三次采油用疏水缔合聚合物

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1、1.1三次采油概述石油作为重要的能源和化工原料，对我国国民经济发展具有举足轻重的影响。随社会经济的高速发展，人们对石油的需求量不断增加，而其储量不断减少，石油作为不可再生的资源越来越宝贵。原油在开采过程中，通过一次采油、二次采油仅能得到实际储量30％～40％的原油，提高石油钻采技术，开发可大幅度提高石油采收率的化学剂，是当前迫切的任务。该技术被称为“三次采油技术”[1-19]。三次采油技术是应用各种油田化学品进行驱油，提高石油产量的一种高新技术，它包括表面活性剂驱、聚合物驱、碱驱、CO2驱等。三次采油常用到的各种驱油剂列于表1-1。表1

2、-1三次采油用驱油剂驱油法驱油剂聚合物驱聚合物水溶液碱驱碱水溶液表面活性驱活性水、胶束溶液、微乳、泡沫、乳状液混相驱液化石油气、富气、干气、二氧化碳、氮气蒸汽驱水蒸气在这些驱油剂中，有些通过提高波及体积增加采收率，如聚合物水溶液；有些通过提高洗油效率增加采收率，如活性水、液化石油气；有些则同时通过提高波及体积和洗油效率增加采收率，如碱水溶液、胶束溶液、微乳、泡沫、乳状液等。近年来，聚合物作为驱油剂发展迅猛，具有良好的应用前景。1.2聚合物驱油技术[20-25]1.2.1聚合物驱油机理聚合物驱是一种重要的三次采油技术，该技术用聚合物水溶液

3、为驱油剂，以增加注入水的粘度，提高其波及效率，从而达到提高原油采收率的目的。聚合物驱的目的是使后继的水驱具有更高的驱替效率和体积波及效率。聚合物溶液的浓度范围一般为250-2000mg/L；注人体积一般为油藏孔隙体积的l5％-25％。聚合物通过改善下列参数提高石油采收率。(1)提高油相分流系数(FractionalFlowofOil)：根据达西定律，油、水相的粘度和油、水相的相对渗透率Ko、K决定油、水两相同时流经孔隙介质时油相的分流系数，f0=[1/(1+μ0K/μWK。)]，聚合物使水相粘度μW增高，有些聚合物流经孔隙介质后尚可降低

4、水相的相对渗透率K，这些因素可使f0增大。(1)降低水油流度比：水油流度比M(=KWμ0/K0μW)降低可减少指进现象。(2)产生流体转向效应(FluidDiversionEffect)：聚合物在非均质油藏中优先进入高渗透条带，μ0的增大和K0的下降使以后注入的流体可转入未波及的条带，从而提高渡及效率。1.2.2驱油用聚合物的种类[26-33]驱油用的聚合物大致有以下几种：（1）交联聚合物交联聚合物驱油剂是在低浓度的聚合物溶液中加入少量的交联剂形成交联聚合物凝胶驱油体系。该体系有利于增加驱油剂粘度并提高耐温抗盐性能，同时降低了驱油剂成本

5、，具有显著的经济效益和社会效益。（2）梳形聚合物梳形聚合物具有较高的耐温耐盐能力，可用于高矿化度油藏的化学驱和调剖堵水，在用污水配制的相同条件下，增粘能力比超高分子量聚丙烯酰胺提高40％以上，但两者的驱油机理相似。（3）疏水缔合型聚合物疏水缔合聚合物则在分子链上带有少量疏水基团，当溶液中聚合物浓度达到一定值之后，聚合物链上的疏水基团趋向于发生分子内和分子间的疏水缔合，在溶液中形成空间网络结构，从而提高溶液粘度，有效地提高采收率。（4）两性聚合物两性聚合物是在聚合物分子链上同时引入阳离子和阴离子基团。在淡水中，由于聚合物分子内的阴、阳离子

6、基团相互吸引，致使聚合物分子发生卷曲。在盐水中，由于盐水对聚合物分子内的阴、阳离子基团相互吸引力的削弱或屏蔽，致使聚合物分子比在淡水中更舒展，宏观上表现为聚合物在盐水中的粘度升高或粘度下降幅度小。两性聚合物满足大分子净电荷为零或分子链上正负电荷基团数目相等时，可使聚合物在不同矿化度盐水中的分子舒展状况变化不大，因而粘度的变化也较小，表现出抗盐的性能。但由于发生分子内阴、阳离子基团的内盐结构，溶解性能较差，而且油田三次采油用聚合物要求增黏能力很强，只有丙烯酰胺单体参与共聚，才能达到要求。1.3疏水缔合水溶性聚合物1.3.1概述及其增粘机理

7、众所周知，配制的聚合物溶液的粘度越高，其波及面积越大，驱油效果也就越理想。但影响聚合物溶液粘度的因素是多方面的，包括pH值、温度、各种金属离子、搅拌速度和时间等。只有搞清这些因素对粘度的影响程度，以指导聚合物的现场配制，从而提高聚合物溶液粘度的保留率，才能确保聚合物驱的效果。疏水缔合水溶性聚合物具有高效增粘能力，因而常被用做增粘剂。其高效增粘能力来源于溶液中聚合物分子间形成可逆疏水缔合超分子结构，即不稳定的物理交联网络。将疏水缔合聚合物用蒸馏水配制成不同浓度的溶液，在蒸馏水中随着疏水缔合聚合物浓度的增加，溶液粘度成线性增长，没有出现疏水

8、缔合现象。这主要是因为，疏水缔合聚合物在水溶液中同时存在分子内和分子间的缔合效应。在蒸馏水中可能是由于受到分子链上的电荷排斥作用，主要靠分子链上的电荷排斥效应使聚合物分子更为舒展，而分子内和分子间的缔合均较