王久波

[關(guān)鍵字]：抗溫性;聚合物;凝膠;蒸汽驅(qū)

引 言

如今，我國(guó)各大油田逐漸進(jìn)入了高含水開(kāi)發(fā)期，在采收率逐日降低的情況下采用三次采油手段來(lái)提高原油采收率，蒸汽驅(qū)是很受歡迎的三次采油方式。但是在蒸汽驅(qū)過(guò)程中往往存在蒸汽氣竄等現(xiàn)象，使得蒸汽只能驅(qū)出高滲透層的原油，波及效率低。本論文討論聚合物凝膠體系調(diào)剖，采用聚丙烯酰胺類(lèi)材料為研究基礎(chǔ)，但聚丙烯酰胺在穩(wěn)定性、抗溫、抗鹽和有效期等方面稍有欠缺，因此限制了其使用范圍。因此，如何提高聚合物凝膠體系抗溫性能成為了廣大學(xué)者研究的重要課題。本文合成了三種聚合物，并對(duì)其水溶液的性質(zhì)和凝膠體系進(jìn)行了評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本論文合成的改性聚合物1凝膠體系具有良好的性能，能夠在一定程度上滿(mǎn)足油田蒸汽驅(qū)調(diào)剖的需要，具有不錯(cuò)的應(yīng)用前景。

一、研究背景

在油田的石油開(kāi)采中，蒸汽驅(qū)技術(shù)也存在著很多問(wèn)題。出現(xiàn)蒸汽超覆現(xiàn)象、蒸汽氣竄現(xiàn)象等，所以我們采取化學(xué)調(diào)剖措施將聚合物凝膠體系溶液注入儲(chǔ)集層，在一定的時(shí)間內(nèi)形成具有高強(qiáng)度的凝膠[1]。然而有些油藏條件非?？量?，比如高溫油藏，要求聚合物凝膠需要具有較高的耐溫性才能發(fā)揮其重要作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提高采收率。

國(guó)內(nèi)外進(jìn)行很多的實(shí)驗(yàn)研究，但仍存在成膠時(shí)間短、穩(wěn)定性能差、抗高溫性能差、成本高等缺點(diǎn)。故我們需要針對(duì)這幾種缺點(diǎn)再進(jìn)行配比實(shí)驗(yàn)，調(diào)整聚合物凝膠的濃度、礦化度、單體濃度值等到最佳狀態(tài)以提高聚合物凝膠體系性能?？垢邷鼐酆衔锬z將越來(lái)越受到廣泛的重視和研究，并將得到迅速的發(fā)展。

二、聚合物的性能評(píng)價(jià)

聚合物是影響聚合物交聯(lián)體系的關(guān)鍵因素。不同類(lèi)型聚合物成膠后的穩(wěn)定性以及溶液粘度均不同，聚合物1（HPAM）面臨一大難題，即耐溫性差，難以滿(mǎn)足高溫型油藏驅(qū)油的需要[2]，因而本論文通過(guò)評(píng)價(jià)對(duì)比聚合物1（HPAM）、改性聚合物1和改性聚合物2三種聚合物的增黏性、抗剪切性以及抗溫性，優(yōu)選出最佳的一種來(lái)作為聚合物凝膠體系的主劑。

（一）抗剪切性

分別將200ml各濃度聚合物溶液放入攪拌器中，在室溫下以 3000r/min 的轉(zhuǎn)速機(jī)械剪切不同時(shí)間（30s、1min、2min、3min、5min），不同濃度聚合物溶液粘度隨剪切時(shí)間得到以下數(shù)據(jù)：

聚合物1在剪切5min之后粘度保留率為69.38%;改性聚合物1為96.36%;改性聚合物2為50.96%，粘度保留率過(guò)低。則當(dāng)濃度為0.4%時(shí)改性聚合物1的抗剪切能力較強(qiáng)。

（二）黏溫

分別配濃度為0.4%的三種聚合物溶液各100ml做粘溫實(shí)驗(yàn)，得到下圖：

改性聚合物2的粘度在75℃左右急劇下降，粘度保留率極低，不適用于高溫儲(chǔ)層;改性聚合物1隨溫度升高粘度有所下降，當(dāng)溫度達(dá)到70℃左右時(shí)，由于水蒸發(fā)導(dǎo)致粘度劇增，故舍棄數(shù)據(jù)，對(duì)比前段來(lái)看，改性聚合物1粘度保留率為32.9%;聚合物1升溫過(guò)程中隨溫度升高粘度下降，粘度保留率為53.83%，粘度保留率中等。根據(jù)粘溫測(cè)試結(jié)果，聚合物1抗高溫效果最好，但想要達(dá)到理想效果還是有所欠缺。

