新型IPNG顆粒表面活性劑組合調驅技術室內研究

新型IPNG顆粒/表面活性劑組合調驅技術室內研究中國石油塔里木油田分公司“油田高含水期深部調剖技術”研討會劉永兵2008年11月二、IPNG的合成

主要內容一、研究目的及意義

三、IPNG顆粒在多孔介質中的運移規(guī)律

四、IPNG顆粒/表活劑組合調驅實驗五、結論第一部分研究目的及意義研究目的克服現(xiàn)有調驅體系的弱點，真正實現(xiàn)長期注水開發(fā)油田深部調驅。研究意義我國大多數(shù)注水開發(fā)油田都已經進入高含水期，調剖堵水措施效果有下降趨勢，進一步提高水驅采收率難度越來越大。IPNG顆粒是一種低強度、高變形能力和高韌性的產品，具有良好的注入性和運移能力，能真正起到油藏深部流體轉向的作用。顆粒在地層中所起的作用是動態(tài)調剖，意味著少量調驅劑通過運移可以起到大劑量處理的效果，因而是一項低廉高效的提高采收率技術。IPNG顆粒能與表面活性劑等驅油體系聯(lián)合使用，既擴大波及體積，又提高驅油效率。

第二部分IPNG的合成原料的選擇PVA分子鏈上帶有大量的羥基(-OH)基團，羥基的極性很強，羥基上的氫與電負性很強的氧原子相連，氫氧鍵是高度極化的，一個羥基上帶有部分正電荷的氫，可以與另一個羥基上帶有部分負電荷的氧相互吸引而形成氫鍵。氫還能與氟、氮等形成氫鍵。PVA的結構與性質第二部分IPNG的合成原料的選擇（1）

PVA的水溶性PVA的結構與性質醇解度50%以下50~66%75~80%87~89%89~90%99%以上溶解性不溶于水溶解度很低溶于冷水不溶于熱水在冷水、熱水中均較快溶解溶于60~70℃的水溶于95℃以上的熱水（2）PVA水溶液的粘度隨著放置時間的延長，PVA水溶液的粘度通常逐漸升高。醇解度為88%的PVA水溶液的粘度是異常穩(wěn)定的，幾乎不隨時間變化。（3）PVA水溶液的穩(wěn)定性

PVA水溶液對氯化鈣、氯化鋅、氫氧化銨以及大多數(shù)無機酸溶液都有很高的容忍度。第二部分IPNG的合成原料的選擇PAM的結構與性質PAM具有絮凝性、增稠性、耐剪切性、降阻性、分散性等寶貴性能。由于其分子結構的主鏈上帶有親水性的酰胺基，PAM容易吸水，吸水速度隨衍生物離子特性的區(qū)別而不同。AM是非離子型單體，鹽對其影響很小，所以PAM凝膠具有優(yōu)良的抗鹽性能。

PAA的結構與性質PAA是一類很重要的水溶性高分子化合物，不僅具有可電離的-COOH基團，而且具有良好的吸水性、生物相容性和低毒性等優(yōu)點。線性PAA含有大量羧基，是一種典型的聚多酸化合物。第二部分IPNG的合成原料的相容性文獻報道：

