聚合物濃大于300 mg/L，交聯(lián)劑濃度大于等于80 mg/L時(shí)，粘度曲線繼續(xù)上升，保持穩(wěn)定，并未出現(xiàn)脫水、過(guò)度交聯(lián)粘度下降的情況，所以2 500萬(wàn)分子量配制的鉻微凝膠體系最低成膠聚合物濃度界限350 mg/L，對(duì)應(yīng)交聯(lián)劑最低成膠濃度界限為80 mg/L[5-8]見(jiàn)圖1-2。

圖1 HD-4型交聯(lián)劑初始粘度變化情況

Fig.1 HD-4 crosslinking agent initial viscosity change

圖2 HD-4型交聯(lián)劑60h粘度變化情況

Fig.2 HD-4 crosslinking agent viscosity change in 60 h

2.2 HD-5型交聯(lián)劑最低成膠濃度界限確定

HD-5型交聯(lián)劑，2 500萬(wàn)分子量配制的鉻微凝膠體系初始粘度曲線呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢(shì)，但是總體與HD-4型交聯(lián)劑區(qū)別不明顯，初始粘度基本保持在10 mPa·s左右，聚合物濃度大于350 mg/L，對(duì)應(yīng)交聯(lián)劑濃度大于等于80 mg/L時(shí)，體系粘度曲線顯著上升，明顯區(qū)別于其他濃度體系曲線，最大粘度在40 mPa·s左右，此時(shí)體系開(kāi)始成膠，持續(xù)監(jiān)測(cè)體系粘度達(dá)到60 h時(shí)，交聯(lián)劑濃度為80 mg/L的粘度曲線未能保持穩(wěn)定，出現(xiàn)脫水現(xiàn)象，粘度下降到10 mPa·s以下，所以確定HD-5型交聯(lián)劑成膠最低聚合物濃度為400 mg/L，對(duì)應(yīng)交聯(lián)劑濃度為90 mg/L見(jiàn)圖3-4。

圖3 HD-5型交聯(lián)劑初始粘度變化情況

Fig.3 HD-5 crosslinking agent initial viscosity change

圖4 HD-5型交聯(lián)劑60h粘度變化情況

Fig.4 HD-5 crosslinking agent 60 h viscosity change

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