阴离子型聚合物对地层的伤害与解除论文.docx

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1、阴离子型聚合物对地层的伤害与解除石油111班：张希喜指导教师：杨晓武（陕西科技大学化学与化工学院陕西西安710021）摘要:为了使油田提高采收率,聚合物驱在我国油田广为使用。在聚合物驱大幅度提高采收率的同时，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，注入量减少，达不到配注要求；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。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，即用Fenton试剂氧化降解聚丙烯酰胺

2、，从而恢复地层渗透率。关键词：聚合物驱，Femon试剂，解堵AnionicPo1ymerofFormationDamageandRemoveABSTRACT：Inordertomaketheoi1fie1dtoimproveoi1recovery,thepo1ymerf1oodingoi1fie1dwide1yusedinourcountry.Great1yenhanceoi1recoveryofpo1ymerf1ooding,atthesametime,isaccompaniedbysomenegativephenomenon,ontheonehand,whentheinjectionwe1

3、1fora1ongtime,a1argenumberofinjectingpo1yacty1amideso1ution,asma11numberofinjectionwe11injectionpressureraises,injectionratedec1ine,can,tmeettheinjectiona11ocationrequirements;Afterpo1ymerf1ooding,ontheotherhand,canproduceacertainamountofdamagetoformation,affectthesubsequentwork.Tbe1iminateora11evia

4、tethepressureofthepo1ymerinjectionwe11s,injectionratereductionandtheformationdamage,thisstudysimu1atesthefbnationdamage,toana1yzethecausesofnegativephenomenaandthestudyofthemethodtoe1iminatecongestion,whichFentonreagentoxidationdegradationofpo1yacry1amide,torestoretheformationpermeabi1ity.Keywords:p

5、o1ymerf1ooding,Fentonreagent,brokendown聚合物驱作为高含水油田提高采收率的一项重要技术，在陆地油田取得了很好的降水增油效果，越来越受到石油工业界的重视。聚合物高粘特性和聚合物在地层孔隙中的吸附捕集等作用，容易引起注入压力上升和注入量下降，这是聚合物驱特有的规律性；另一方面，在高温、高压、复杂的生物及化学条件下，聚合物易于变性而成为堵塞物，最终造成注入压力上升、注聚量下降口。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0H为主要特点的高级氧化技术，Fenton试剂氧化降解聚

6、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。1实验部分1.1 实验仪器和试剂1DY-50岩心流动驱替装置，电子天平，数字式粘度计，烧杯，玻璃棒，搅拌器，标准检验筛，聚丙烯酰胺(分子量500万，实验用浓度0.6%),双氧水(30%,实验用浓度1%),硝酸铁(实验用浓度0.05%)等。1.2 实验方法实验的主要核心仪器是1DY-50岩心流动驱替装置，将粒度不同的砂子装入填砂管来模拟不同渗透率的地层，并计算地层原始渗透率。将聚合物驱替进入填砂管来模拟聚合物驱对地层的伤害，计算聚合物驱后地层渗透率，分别分析其对特高、高、

7、中渗透率地层的伤害程度。将解堵剂FemOn试剂溶液驱替进入地层，然后用水冲洗，计算解堵后地层渗透率，验证地层渗透率是否恢第。同时查阅资料得出聚合物驱对地层造成堵塞的机理，以及不同浓度Femon试剂对降解聚合物的效果，并以此进行相关实验。2结果与讨论2.1岩心原始渗透率确定根据实验所得数据可以根据达西公式计算岩心原始渗透率：K=Q1(r2p)(2-1)式中：Q流量，m1/s；流体的粘度，mPaS;1岩心的长度，cm；r岩心的半径，cm；p注入压差，10MPa；K渗透率，m2o由实验数据计算可得，特高渗透率岩心的原始渗透率KII=I.20764nR高渗透率岩心的原始渗透率K12=0.52799m2

8、;中渗透率岩心的原始渗透率K13=0.25165m21,2.2聚驱后对岩心渗透率的影响聚合物驱后特高渗岩心渗透率K21=0.68925m2;聚合物驱后高渗岩心渗透率K22=0.21496m2;聚合物驱后中渗岩心渗透率K23=0.07664m2o伤害率二(K1-K2)/K1100%121(2-2)由上式可计算不同渗透率地层的伤害程度，可得聚合物驱后对特高渗地层的伤害率为42.93%；聚合物驱后对高渗地层的伤害率为59.29%；聚合物驱后对中渗地层的伤害率为69.56%。2.3解堵剂对岩心渗透率的影响解堵剂处理后特高渗岩心渗透率K31=0.97102m2;解堵剂处理后高渗岩心渗透率K32=0.40

9、538m2解堵剂处理后中渗岩心渗透率K33=0.10900m2解堵率(渗透率恢复值)=K3KI100%21(2-2)由上式可计算不同渗透率地层渗透率恢复程度，可得解堵剂对特高渗地层的解堵率为8041%。解堵剂对高渗透率地层的解堵率为76.78%o解堵剂对中渗透率地层的解堵率为4331%o对此，可能做出的解释是，岩心渗透率较高时，相应的孔隙半径也较大，解堵剂可与聚合物充分反应，对岩心的解堵率较高；岩心渗透率较低时，由于孔隙半径较小，聚合物占据微小孔隙的程度进一步加剧，解堵剂进入该部分孔隙的可能性进一步降低，解堵剂与聚合物接触时间较短，难与聚合物发生降解反应，在解堵剂有效作用时间内恢复程度不如渗透

