文摘

基于属性的高温度和盐度水库,水溶性聚合物具有良好的耐热性和耐盐之间可以通过共聚2-acrylamide-2-methyl磺酸盐单体(AMPSN)和丙烯酰胺(AM)的单体在水里。恒星形成稳定的复合物(STARPAM)的星核β光盘是由自由基聚合,从而提高粘度和改变聚合物在多孔介质的渗流特征。本文的性能STARPAM(星形聚合物)与耐热性和耐盐被增稠性能比较,评估热量和耐盐性,钙和镁宽容,和长期热稳定性的STARPAM(星形聚合物)与HPAM(部分水解聚丙烯酰胺)和mo - 4000(线性聚合物)。物理模拟实验结果表明,粘性的STARPAM mo - 4000的3.3倍和4倍的条件下HPAM矿化程度的20000 mg / L, 1500 mg / L,浓度和75°C,这表明,耐热性和盐的宽容STARPAM都是优秀的。驱油实验表明,STARPAM注水后,可以提高原油采收率20.53%和驱油效果很好。目前,19井有效比例为95.2%。与治疗前相比,液体日产量增加了136³,石油日产量增加了44.6吨,含水下降了4.67,下降了1.15 MPa和流动压力。

1。介绍

水库的异质性和不利流度比是两个重要的因素,影响波及系数和采油注水。在注水的中后期阶段,有问题的发展,注入水沿着高渗层,而低渗层的利用程度降低,这可能导致较低的复苏。HPAM是一个线性水溶性聚合物,它是使用最广泛的水溶性聚合物之一。目前,广泛应用于油田强化采油。场发展的实践证明,聚合物驱提高原油采收率的有效方法(采油)和石油生产已经成为一个重要的部分在中后期阶段1- - - - - -3]。在实际开发中,它是发现,随着水库的温度和盐度的增加(表1),电气性能HPAM分子钠羧基的保护,和HPAM分子卷曲的能力增加粘度下降(4- - - - - -6]。当Ca的内容^{2 +}和毫克^{2 +}高,聚丙烯酰胺的水解度40%以上,HPAM分子结合Ca吗^{2 +}、镁^{2 +}和其他多价离子,导致絮凝和沉降。聚合物的稳定性是非常重要的,由于长时间的三次采油。因此,水解程度的强化采油使用的聚合物分子必须小于40%。只有这样才能聚合物耐热性和耐盐的特点在油田的应用程序。然而,HPAM的酰胺基的水解反应非常迅速在酸性和碱性条件下,在中性条件下水解的速度是加速随着温度的增加,使HPAM没有耐热性和耐盐的特点(7- - - - - -9]。

聚合物的耐热性和盐对三次采油开发国内外,包括超高分子量的HPAM、两性离子聚合物、单体共聚物,终缔合聚合物,多个复合聚合物,梳状聚合物、星型聚合物。通过分析耐热性的机理和盐宽容,认为星形聚合物是最有前途的,如果函数的星形聚合物耐热性和盐宽容开发,提供理论依据和技术支持,提高原油采收率的三次开采(10,11]。

弗洛里温度P J [12)在1948年提出的星形聚合物的概念;与线性直链聚合物不同,它是一种聚合物,几个以上的聚合物链可以产生从一个支点或核。在1950年代,弗洛里温度P J [13]提出的想法与恒星结构高度支化聚合物的合成与荷兰单体并预测聚合物的相对分子质量分布的参数等等。1956年,莫顿M et al。14,15]合成了四臂星形聚合物tetrachlorosilane为核心和直链聚苯乙烯的手臂。因为他们的分支结构和分散,这种化学剂具有特殊的性质和功能,已成为一个研究的焦点的星形聚合物。1985年,Tomalia DA和Newkome XS et al。16)发表研究成果的树突超分子合成了从核心向外扩散,开幕的星形聚合物的研究的新领域。目前,常用的聚合方法制备的星形聚合物包括原子转移自由基聚合、可逆加成断裂链转移聚合、开环聚合(17,18]。魏丁(19和应太阳et al。20.]合成了星形聚丙烯酰胺的方法“COREFIRST”和单电子转移自由基聚合。Fuxiao王(21]合成了一系列星形终将聚丙烯酰胺与不同的内容编译photoinitiated自由基聚合。