三、聚合物凝膠體系性能評(píng)價(jià)

（一）聚合物凝膠體系制備

聚合物凝膠體系是一定濃度的聚合物溶液中加入一定濃度的主劑、交聯(lián)劑和引發(fā)劑形成母液后，在一定的溫度和時(shí)間內(nèi)形成的凝膠體系，適合封堵高滲透層[3]。聚合物調(diào)剖由于分子鏈上不僅有陰陽(yáng)離子，還有非極性基團(tuán)，因此有較好的成膠性和抗剪切性等[4]。主劑在聚合物1、改性聚合物1和改性聚合物2中選擇，交聯(lián)劑選用N-N亞甲基雙丙烯酰胺（MBA），引發(fā)劑選用過(guò)硫酸銨。

（二）聚合物凝膠體系的成膠性能評(píng)價(jià)

本論文主要針對(duì)抗溫性來(lái)評(píng)價(jià)聚合物凝膠體系性能。

將燒杯密封好放入60℃烘箱中準(zhǔn)備成膠。期間觀察成膠狀態(tài)。成膠后將體系降至常溫狀態(tài)，取六個(gè)樣品放入樣品瓶中，分別放入80℃、100℃、120℃烘箱中。得到以下數(shù)據(jù)：

在80℃情況下，各個(gè)樣品的質(zhì)量保留率分別為65.19%、95.54%、62.5%、89.31%、73.19%和50.68%。其中，樣品2和樣品4保水效果更好，即單體濃度為20%的聚合物1凝膠體系和改性聚合物1凝膠體系更耐高溫。

在100℃情況下，各聚合物縮水老化嚴(yán)重，均不適合在100℃左右地層中使用。

由于120℃下，六個(gè)樣品中凝膠縮水后沒(méi)有彈性，變成粘度極強(qiáng)的膏狀，因此這三種聚合物凝膠體系均不能抗120℃高溫。

四、物理模擬實(shí)驗(yàn)

根據(jù)三種聚合物的綜合性能，選用聚合物1和改性聚合物1的凝膠體系模擬油田巖心在90℃高溫進(jìn)行物理模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析：

25分鐘左右注入聚合物凝膠溶液，靜置5h等待成膠，再注入蒸汽驅(qū)油。從圖表中可以觀察到，在0-25分鐘，已經(jīng)形成了穩(wěn)定的蒸汽氣竄通道且達(dá)到蒸汽驅(qū)經(jīng)濟(jì)極限，聚合物凝膠成膠后再注入蒸汽，出口壓力劇增，含水率下降，累積采收率繼續(xù)上升，說(shuō)明聚合物凝膠體系有效地改善了蒸汽波及效率，提高蒸汽驅(qū)油效率。

對(duì)比而言，改性聚合物1的效果略?xún)?yōu)于聚合物1，有效進(jìn)入高滲透層進(jìn)行封堵，也有效提高了波及效率，進(jìn)而提升驅(qū)油效率。

結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)聚合物1、改性聚合物1和改性聚合物2的研究，得到以下結(jié)論：改性聚合物1具有較強(qiáng)的抗剪切能力，改性聚合物2增黏性強(qiáng)，但抗剪切能力和抗溫性都非常弱;單體濃度高的聚合物凝膠體系抗溫性能較好;在80℃高溫情況下，聚合物1凝膠體系和改性聚合物1凝膠體系耐溫性良好，但在100℃左右耐溫性一般，三種聚合物凝膠體系均不可抗100℃以上的高溫地層;綜合來(lái)看，改性聚合物1驅(qū)油效果最好。

本文研究的三種聚合物中，改性聚合物1凝膠體系具有良好的封堵作用，可以有效地提高波及效率，防止蒸汽氣竄、波及效率低等缺點(diǎn)，耐溫性一般，在溫度不超過(guò)100℃的情況下，具有良好的提高采收率效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚同玉.耐溫耐鹽聚合物優(yōu)選實(shí)驗(yàn)研究[J].內(nèi)蒙古石油化工，2018，44（04）：4-5.

[2]張艷芳. HPAM/酚醛有機(jī)交聯(lián)體系的成膠性能、流變行為及動(dòng)態(tài)性能研究[D].四川大學(xué)，2007.

[3]孫文.聚合物調(diào)剖機(jī)理及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J].化學(xué)工程師，2018，32（08）：60-63.

[4]李學(xué)耕，王釩，宋國(guó)強(qiáng)，張灝，王忱.N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺的合成研究[J].精細(xì)石油化工，1996（06）：47-49.