疏水締合聚合物-表面活性劑復合驅關鍵技術及應用性能研究.pdf

1、近年來，經注水、注氣開采后，我國主要油田表現出儲層非均質性強、滲透率低、孔喉微細以及礦化度過高等問題。受現場條件限制，化學驅成為我國三次采油的主攻方向，但單一化學驅難以適應日漸增大的開采難度，常需復合使用。聚/表復合驅兼具聚合物、表面活性劑特點，避免了堿驅帶來的黏土運移、結垢等問題，因此成為復合驅發(fā)展方向。目前，常用聚合物在耐溫、耐剪切、耐鹽以及注入性等方面存在不同程度不足，故聚/表復合驅關鍵技術在于研發(fā)性能優(yōu)良的聚合物，輔以界面性能達

2、標的表面活性劑。疏水締合聚合物（HAWSP）含有少量疏水側鏈，其疏水基團間的相互作用可使分子鏈在臨界締合濃度（CAC）以上形成分子間締合結構，該締合結構在剪切作用降低或消除后可重組，故在較低分子量即可產生明顯的增黏效應，同時不發(fā)生一般高分子量聚合物在高速剪切下的不可逆降解。因此，本文針對長慶油田低滲透儲層特性，優(yōu)選兩性離子疏水單體，合成了一種相對于普通聚丙烯酰胺（HPAM）分子量較低、增黏性能較好的兩性離子型疏水締合聚合物（ZHAWSP

3、），并系統(tǒng)研究了其制備、表征及溶液性能；篩選出性能達標、與ZHAWSP配套的表面活性劑復配體系（SCC）；研究了ZHAWSP與SCC的相互作用，并對二者形成的復合驅（SCCZ）進行了性能評價；對比了ZHAWSP、SCC、SCCZ三種體系的驅替效果。
　　本研究主要內容包括：⑴采用自由基共聚法，以2–丙烯酰胺–2–甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）、兩性疏水單體（R–AM）為原料，合成了ZHAWSP。 ZHAW

4、SP合成工藝為：單體總濃度為25wt％， n(AM):n(AA):n(AMPS):n(R–AM)=75:20:2:0.4，引發(fā)劑LTC濃度為0.03wt%（相對于單體總質量），反應時間為6h，引發(fā)溫度為5℃，反應體系pH值為7。用乙醇多次洗滌后烘干，粉碎得到的白色粉狀固體即為ZHAWSP。⑵FT–IR譜圖證明合成聚合物的主要官能團峰的存在；TG分析說明ZHAWSP熱穩(wěn)定性能優(yōu)于HPAM；XRD測試表明ZHAWSP為非晶態(tài)結構；GPC分析

5、證明ZHAWSP分子量遠小于HPAM，且分子量分布范圍較窄；SEM顯示在CAC以上時，ZHAWSP分子鏈締合呈非均勻分布的網狀結構。⑶通過對比相同條件下ZHAWSP與HPAM的溶液性能，發(fā)現在CAC以上時，ZHAWSP的增黏、耐溫、耐鹽、耐剪切、黏彈性能明顯優(yōu)于HPAM。⑷在剪切作用下，ZHAWSP表現出假塑性特征，且隨著濃度的增加，假塑性愈發(fā)明顯；ZHAWSP在低剪切速率下表現出一定的增稠性質，在較高剪切速率下，黏度下降到一定值后基本

6、保持不變；剪切恢復實驗說明ZHAWSP具有一定觸變性，且濃度越高，觸變性越明顯。ZHAWSP鹽水溶液總體表現出假塑性，低剪切速率可使溶液表現出增稠效應。⑸黏彈性試驗表明，較高濃度ZHAWSP去離子水溶液在設定頻率范圍內以彈性行為為主，較低濃度的溶液在一定頻率以上才表現出以彈性行為為主；在較低頻率范圍內，適量 NaCl可使 ZHAWSP溶液表現出以彈性特征為主，超過一定頻率后，逐漸由彈性特征為主向黏性特征為主轉變；在較高頻率范圍內，多數情

7、況下 NaCl的加入促使 ZHAWSP溶液表現出黏性特征為主，但NaCl對分子鏈的作用與外加振蕩可能產生某種程度的抵消，因而使特定 NaCl加量下的 ZHAWSP溶液在較高頻率也表現出以彈性行為為主；高濃度ZHAWSP標準鹽水溶液在較低頻率下以黏性特征為主，超過一定頻率后逐漸向彈性特征轉變，且彈性特征隨濃度增加越發(fā)明顯。⑹通過模擬長慶油田儲層環(huán)境，優(yōu)選陰離子表面活性劑SAS–60、非離子表面活性劑 CDEA、兩性磺基甜菜堿 CAB組成性

8、能達標的復配體系SCC。⑺性能評價表明：SCC具有較寬的濃度適用范圍（0.1wt%～0.6wt%）；在50000mg/L、0.3wt%用量下，可滿足40℃～70℃將油水界面張力降至10-3mN/m甚至10-4mN/m數量級；同時，在50℃、0.3wt%用量下，可滿足10000mg/L～100000mg/L礦化度下將油水界面張力降至10-3mN/m數量級；在60℃（0.3wt%，50000mg/L）恒溫靜置30天后，油水界面張力仍可降至1

9、0-3mN/m數量級甚至更低。⑻SCC潤濕能力優(yōu)于單一表面活性劑，可將油濕性巖石表面反轉為強親水性表面，吸附損失量低于行業(yè)標準，在吸附5天后，油水界面張力平衡值仍可降至10-3mN/m數量級。⑼考察去離子水、50000mg/L礦化水中SCC對ZHAWSP性能的影響。結果顯示，隨著SCC濃度的增長，ZHAWSP去離子水溶液黏度先增大后減小，ZHAWSP礦化水溶液黏度增大到一定值后變化不大；較低濃度SCC的加入對ZHAWSP溶液的耐剪切、觸

10、變、黏彈和表面性能有所提升。⑽考察了50000mg/L礦化水中ZHAWSP對SCC界面性能的影響，隨著 ZHAWSP濃度的增大， SCC的界面張力亦增大；優(yōu)選出質量比SCC:ZHAWSP=1:10的SCCZ復合驅；SEM顯示SCCZ溶液結構趨于有序緊密；DLS顯示SCCZ聚集體尺寸遠小于長慶油田低滲透儲層孔喉尺寸。⑾性能評價表明：0.4wt%的SCCZ黏度可保持在50mPa·s以上，油水界面張力可降至10-3mN/m數量級；在10000

11、mg/L～100000mg/L礦化度下， SCCZ的增黏性能優(yōu)于ZHAWSP，界面張力可保持在10-3mN/m～10-2mN/m數量級；SCCZ表現出假塑性特征，多輪剪切后SCCZ的黏度恢復較快，甚至高于未剪切前；不同濃度SCCZ在較高頻率展現出良好的彈性特征。⑿不同礦化度下，SCCZ與模擬油的乳狀液在60min內無明顯分層，其吸附性能優(yōu)于 SCC，在吸附5天后，黏度保留率較高，油水界面張力平衡值可降至10-3mN/m數量級；在60℃（