25.8~29.1(J/cm3)1/2PAM和PAA的溶度參數(shù)可由下式求得：基團Ecoh/((J/cm3)1/2/mol)-CH2-4940>CH-3430-COOH27630>C=O17370-NH212560經計算：26.50(J/cm3)1/2，28.74(J/cm3)1/2。符合“相似相容”的原則。理論上PAM和PAA與PVA是相容性較好的高分子，可以較好地進行共混。第二部分IPNG的合成合成實驗AMAA引發(fā)劑交聯(lián)劑PVA水加熱溶解交聯(lián)劑PVA溶液PVA凝膠聚合交聯(lián)加熱IPN凝膠將PVA配制成一定濃度的水溶液，60℃下將含有交聯(lián)劑和引發(fā)劑的單體AM、AA與PVA溶液混合。然后加入PVA交聯(lián)劑，使PVA交聯(lián)形成網絡結構。最后，再將其置于一定溫度的恒溫箱進行引發(fā)聚合反應，使均勻分散在PVA交聯(lián)網絡中的AM、AA形成交聯(lián)網絡結構。這樣便可制得具有互穿網絡結構的水凝膠。第三部分IPNG顆粒在多孔介質中的運移規(guī)律實驗方法分別選擇粒徑為20目、40目、60目、80目、100目的石英砂按相同的方式填充，讓填砂管接近于均質模型。測量滲透率和孔隙度，計算平均孔喉直徑。向巖心中以相同的注入速率連續(xù)注入一定粒徑的質量濃度為0.1%的IPNG顆粒溶液，觀察各測壓點壓力隨注入量的變化關系。第三部分IPNG顆粒在多孔介質中的運移規(guī)律實驗結果及分析AB段BE段巖心編號砂粒粒徑/μm砂粒粒徑/μm滲透率/μm2孔隙體積/cm3孔隙度/%有效孔隙直徑/μm1#20001500100090064.95205.9342.7483.682#20001500100045050.97203.3342.2074.603#20001500100030031.36202.4142.0158.654#20001500100020020.90200.7341.6648.085#20001500100015015.53197.3040.9541.80

巖心1#巖心2#巖心3#巖心4#巖心5#顆粒1*4.24.76.07.38.4顆粒2*3.23.64.65.66.5顆粒3*2.32.63.34.04.2顆粒4*1.82.12.63.23.7第三部分IPNG顆粒在多孔介質中的運移規(guī)律實驗結果及分析顆粒溶液編號巖心1#巖心2#巖心3#巖心4#巖心5#運移情況B點壓力運移情況B點壓力運移情況B點壓力運移情況B點壓力運移情況B點壓力1*破碎通過4.17破碎通過6.86破碎通過8.28堵塞＞30堵塞＞302*順利通過1.99順利通過2.53破碎通過5.71破碎通過6.98堵塞＞303*順利通過1.18順利通過1.42順利通過2.37順利通過3.04破碎通過7.034*順利通過0.54順利通過0.69順利通過1.12順利通過1.68順利通過2.26第三部分IPNG顆粒在多孔介質中的運移規(guī)律實驗結果及分析（1）順利通過模式：顆粒粒徑/孔喉在1.8～4.0范圍內。在凝膠顆粒粒徑普遍都大于孔隙喉道直徑的情況下，顆粒能順利通過孔喉基于兩方面原因：一是溶脹后凝膠顆粒是一種粘彈體，其變形能力較強，可以通過變形通過孔喉；二是凝膠顆粒在較大的壓力作用下可以發(fā)生脫水現(xiàn)象，使凝膠顆粒體積收縮，然后通過變形的方式通過孔喉。（2）破碎通過模式：顆粒粒徑/孔喉在4.2～6.0范圍內。當凝膠顆粒直徑比孔喉直徑大很多時，凝膠顆粒將無法通過變形或脫水收縮的方式通過喉道，因為凝膠顆粒的變形能力是有一定的限度的，此時凝膠顆粒將在壓力作用下發(fā)生破壞，破碎成更小顆粒(仍大于孔喉)，這些小顆粒在后續(xù)液的驅替作用下繼續(xù)向前運移。第三部分IPNG顆粒在多孔介質中的運移規(guī)律實驗結果及分析（3）堵塞喉道模式：顆粒粒徑/孔喉在6.2～8.4范圍內。當凝膠顆粒直徑比孔喉直徑大太多時，顆粒即使發(fā)生破碎也無法通過喉道，只能在喉道收縮處發(fā)生堵塞。粒徑/孔喉＜4時，顆粒能夠通過變形或卸水收縮的方式順利通過孔隙喉道；4＜粒徑/孔喉＜6時，顆粒只能通過破碎變成更小的顆粒后才能通過孔隙喉道；粒徑/孔喉＞6時，顆粒不能以任何方式通過孔隙喉道，只能在孔喉處產生堵塞。實驗結果總結第四部分IPNG顆粒/表面活性劑組合調驅實驗組合調驅的概念組合調驅技術是近幾年才發(fā)展起來的一種提高原油采收率技術。它在注入前段塞調整油層吸水剖面的基礎上，