油气开采用疏水缔合聚合物的研究
疏水缔合聚合物驱油数学模型
际岩 芯驱油结果基本一致。表 明该模 型能够有效描述疏水缔合聚合物溶液 的驱 油动 态， 为疏水缔合聚合物驱 的理论
研 究和 现 场 分 析提 供 了研 究 方 法 。
关键词 ： 水缔合聚合物 ； 疏 聚集体 ； 数值模拟 ； 学模型 数
中 图分 类 号 ： Ｅ ５ ．６ Ｔ ３７ ４ 文献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ： ００—２ ３ （０ ７ ０ ０ ７ —０ １０ ６４ ２ ０ ）６— １１ ５
疏水缔合聚合物驱油数学模型
叶仲斌 ， 洪楚侨。施 雷庭 张 卓 ， 圣亮 ， ， 房
（ ．“ １ 油气藏地质及 开发工程” 国家重点 实验室 ・ 西南石油大学 ， 四川 成都 ６０ ０ ； １５ ０ ２ ．西南石油大学 ： ． ａ 化学化工学 院 ，． ｂ 研究生院 ， 四川 成都 ６ ００ １５０；
维普资讯
第２ ９卷
第 ６期
西 南 石 油 大 学 学 报
Ｊｕ ａ ｆＳ ｕｈ ｅｔＰ ｔ ｌｕ ｉｅｓｔ ｏ ｒ ｌ ｏ ｔｗ ｓ ｅｒ ｅ ｍ Ｕｎｖｒｉ ｎ ｏ ｏ ｙ
Ｖｏ ． ９ １２
Ｎ ． ｏ６
２０ ０ ７年
１ ２月
Ｄｅ ． ２ ０ ｅ ０７
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组 分 渗 流 万 程
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将 达西定 律代入连 续方 程 （ ）就可 以得 到基 本 １
（
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㈩
． 渗流方程 ， 扩散 弥 散 作用 和 吸 附作 用 只发 生 在疏 水 ２ ２ 气组分 渗流 方程 同样 的道理 ， 气相 的地 下体积 流速表示 为 缔合 聚合 物 和疏水 聚 集体 ２组 分 中 ， 型 中各 个 组 模
水溶性疏水缔合聚合物溶液热稳定性研究
表 １ 实验 用 水 总 矿 化 度 和 离 子质 量 浓度
Ｔａ ｌ Ｔｏ ａ ａ ｉ ｉｙ ａ ｄ ｉ ｎ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｉ ｎ ｏ ｘ ｅ ｉ ｅ ａ ｔ ｒ ｂｅ １ ｔ ｌｓ ｌｎ ｔ ｎ ｏ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔｏ ｆ ｅ ｐ ｒｍ ｎｔ ｌｗａ ｅ
用， 在分子水平研 究了这种复杂流 变体 系的流 变性质 。实验结果表明 ， ６ 在 ５ｑ ｃ的油藏温度作 用下 ， 施加一定强度的剪
切 力 场 ， Ｐ Ｐ 中疏 水 缔合 结构 的存 在 使 其在 发 挥 增 稠 作 用 时 能 够 经 受 一 定 时 间 的 考 验 ， 化 引起 的 水 解 程 度 的 适 Ａ ．４ 老
Ｖ（ ． ２ ＮＯ ５ Ｊ ３ １ ．
０（ ． － ｔ ２ ０ ０ｌ
１ Ｏ月
文 章 编 号 ： ６ ４— ０ ６ ２ １ ） ５— １ １ ０ １７ ５ ８ （０ ０ ０ ０ ３ — ６
水 溶 性 疏 水 缔 合 聚 合物 溶液 热 稳定 性 研 究
朱 明琚 ， 健 张
（ 海 油研 究 总 院 ， 京 东 城 １０ ２ ） 中 北 ０ ０７
合物 Ａ — ４， 业 品 ， ＰＰ 工 四川 光 亚 科 技 股 份 有 限 公 司 （ 分子 量 １ ０ ０万 ， ２ 固含 量 ９ ． ２ ） １２ ％ 。 （ ）配 聚水模 拟现 场用 水 ， ２ 为清 污混 合 水 ， 矿 其
化度 和离 子质量 浓度 见 表 １ 。