β乳糜泻是一种天然葡聚糖大分子链;大量的羟基两端可以直接修改,作为大分子引发剂22]。核心的星型聚合物βcd有更多丰富的特性和应用程序比普通交联的星形聚合物。的分子结构βcd包括多羟的疏水空腔,polyhydroxyl组确定的属性β光盘可以用作核的星型聚合物。更重要的是疏水腔的βcd超分子包含了广泛的客人的分子,它可以改变的渗流特征的星形聚合物在水库22- - - - - -24]。通过活性自由基聚合,一个稳定的星形复杂βcd为核心的形成,从而提高粘度和改变聚合物在多孔介质的渗流特征。在STARPAM多功能单体聚合物的存在确保了星型聚合物的水解可以有限条件下的高温和高盐度、和星形结构可以增加聚合物分子簇的结构规律和与温度和耐盐特性。

2。机制合成一种新型的耐热性和耐盐聚合物(STARPAM)

2.1。STARPAM的合成方法

水溶性聚合物具有良好的耐热性和盐的特征公差可以获得2-acrylamide-2-methyl磺酸盐的水溶液共聚单体(AMPSN)和丙烯酰胺单体(点)。βcd修改为7名功能启动程序2,2,6日6-tetramethylpiperidinyloxy-TEMPO [25]。稳定的星形复杂(STARPAM)的核心βcd (β环糊精)通过TEMPO-mediated活性自由基聚合形成;在此基础上,聚合物的粘度增加,聚合物在多孔介质的渗流特性改变,如图1。

2.2。STARPAM合成的步骤

(1)定量2-acrylamide-2-methylsulfonate单体(AMPSN)添加到广口瓶,这是与适量去离子水溶解,用氢氧化钠中和在冰水浴,直到7 ~ 8的pH值,并慢慢搅拌完全溶解。

(2)PAM和无水酒精沉淀了几次,然后在真空干燥。一定量的PAM是准确称重和溶解在适当的去离子水,当溶液达到期望值,并放置在一个广口瓶。

(3)输入氮后上面的解决方案是密封的,重亚硫酸氢钠和过硫酸钾溶液添加在此订单使用吸管(分别准备提前一定浓度的去离子水的解决方案)。

(4)密封和氮持续输入,然后广口瓶放入恒温水浴,指定和反应时间。反应结束后,产品的胶体磺化聚丙烯酰胺。

(5)2,2,6日6-Tetramethylpiperidinyloxy苯甲酸(3.4克,9.4更易)加上βcd (β环糊精8.6克,7.0更易)使用dicyclohexylcarbodiimide (DCC 2.1克,9.5更易)在DMF(二甲基甲酰胺100毫升)。一些羧酸的详尽的氨基酸组,执行的反应是在N-hydroxybenzotriazole (HBT 2.0克,12.1更易)和三乙胺(Et3N 1.01克,9.0更易)。

(6)引发剂(2.2克,0.70μ摩尔)在磺酸盐溶解聚丙烯酰胺(15克,120更易)。氧气被撤的解决方案通过在液态氮冷冻,疏散烧瓶,变暖到室温,冲洗与氩气瓶。这个过程重复了三次。然后搅拌混合物在120°C 6 h。在液态氮冷却后,混合物稀释了氯仿(25毫升),然后注入甲醇(1.5 L)。过滤,净化了沉淀再沉淀chloroform-methanol和干真空给聚合物作为一种白色粉末。

3所示。STARPAM的耐热性和耐盐性能评价

3.1。实验设备和试剂

(1)SNB-2数字粘度计(上海京天美国贸易有限公司);速度是6 r / min。

(2)HPAM相对分子质量1200万年克拉玛依新科化工(集团)有限公司,有限公司;水解度为22.3%。

(3)mo - 4000,相对分子质量2000万年>,克拉玛依新科化工(集团)有限公司,有限公司;水解度为22.8%。

(4)STARPAM,相对分子质量2500万年>,水解度为32.5%,和内容βcd(质量分数)为0.065%。

3.2。粘度增加,粘温的性能

在75°C,聚合物的浓度变化与250 mg / L一步,浓度和溶液浓度对聚合物的粘度的影响。结果见表2和图2。

从表可以看出2和图2聚合物溶液的粘度随浓度的增加。当浓度达到1500 mg / L, STARPAM溶液的粘度是3.3倍的HPAM聚合物解决方案,和粘度增加的性能明显优于其他两个线性聚合物。当达到相同的粘度,STARPAM聚合物的含量较低,可以降低石油生产的成本。STARPAM包含超过7长链武器,其中大粘度和分子量是2500万多,这可以增加的体积流体动力学的分子链。聚合物溶液的粘度相同的聚合物浓度下相对较高。

