阴离子型聚合物对地层的伤害与解除.docx

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1、毕业论文题目：阴离子型聚合物对地层的伤害与解除学生：张希喜学号：201108050106学院：化学与化工学院专业：石油工程指导教师：杨晓武2015年6月1日阴离子型聚合物对地层的伤害与解除摘要目前我国已经成为世界上使用聚合物驱技术规模最大，大面积增产效果最好的国家，聚合物驱技术成为我国石油持续高产稳产的重要技术措施。但同时，聚合物驱也伴随着一些负面现象，一方面，当注入井长时间、大量注入聚丙烯酰胺溶液时，少部分注入井注入压力升高，接近破裂压力时，注入量仍然难以达到配注要求，逐渐下降,呈现出堵塞现象，影响聚合物驱的效果；另一方面，经过聚合物驱后，会对地层产生一定程度的伤害，影响了后续的一些工作，此

2、时就要想办法恢复地层渗透率，达到解除伤害的目的。为消除或缓解注聚合物井压力升高，注入量减少以及后期对地层伤害所出现的负面现象，本研究模拟了地层伤害，分析负面现象产生的原因并进行消除缓解堵塞方法的研究。针对聚合物驱替后使岩心渗透率大幅度降低的现象，我们提出的解决方法是：用FentOn试剂氧化降解聚丙烯酰胺。Fenton反应是以产生OH为主要特点的高级氧化技术，Fenton试剂氧化降解聚丙烯酰胺发生的主要反应是聚丙烯酰胺断链，变成更小的聚丙烯酰胺分子，最后降解生成无机物，从而达到解除堵塞，恢复地层渗透率的目的。关键词：聚合物驱，聚丙烯酰胺，降解，解堵，Fenton试剂AnionicPo1ymero

3、fFormationDamageandRemoveABSTRACTAtpresentourcountryhasbecomethewor1ds1argestuseofpo1ymerf1oodingtechno1ogy,ourcountryhasthebest1arge-sca1eproductioneffect,po1ymerf1oodingtechno1ogybecometheimportanttechnica1measuresforhighandstab1eyie1dofoi1.Butatthesametime,po1ymerf1oodingisaccompaniedbysomenegati

4、vephenomenon,ontheonehand,whentheinjectionwe11fora1ongtime,a1argenumberofinjectingpo1yacry1amideso1ution,asma11numberofinjectionwe11injectionpressureincreases,c1osetotheburstpressure,injectionrateissti11difficu1ttomeettherequirementsofinjectiona11ocation,gradua11ydec1ine,showingajamphenomenon,affect

5、po1ymerf1oodingeffect.Afterpo1ymerf1ooding,ontheotherhand,canproduceacertainamountofdamagetoformation,affectsomesubsequentwork,atthemomentistofindawaytorestoretheformationpermeabi1ityandre1ievingharm.Tbe1iminateora11eviatetheincreaseofthepressureinthepo1ymerinjectionwe11s,injectionratereductionandth

6、eformationdamage,thisstudysimu1atestheformationdamage,toana1yzethecausesofnegativephenomenaandthestudyofthemethodtoe1iminatecongestion.Onthecorepermeabi1ityafterpo1ymerdisp1acementgreat1yreducephenomenon,weputforwardtheso1utionofthemethodis:usingFentonreagentoxidationdegradationofpo1yacry1amide.Fent

7、onreactionisgenerated-OHasthemaincharacteristicsoftheadvancedoxidationtechno1ogies,Fentonreagentoxidationdegradationofpo1yacry1amideisoneofthemainreactionpo1yacry1amidechainscission,intosma11erpo1yacry1amidemo1ecu1e,fina11ytobeinorganicsubstances,soastoachievere1ievecongestion,restoringformationperm

8、eabi1ity.Keywords:po1ymerf1ooding,po1yacry1amide,degradation,brokendown,FentonreagentI11目录摘要IIABSTRACTI111背景介绍11.1 聚合物驱油与表面活性剂驱油原理11.1.1 聚合物驱油原理11.1.2 表面活性剂驱油机理11.2 国内外聚合物驱油发展31.3 聚合物驱存在的问题41.4 聚合物驱地层堵塞机理51.5 国内外解堵方法综述61.6 论文研究的主要内容72实验部分92.1 实验仪器及药品92.1.1 实验仪器92.1.2 实验药品92.2 实验过程93实验结果与讨论123.1 岩心原始

9、渗透率的确定123.1.1 特高渗透率岩心原始渗透率的确定123.1.2 高渗透率岩心原始渗透率的确定133.1.3 中渗透率岩心原始渗透率的确定133.2 聚合物对岩心渗透率的影响143.2.1 聚合物对特高渗储层的损害143.2.2 聚合物对高渗储层的损害153.2.3 聚合物对中渗储层的损害163.2.4 聚合物注入对地层的伤害过程173.3 解堵剂对岩心渗透率的影响193.3.1 特高渗地层伤害解除193.3.2 高渗地层伤害解除203.3.3 中渗地层伤害解除213.4 Fenton试剂对聚丙烯酰胺降解效果分析234结论25致谢26参考文献271背景介绍1.1 聚合物驱油与表面活性剂

