低聚合物浓度的胶态分散凝胶由于所用聚合物和交联剂浓度低,大量使用在经济上可行,而且由于采用延迟交联技术,使体系在置入目的地层前具有良好的可泵性,在一定压力下具有可流动性,因而可以实现油层深部调驱。它为三次采油提供了一个新思路、新方法,成为目前国内外油田普遍关注的一个新热点。
中原油田地层条件苛刻,温度高(90℃),矿化度高(ＴＤＳ:1.1×105ｍｇ/Ｌ,其中Ｃａ2+、Ｍｇ2+:3500ｍｇ/Ｌ)。采用普通聚合物的胶态分散凝胶体系不稳定,易产生沉淀、分相。我们利用耐温、抗盐、抗水解的ＡＭＰＳ/ＡＭ聚合物和有机铬交联剂,采用油田注入水在90℃进行了室内恒温老化实验。结果表明,该体系聚合物和交联剂用量少,可以延迟成胶时间24～48ｈ,而且,体系稳定性好,实验90天仍不分相、不沉淀,粘度保持不下降。这为中原油田油层深部调驱提供了可能性。
1 实验内容,
1.1 成胶体系
聚合物:ＡＭＰＳ/ＡＭ二元聚合物,自制,[η]=12.6。
ＨＰＡＭ:大庆产,分子量1380万,ＤＨ=25%。
ＭＯ4000:日本三井氰胺公司产,分子量2400万,ＤＨ=28%。
1285:英国联合胶体公司产,分子量2275万,ＤＨ=24%。
Ｃｒ(Ｌ)3:有机铬交联剂,实验室合成,浓度50%。
溶剂:中原油田注入水,总矿化度1.1×105ｍｇ/Ｌ,盐水主要成分为ＮａＣｌ,其中Ｃａ2+、Ｍｇ2+浓度为3500ｍｇ/Ｌ。
延缓交联剂Ａ,稳定剂Ｂ、Ｃ,均为分析纯。
1.2 实验方法
将配制好的成胶体系放入具塞广口瓶中,静置于恒温90℃烘箱内交联,一定时间之后取出,在Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ(ＲＶＤＶⅡ)粘度计上测定粘度。
2 结果与讨论
在进行条件实验时,固定其它实验条件不变。
2.1 不同聚合物的影响
将ＡＭＰＳ/ＡＭ二元聚合物、ＨＰＡＭ(大庆)、ＭＯ4000、1285四种聚合物分别配制成浓度均为500ｍｇ/Ｌ,交联剂浓度均为90ｍｇ/Ｌ的成胶体系恒温90℃静置于烘箱内成胶。实验结果显示,ＨＰＡＭ(大庆)、ＭＯ4000、1285三种聚合物体系在实验进行到1～3天后出现沉淀或分相等不稳定现象,而ＡＭＰＳ/ＡＭ二元聚合物体系在实验进行到3个月时仍然保持稳定。因此,选定ＡＭＰＳ/ＡＭ二元聚合物作为本实验用聚合物。
2.2 聚合物浓度的影响
将聚合物浓度分别为300、500、700ｍｇ/Ｌ,交联剂浓度均为90ｍｇ/Ｌ的成胶体系静置于90℃烘箱内成胶。实验结果如表1所示。从表中可以看出,聚合物浓度对成胶行为有较大的影响,当聚合物浓度偏低时,体系粘度增加很慢,而聚合物浓度偏高时,体系粘度增加较快,当浓度为500ｍｇ/Ｌ时,体系粘度增加比较满意。聚合物浓度不仅影响成胶速度和凝胶强度,对胶体的稳定性也有很大影响。实验中观察到,聚合物浓度较低时体系不稳定,易产生沉淀。
2.3 交联剂浓度的影响
将交联剂浓度为30、60、90、120ｍｇ/Ｌ,聚合物浓度均为500ｍｇ/Ｌ的成胶体系静置于90℃烘箱内成胶。结果如表2所示。从表中可以看出,交联剂浓度偏低时,体系粘度低且增加很慢,而交联剂浓度偏高时,体系粘度增加很快,但形成的凝胶体系不稳定,容易分相,当浓度为90ｍｇ/Ｌ时,成胶体系比较稳定,粘度比较满意。
2.4 延缓交联剂浓度的影响
实验结果表明,延缓交联剂Ａ浓度偏低时,体系交联和粘度增加较快,形成的凝胶体系不稳定,易分相;当延缓交联剂Ａ浓度偏高时,体系交联过慢,粘度增加很少。当延缓交联剂Ａ浓度为200ｍｇ/Ｌ时,体系比较稳定,能够延缓交联24～48ｈ,成胶粘度比较满意。
2.5 稳定剂浓度对凝胶粘度的影响
为了使体系在高温高盐条件下保持稳定,在体系中添加适当的稳定剂是必须的,实验结果表明,在体系中分别添加200ｍｇ/Ｌ的稳定剂Ｂ、Ｃ能显著地增加体系的稳定性,使体系粘度基本保持不下降。
2.6 ｐＨ值对体系粘度的影响
在成胶条件下,ｐＨ值增大有利于体系的交联和稳定性的增加,这可能是由于以下两方面的原因:第一,Ｃｒ(Ｌ)3与聚合物交联时要先水解为Ｃｒ(Ｈ2Ｏ)3+6,之后,Ｃｒ(Ｈ2Ｏ)3+6再与聚合物羟配聚合成胶。Ｃｒ(ＡＣ)3的水解反应式如下:Ｃｒ(Ｌ)3+6Ｈ2Ｏ→Ｃｒ(Ｈ2Ｏ)3+6碱性条件有利于Ｃｒ3+交联剂的水解,亦即有利于聚合物的交联;第二,碱性条件有利于ＡＭ基团的水解,使其分子中荷电基团增加。而荷电基团增加一方面使分子链伸展,交联反应易于进行,另一方面交联点也可能增加,使体系交联后粘度增大。通过实验,适合本体系的最佳的ｐＨ值为8。
2.7 老化实验
将一定体积的成胶溶液放入具塞广口瓶中,静置于恒温90℃的烘箱内成胶,进行老化实验,定期测试粘度,实验结果见表3,表明该体系耐温抗盐性好,热稳定性好。
3 结论
(1)ＡＭＰＳ/ＡＭ二元聚合物胶态分散凝胶体系具有良好的耐温、抗盐特性。
(2)随着胶态分散凝胶体系中聚合物浓度的增加,成胶速度增加,所成体系的粘度和稳定性增加。
(3)交联剂浓度偏低,体系交联过慢,粘度低,但交联剂浓度偏高,体系粘度增加很快,不利于延缓交联时间,并且形成的胶态分散凝胶体系不稳定,容易分相。
(4)加入适量延缓交联剂可以延缓体系成胶时间24～48ｈ。
(5)为了使体系保持稳定,在体系中需要添加一定量的稳定剂。
(6)90℃条件下3个月老化实验结果表明,胶态分散凝胶体系热稳定性较好,为中原油田油层深部调驱提供了可能性。
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