当聚合物溶液的浓度保持1500 mg / L和20000 mg / L的盐度依然,改变温度的基础上温度与10°C,温度对聚合物溶液的粘度的影响被观察到。结果见表3和图3。

从表可以看出3和图3聚合物溶液的粘度逐渐随温度的增加而减小,STARPAM聚合物的耐热性的解决方案是最好的,这表明,位移的前缘系列聚合物的粘度很高。主链聚合物分子改变成恒星可以有效地增加分子链的刚性和分子结构的规律性,使聚合物分子链卷曲旋转困难和分子链的水力半径增加。因此,高温下STARPAM粘度高。

磺酸组的添加可以提高聚丙烯酰胺分子的极性分子和大分子之间形成氢键,而长链碳原子的组织还可以提高分子的刚性;因此,耐热性增加。

3.3。Ca的性能^{2 +}、镁^{2 +}和盐耐受性

三种聚合物解决方案分别与不同矿化程度、不同矿化度对聚合物溶液的粘度的影响观察来验证抗盐性。结果见表4和图4。

从表可以看出4和图4聚合物溶液的粘度随盐度的增加而减小。当盐度小于12000 mg / L, STARPAM溶液的粘度低于其他两种解决方案,和盐敏感性相对较低。当盐度超过12000 mg / L, STARPAM溶液的粘度较高,这表明三种聚合物解决方案的粘度下降缓慢,和STARPAM聚合物的抗盐性的性能。

不同浓度的聚合物解决方案^{2 +}都准备好了。Ca的影响^{2 +}浓度对聚合物溶液的粘度。结果见表5和图5。

从表5和图5Ca的增加^{2 +}浓度聚合物解决方案,聚合物溶液的粘度逐渐降低,Ca的性能^{2 +}阻力STARPAM聚合物溶液是最好的。STARPAM链中引入强阴离子组后,该结构包含强阴离子水溶性磺酸群体,筛选氨基的团体,和不饱和双键,因此具有优良的性能。磺酸组能有效抑制酰胺的水解组和二价阳离子具有良好的耐受性,而不会与二价离子反应产生沉淀和提高耐盐性。

3.4。稳定的性能

之间的关系三个聚合物的表观粘度和老化时间记录高纯氮气和真空除氧的条件下在75°C,视为表6和图6的保留率粘度计算如表所示7和图7。

三种聚合物溶液的粘度随老化时间的增加而减小。这是因为聚合物链分解和降解由于高温老化,以及聚合物分子之间的相互作用很弱,粘度降低。盐的屏蔽效应使STARPAM聚合物链卷曲,这有效地保护高温老化时的主链,从而减缓退化。

三种聚合物的粘度保留率90%以上的30天。STARPAM聚合物溶液的粘度保留率比HPAM聚合物高7.4%,比mo - 4000聚合物高9.2%,表明STARPAM聚合物溶液的稳定性更好。

4所示。评估STARPAM渗流特征

核心气体渗透率测量1450 ~ 1500×10³μ米²,长5.00 ~ 8.00厘米,直径2.50厘米被选中。根据“标准Q / SDY 1119 - 2003实现规则6.19”,复合海水的盐度条件下的19334 mg / L,聚合物的浓度分别为800 mg / L, 1000 mg / L和1500 mg / L,温度为75°C,和注射速率0.50 mL / min,阻力系数和残余阻力系数的新聚合物样品测定。

实验步骤如下:(1)注入19334 mg / L复合盐水直到压力是稳定的;(2)注入新的聚合物解决洪水油压力是稳定的(新聚合物溶液过滤砂芯漏斗的G2型注射之前);(3)注入19334 mg / L复合盐水直到稳定的压力。实验过程如图8和数据展示在表8和数字9和10。

从表8和数字9- - - - - -10,结果表明,阻力系数和残余阻力系数增加聚合物溶液的浓度的增加同样的分子量,无论核心和浓度,STARPAM聚合物高于其他两种聚合物。

产生的阻力系数和残余阻力系数是通过捕捉和保留聚合物溶液在多孔介质流动。被困聚合物分子强烈耐水性和相对弱耐油。因此,最初的渗流特征和水库的流动通道将大大改变,和渗透率将减少。