10、驱油原理1.1.1 聚合物驱油原理聚合物驱是指以聚合物溶液作为驱油剂的驱油法。聚合物驱油是一种改善的水驱方法，它使用聚合物作为添加剂，聚合物溶液增加水的粘度，改善水油的流度比，与不含聚合物的水驱相比，使注入水的波及系数提高。聚合物驱油虽然不能大幅度降低水已经波及区的剩余油饱和度，但由于它增加了油层的波及效率，因而超过了水驱的采收率川。这种方法在中等非均质、中等原油粘度以及存在不利于水油流度比的油藏中最有潜力。在驱替粘度大的原油时，由于驱动水穿过油区而指进，波及系数不高。通过在水中添加聚合物来增加水的粘度以及降低侵入区油层的渗透率，使驱替稳定，并增加波及体积。聚合物驱通过两种机理起提高原油采收率

11、的作用。(1)减小水油流度比机理根据流体流度的概念，可以写出水油流度比的定义式：MT史但工(1-1)式中，Mwo水油流度比；w,水、油的流度；Kw,Ko水、油的有效渗透率；w,o水、油的粘度。从式(I-I)可以看到，聚合物可通过对水的稠化增加水的粘度，通过在孔隙表面的吸附和在孔隙介质中的捕集减小孔隙介质对水的有效渗透率，达到减小水油流度比，增加波及系数，从而提高原油采收率的目的。聚合物之所以能增加水的粘度，主要由于:水中聚合物分子互相纠缠形成结构；聚合物链节中亲水集团在水中的溶剂化；若为离子型聚合物，则其在水中解离，产生许多带电符号相同的链节，使聚合物分子在水中所形成的无规线团更松散，因而有更

12、好的增粘能力。(2)聚合物溶液粘弹性驱油机理当聚合物溶液经过孔喉结构受拉伸作用时，溶液中的聚合物分子采取较伸直的构象，但当它离开孔喉结构时拉伸作用消失，溶液中聚合物分子则采取较蜷曲的构象，从而使溶液向流动方向的法线方向膨胀，显示出弹性，驱出水驱不能驱出的砂粒间的剩余油，达到提高聚合物溶液洗油效率的目的。表面活性剂驱是以表面活性剂体系作为驱油剂的驱油法。表面活性剂驱根据所采用体系的不同，一般分为胶束驱、微乳液驱、乳液驱和泡沫驱等。毛管数是一个无因次的准数，它由下式定义：Nc=（1-2）.式中Nc毛管数；d一一驱动流体的粘度；Vd驱动流体的驱动速度；油与驱动流体之间的界面张力。对于具体油层，当孔隙

13、度一定时，毛管数增大，洗油效率提高，就可使采收率增加（即剩余油饱和度减小），见图1-1。1O3Ioi彖*IoT反IOTI。T10,01020304050GU剌余油胞和度X1O*图1-1剩余油饱和度与毛管数的关系（虚线宽度为统计数据的散在范围）从式（12）可以看到，要增大毛管数可以减小。水驱油时，毛管数的数量级为IO-6O从图1-1可以看出，若将毛管数的数量级增至IO-2,则剩余油饱和度趋于零。若油水界面张力由IOImNm“数量级降至10-3mNm数量级，即满足此要求。表面活性剂在油水界面上吸附，可以降低表面张力，使得毛管数增大，剩余油饱和度下降，提高了洗油效率，从而提高采收率。此外表面活性剂驱

14、还有其它提高采收率的机理，如增溶与乳化机理，润湿反转机理，聚并形成油带机理，提高表面电荷密度机理，改变原油的流变性机理等，在此不做详细介绍了。聚合物驱适用于温度适中，原油粘度中等（5IOomP唱）、非均质比较严重（渗透率变异系数060.8）的油藏。它可以提高注入水粘度，改善水油流度比，降低水相渗透率，提高注入水的波及系数，缩短开发周期。同时，应用交联聚合物处理近井地带，封堵近井地带的高渗透部分，进行剖面调整，方法的机理简单，技术上比较成熟，投资也不大，国内外进行过大量先行试验和工业规模的矿藏试验。其应用的主要限制是聚合物本身的稳定性不够，易发生机械降解、化学降解、热降解和生物降解。表面活性剂驱

15、一般适用于温度较低,原油粘度较低(v35mPs)。渗透率大于0.01m2非均质不严重的注水油藏。室内研究表明，这种方法驱替效果很好，驱油效率有时可达100%,然而其化学剂用量大，多数情况下化学剂费用超过增产原油销售价。加之对于注入流体，地层中残余流体、地层岩石之间的相互作用机制了解不够，地层的非均质性，表面活性剂在地层条件下的稳定性、吸附滞留损失以及流度控制等问题有待妥善解决，任何商业规模上的矿场应用都包含着极大的风险性。综上，以表面活性剂为主体的驱油技术能够大幅度降低油水界面张力，启动水驱后剩余的残余油，提高已开发油田的最终采收率。而以聚合物为主体的驱油技术能够提高驱替液的波及体积，岩石对聚合物的吸附又能有效降低地层流体的水相渗透率，从而大大降低油井采出液的含水，提高油田的采收率，且大幅度提高了注入水的利用效率。聚合物驱的优点为既能提高驱油效率，又能提高波及体积，并能较大幅度地降低表面活性剂的用量，从而使其具有技术经济可行性。表面活性剂驱的缺点在于成本太高，寻求价廉、高效且环保的表面活性剂是其发展方向。在三次采油中，一般并不单独使用一种表面活性剂，而是由复合表面活性剂、聚合物和助剂等组成的配合体系，只有互相配合才能提高石油的采收率，因而