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

主要內(nèi)容一、研究目的及意義

三、IPNG顆粒在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移規(guī)律

四、IPNG顆粒/表活劑組合調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn)五、結(jié)論第一部分研究目的及意義研究目的克服現(xiàn)有調(diào)驅(qū)體系的弱點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)長期注水開發(fā)油田深部調(diào)驅(qū)。研究意義我國大多數(shù)注水開發(fā)油田都已經(jīng)進(jìn)入高含水期，調(diào)剖堵水措施效果有下降趨勢，進(jìn)一步提高水驅(qū)采收率難度越來越大。IPNG顆粒是一種低強(qiáng)度、高變形能力和高韌性的產(chǎn)品，具有良好的注入性和運(yùn)移能力，能真正起到油藏深部流體轉(zhuǎn)向的作用。顆粒在地層中所起的作用是動態(tài)調(diào)剖，意味著少量調(diào)驅(qū)劑通過運(yùn)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(shù)。IPNG顆粒能與表面活性劑等驅(qū)油體系聯(lián)合使用，既擴(kuò)大波及體積，又提高驅(qū)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(tuán)，羥基的極性很強(qiáng)，羥基上的氫與電負(fù)性很強(qiáng)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(fù)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(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二部分IPNG的合成原料的選擇（1）

PVA的水溶性PVA的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)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(jī)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(jié)構(gòu)與性質(zhì)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)與性質(zhì)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(tuán)，而且具有良好的吸水性、生物相容性和低毒性等優(yōu)點(diǎn)。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(xiàn)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(tuán)Ecoh/((J/cm3)1/2/mol)-CH2-4940>CH-3430-COOH27630>C=O17370-NH212560經(jīng)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(jìn)行共混。第二部分IPNG的合成合成實(shí)驗(yàn)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。最后，再將其置于一定溫度的恒溫箱進(jìn)行引發(fā)聚合反應(yīng)，使均勻分散在PVA交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的AM、AA形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這樣便可制得具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠。第三部分IPNG顆粒在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移規(guī)律實(shí)驗(yàn)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(zhì)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(zhì)量濃度為0.1%的IPNG顆粒溶液，觀察各測壓點(diǎn)壓力隨注入量的變化關(guān)系。第三部分IPNG顆粒在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移規(guī)律實(shí)驗(yàn)結(jié)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(zhì)中的運(yùn)移規(guī)律實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yùn)移情況B點(diǎn)壓力運(yùn)移情況B點(diǎn)壓力運(yùn)移情況B點(diǎn)壓力運(yùn)移情況B點(diǎn)壓力運(yùn)移情況B點(diǎn)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(zhì)中的運(yùn)移規(guī)律實(shí)驗(yàn)結(jié)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(nèi)。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(qiáng)，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(nèi)。當(dāng)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?yàn)槟z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(qū)替作用下繼續(xù)向前運(yùn)移。第三部分IPNG顆粒在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移規(guī)律實(shí)驗(yàn)結(jié)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(nèi)。當(dāng)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(chǎn)生堵塞。實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)第四部分IPNG顆粒/表面活性劑組合調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn)組合調(diào)驅(qū)的概念組合調(diào)驅(qū)技術(shù)是近幾年才發(fā)展起來的一種提高原油采收率技術(shù)。它在注入前段塞調(diào)整油層吸水剖面的基礎(chǔ)上，