聚丙烯酰胺胶态分散凝胶（CDG）深度调剖技术研究

摘要

聚丙烯酰胺胶态分散凝胶(CDG)是提高原油采收率领域的一个新热点.它具有聚合物浓度低、没有一定的形状、具有一定的流动性、能有效的选择性封堵岩层的特点.在应用上能满足成本低、适应性广的要求.该文的目的主要是研究CDG深度调剖体系在油层多孔介质中的吸附滞留特性、产生液流改向能力的机理、通过显微摄像、粒度分析、紫外差谱跟踪及理论计算等手段,对CDG的微观状态、形成过程、相关性质进行了系统的研究.实验中首先在室内合成了柠檬酸铝交联剂,在产率及铝含量上达到国际水平.其次研究了CDG体系在岩芯中的流动实验和在石英砂上的静态吸附实验.因现场试验中CDG体系是注入高渗透的水通道,其中的粘土成分由于长期的水驱过程流失较多,留下的主要成分是石英砂及其它岩石,因此采用石英砂作为静态吸附实验的吸附剂.实验分为静态吸附实验和动态滞留实验两大部分.建立了紫外分光光度法测定HPAM浓度和原子吸收分光光度法测定Ml<'3+>浓度的分析方法.在静态吸附实验中,分别考察了HPAM、AlCit和交联体系在石英砂上的吸附行为,动态滞留实验则研究了不同浓度的CDG体系以不同注入方式在人造岩芯中进行流动实验时的动态滞留行为,并与HPAM溶液在岩芯中的动态滞留进行了对照,探讨了CDG体系特殊的吸附滞留特性、规律及其深部液流改向的机理,为最终配合反应动力学,建立流动凝胶深度调剖体系的化学模型提供了重要的实验基础,同时对现场施工也有重要的指导意义.利用粒度测定仪,在溶液状态下,考察了CDG体系的颗粒大小,实验得出CDG是由粒径为200-600nm的颗粒组成的,由HPAM分子内交联为主、相互独立的胶态分散体系.颗粒粒径的影响因素主要有HPAM的分子量、水解度等.同时CDG颗粒能够被压缩、变形.该文在以上工作基础上,通过显微摄影、紫外差谱跟踪及理论计算等手段,对部分水解聚丙烯酰胺胶态分散凝胶的微观形态、形成过程、相关性质及封堵机理进行系统的研究及推测,确证了聚丙烯酰胺胶态分散凝胶体系以分子内交联为主,并有少量分子间交联的凝胶颗粒组成,考察了不同浓度、不同温度下的交联反应动力学特点,明确了胶态分散凝胶的封堵机理,为进一步研究和应用胶态分散凝胶打下基础.最后,作者的研究成果在大庆油田与大庆石油科技工作者一起进行了现场实验,表明CDG调剖驱油技术是一种低投入高效的三次采油技术.

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

第一节国内外堵水调剖技术概况

第二节关于交联体系在油层岩石中的吸附与滞留

第三节胶态分散凝胶(CDG)的研究

第四节胶态分散凝胶的形态研究

第五节粒度的研究

第六节动力学研究

第七节胶态分散凝胶研究的新进展

第八节本课题的背景、研究方向和内容

第二章实验部分

第一节柠檬酸铝/部分水解聚丙烯酰胺延缓交联体系的研制

第二节CDG流动凝胶体系流变性质的研究

第三节CDG体系的动态粘弹性质

第四节聚丙烯酰胺胶态分散凝胶体系粒度实验研究

第五节HPAM/柠檬酸铝胶态分散凝胶形成条件研究

第六节聚丙烯酰胺/柠檬酸铝胶态分散凝胶性质的研究

第七节模拟试验

第三章理论研究

第一节HPAM/Al(AlCit)交联体系动力学的研究

第二节交联体系及其各组分在石英砂上的静态、动态吸附研究

第三节胶态分散凝胶(CDG)微观形态理论研究

第四节HPAM/Al(AlCit)交联体系粘度的研究

第五节HPAM/Al(AlCit)交联体系的其它讨论

第四章数值模拟

第一节可动凝胶数值模拟研究

第二节交联聚合物驱数值模拟研究

第五章现场应用

第六章结论

论文发表情况

结束语

参考文献

符号表