5。STARPAM的驱油性能评估

(1)巩固核心:核心是1450 ~ 1500 x10的渗透率⁻³嗯²。

(2)模拟油:石油和煤油的混合SL油田以5:1的比例,粘度是24.2 mPa·s在75°C,以及原油的粘度是97.7 mPa在75°C·s。

(3)实验步骤:①测量渗透率与水和饱和模拟油的核心;②注水的含水98%;③聚合物驱(0.2 PV);④跟踪注水(含水98%)。并给出了实验数据表9和图11。

三种聚合物驱的效果如表所示9。STARPAM聚合物的驱油效率相对较高,而回收率为20.53%,其他两种聚合物驱油效率较低,回收率是17.13%和12.09%,分别。从图11,我们可以看到,采油注水的最后阶段几乎是常数,但提高聚合物驱后的STARPAM聚合物显然是最好的。聚合物驱的效率取决于粘度的差异。据的分析三种聚合物的性能,STARPAM聚合物的粘度是最高的,所以,驱油效果是最好的。

从实验结果可以看出,对于每一种聚合物,注射压力增加随着聚合物注入量的增加和稳定。虽然星形聚合物的分子量远远高于其他人,注射压力类似mo - 4000的线性聚合物,和注入能力很好。那是因为星核的锥形结构βcd是腔外亲水,内腔疏水。上的羟基之间形成的氢键βcd和水分子使βcd水溶性。独特的空腔结构βcd可以使主体和客体之间的匹配。通过共价成键的作用,一个稳定的复杂与疏水性,就可以形成特定的形状,和合适的大小影响聚合物溶液的行为和改变其在多孔介质渗流特征。

6。现场应用

6.1。块概述

SL-A块的面积在SL高温度和盐度油田是0.48公里²,地下孔隙体积是102.3×10⁴米³。目标层的地质储备为65.2×10⁴t,单井平均得分砂岩厚度是12.32米,有效厚度为10.14米,平均有效渗透率是230.6×10³μ米²。采用五点井网在一块,还有33井,包括13个注水井、生产井;注入和生产井之间的距离是120米。储层的平均温度为75°C,和总矿化度的地层水是15167 mg / L。SL-A块是一个典型油藏温度和盐度高,但它有发展潜力。

6.2。现场应用效果分析

为了减少温度和离子的干扰,形成空白水驱进行SL-A块2015年1月。星形聚合物注入系统是采用聚合物驱的初始阶段在2016年8月,和高的速度和低浓度的聚合物注入保持在0.18 ~ 0.19 PV /;注射速度保持在0.20 ~ 0.22 PV /浓度降低和加速阶段,平均注入浓度为1596 mg / L,聚合物的总量是1050 mg / L·PV。

块SL-A走进low-water-cut时期2017年8月,含水2017年11月达到了87.8%的最低价值。目前,19井有效比例为95.2%。与之前相比,液体日产量增加了136³,石油日产量增加了44.6吨,含水下降了4.67,下降了1.15 MPa和流动压力。含水和石油日产量SL-ΙSL-A块层显示为数字12和13。聚合物浓度和残油中提供数据14和15。这两个指标测试每六个月,时间点是2016年10月,2017年4月,2017年10月和2018年4月。

polymer-slug逐渐接近的油井,聚合物浓度的聚合物注入井SL-Ι层成为低,油井之间的聚合物积累和聚合物注入井,剩下的石油是油井的底部沿干线。证明STARPAM聚合物良好的渗透性能,全面范围宽。它可以用在高温度和盐度提高原油采收率的水库。

7所示。结论

(1)条件下的温度和盐度高,分子链的断裂会降低聚合物粘度降解;主链聚合物分子改变成恒星可以有效地增加分子链的刚性和分子结构的规律性,使聚合物分子链卷曲旋转困难和分子链的水力半径增加。因此,高温下STARPAM粘度高。

(2)稳定的星形复杂(STARPAM)βcd (β环糊精)的星核是由聚合活性激进,从而影响聚合物溶液的行为和改变其在多孔介质渗流特征。

(3)通过一系列的实验,证明STARPAM聚合物溶液的粘度是相同的聚合物浓度下,较高的驱油效率是最好的和采油注水后高。

(4)STARPAM聚合物溶液注射阻止SL-A首先在2016年8月,低含水期出现在2017年8月,和含水的最小值在2017年11月达到了87.8%。目前,19井有效比例为95.2%。与之前相比,液体日产量增加了136³,石油日产量增加了44.6吨,含水下降了4.67,下降了1.15 MPa和流动压力。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作是由中国国家自然科学基金资助下批准号51504069,中国博士后科学基金会批准号2017 m621241,黑龙江省博士后科学基金批准号下LBH-Z16039,黑龙江省的自然科学基础。E2016014。这些基金会为我们提供许多金融帮助,如实验材料的成本,文章的布局等等。