10、率较高时好。由图1,2,3可比较不同渗透率的岩心其原始渗透率，聚驱后渗透率与解堵后渗透率。O246810121416注入PV数-岩心原始法透率+岩心被伤害后的滑透率r-外心好除伤害后的决透噂图I特高渗地层伤害与解除岩心原始添透率岩心被伤害后的正透率岩心斜除仿苏埼的总速率O246810121416注入PV数图2高渗地层伤害与解除-岩心原始渔透率-岩心被伤害后的渗透率-a-方心解除饬出兀的淡透率图3中渗地层伤害与解除2.4聚合物驱地层堵塞机理聚合物的堵塞主要是吸附与滞留引起的，吸附是吸附质（岩心）的一种内在性质，是不可避免的。滞留是一种动态吸附，主要是机械捕集。聚合物在油层中的滞留（堵塞），是吸附

11、与机械捕集的综合作用。聚合物对地层的堵塞原因主要有：聚合物的溶解状态；聚合物与流体的不配伍性叫聚合物水力滞留作用；聚合物本身的分选和吸附：聚合物的捕集作用。以中渗地层为例，由实验数据分析聚合物注入过程中岩心渗透率的变化以及压差的变化，如图4所示：图4注聚过程中岩心渗透率与压差的变化由图4可知，在聚合物注入过程中，随着注入PV数的增加，岩心渗透率不断下降，最后维持在一定值，岩心两端压力差虽然时增时减，但总体趋势却不断上升。这表明，由于聚合物粘度较大，以及其吸附和滞留作用，注入过程困难，在较大压差下才能驱替进入岩心，聚合物驱替进入岩心后使得地层渗透率不断下降，伤害率不断增大，最后保持在一定值。将沙

12、子填在两片玻璃板之间，用于模拟从岩石外部观察岩石内部，滴入聚合物，在放大倍数为180倍的显微镜下观察，可分析聚驱使岩心渗透率降低的原因。如图5,6所示。聚合物与砂子接触后，充填于孔道和孔喉处，将沙子包围起来，由于吸附和捕集作用以及聚合物的架桥作用封堵了许多大小孔道，因而聚驱后使得地层受到污染，渗透率大幅度下降。图5干岩心图6聚合物驱后岩心2.5Fenton试剂对聚丙烯酰胺降解效果室内研究当所用Fenton试剂中C(H2O2)=0.5586%,C(Fe3+)=0.1862%时，聚合物降解速率最快，降解后的最终粘度最小，从23ImPas降到了33mPas;当所用Femon试剂中C(H2O2)=0.

13、2500%,C(Fe3+)=0.1111%时，聚合物降解速率次之，聚合物粘度从23OmPas降到55mPas;当所用Fenton试剂中C(H2O2)=0.6065%,C(Fe3+)=0.1300%时，聚合物粘度从232mPas降到79.5mPas;当所用FentOn试剂中C(H2O2)=0.6237%,C(Fe3+)=0.0693%时，聚合物降解速率最慢，聚合物粘度从231mPas降至J138mPas,通过比较可知，Fenton试剂中H2O2和Fe3+的浓度不同，对聚合物的降解效果也不相同。由此可以类比将Femon试剂注入井中进行解堵作业时，由于流动过程中的损失，靠近井口的地方FemOn试剂浓

14、度较大，距井口较远的地方Femon试剂浓度较小，所以，现场施工中可能存在的问题就是，在距井口较近的地方聚合物得到很大程度上降解，解堵效果较好，距井口较远的地方，聚合物降解不彻底，解堵效果较差。同时也得出结论，FentOn试剂对堵塞在地层中的聚合物确实有较好的降解效果，可以用作解堵剂。图7不同浓度Fenton试剂对聚合物降解效果3结论(I)聚合物对地层的堵塞原因主要有：聚合物的溶解状态；聚合物与流体的不配伍性：聚合物水力滞留作用；聚合物本身的分选和吸附：聚合物的捕集作用。(2)注聚合物对岩心会产生一定的伤害作用。岩心的渗透率越低，伤害程度越严重。随渗透率的增加，伤害程度有所减轻。聚合物对特高渗透

15、率岩心的堵塞率在40%左右，对高渗透率岩心的堵塞率在60%左右，对中渗透率岩心的堵塞率在70%左右。(3)所用的解堵剂为FemOn试剂，过氧化氢浓度为1%,铁离子浓度为0.05%,与聚合物驱后的岩心充分反应15个小时以上。结果表明，Fenton试剂对聚丙烯酰胺有较好的降解效果。对于不同渗透率的岩心，解堵剂对岩心渗透率的恢复程度不同。岩心渗透率越高，恢复程度越高，对特高渗透率岩心的解堵率在80%左右，对高渗透率岩心的解堵率在75%左右，对中渗透率岩心的解堵率在40%左右。(4)将FerUon试剂注入井中进行解堵作业时，由于流动过程中的损失，靠近井口的地方FenIOn试剂浓度较大，距井口较远的地方FemOn试剂浓度较小，所以，现场施工中可能存在的问题就是，在距井口较近的地方聚合物得到很大程度上降解，解堵效果较好，距井口较远的地方，聚合物降解不彻底，解堵效果较差。参考文献1宋爱莉,孙林,朱洪庆,刘春祥,夏光,山金城.SZ3&1油田缔合聚合物驱堵塞物形成机理分析J.石油钻采工艺,2011,33(1):83-87.2池世永,注聚井解堵剂的研究与应用D.大庆:大庆石油学院,2008.马超,赵林.化学驱油层伤害机理及解决途径J.河南石油,2005,19(3):8-60.4张传宇,聚合物驱地层堵塞机理与解堵可行性研究D.大