后， 在高 温条 件下会 发生 热 降解 和进 一 步水解 ， 破坏 聚合物 的稳定 性 ， 大大 降低 聚合物 的驱油 效 果 ， 而驱
力 ¨ Ｊ从 而 受 到 高 分 子 科 学 界 与 工 业 界 的 广 泛 关 ，
一种疏水缔合聚合物快速溶解方法研究
水池 （ ３中的水经流量计计量后泵人搅拌罐 ， ８ ） ｍ 此 时 陕速分散装置将干粉与水进行混合 ， 搅拌器开始
搅拌 ， 同时 由螺杆 泵 将处 于 溶胀 阶段 的 聚合 物输 送 到 三级 拉伸 装 置 中 ， 然后 进 入 熟化 罐进 一 步搅 拌 熟 化 ， 后 由螺 杆泵 泵 人 废液 池 。每 个装 置 的出人 口 最 均设 有取样 口， 于测试 溶 液黏度 。 便
收稿 日期 ： ０ ０ ５ ２ １一 卜Ｏ ｌ 网络 出版 时间 ：２ １— ５ １ ０２ ０ — ７
基金 项 目 ：十一 五 国家 ８ ３重点 项 目 “ ６ 渤海 油 田聚合 物 驱提 高采 收 率技 术研 究 ” ２０ Ａ ９ ７ １ ； 十二 五 ” （０７ Ａ００ ０） “ 国家科 技重 大 专项 课题 “ 上稠 油化 海
Ｌ ｕ ｉ ｅ， ｈ ｎ ａ ． ｍｄ ｏ ｔｅ ａｔ ｓｏ ｔ ｎｏ ａ ｄｏ ｈ ｂｃ ｓ ｃ ｔ ｎ ｔ － ｏ ｂｅ ｏｙ ｒ 】 Ｊｕ ａ ｏ Ｓ ｕｈ ｓ Ｐ ｔ ｌ ｍＵｎ ｅ－ ｉ Ｌ ｗ ｉＺ ａ ｇＪ ｎ Ｓ ｙ ｎ ｈ Ｆ ｓＤｉ ｌ ｉ ｆ Ｈｙ ｒｐ ｏ ｉ Ａｓｏ ｉ ｉ Ｗａ ｒＳ ｌ ｌ Ｐ ｌ ｉ ｓｕ ｏ ａｏ ｅ ｕ ｍｅ［ ． ｏ ｒ ｌ ｆ ｏ ｔ Ｊ ｎ ｗｅｔ ｅ ｏｅ ｒ ｕ ｉｒ ｖ
ｓｙ Ｓｉ ｃ ＆Ｔ ｃｎ ｌｇ ｄｔｎ ２ １ ，４ ３ ： ５— ６ ． ｉ ： ｃ ｎ ｅ ｅｈ ｏ ｙＥ ｉｏ ， ０２ ３ （） １７ １２ ｔ ｅ ｏ ｉ
引 言
海 上 油 田地 质 条 件 复 杂 ， 油储 量 超 过 ７％， 稠 ０ 平 台寿 命 一般 设 计 为 ｌ— Ｏ年 ， ５２ 因此 ， 驱 开发 方 水 案 设计 采 收率 只有 １％一 ５ 有些 油 田甚至 更低 。 ８ ２％，
驱油缔合聚合物
驱油缔合聚合物
驱油缔合聚合物是一种高分子间复合物，由高分子间相互作用力使不同高分子形成，是天然高分子、生物高分子以及功能高分子的一种聚集状态。
在三次采油领域得到了广泛应用，是油气田提高采收率的主要措施之一。
驱油缔合聚合物的性能与未缔合聚合物有很多不同之处。
相关研究表明，由于疏水性的减弱，驱油缔合聚合物的表观黏度、注入压力、阻力系数、残余阻力系数和动态滞留量均明显小于强疏水性聚合物，但仍高于普通部分水解聚丙烯酰胺。
在非均质模型中，驱油缔合聚合物能同时进入高、低渗透层，表现出一定的调剖能力，而普通部分水解聚丙烯酰胺主要分布在高渗层中，很少进入低渗层，剖面调整能力较前者弱。
驱油缔合聚合物在驱油过程中具有良好的持久性和有效性，均质模型中的驱油效率增幅高于强疏水性聚合物，但仍低于普通部分水解聚丙烯酰胺。
在实际应用中，可以根据具体的油藏地质条件和开采要求，选择合适的驱油缔合聚合物，以提高采收率。
疏水缔合聚合物在孔隙介质中的渗流阻力模拟分析
疏 水 缔 合 聚 合 物 在 孑 隙 介 质 中 的 Ｌ 渗 流 阻 力 模 拟 分 析
程 仲 ， 荣强 ， 一徐 程 昆。李 晓刚 ， ， 马 立
塘沽 ３０５ ； ０４ ２ （ ．中海 油 能 源 发 展 监 督 监 理 技 术 公 司 ， 津 １ 天
２ ．油气藏地质及开发工程 国家重点实验室 西南石油大学 ， 四川 成都
＋
＋
值， 即 。其无 量纲形 式 为
Ｌ
。
等一 一 ）叼 ２ ２ ＝ ２
一 一
室 内一维 岩 心流 动实 验 带有 ２个测 压点 填 砂
管驱 替装置 ， 填砂 管 长 Ｌ＝０ ５ｍ， ． 直径 ０ ０ 填 ． １ｍ，
＋
ｏ 一ｒ＝ ＋） 验 采用渤 海 Ｓ３ ｒ ｘ 叩 ， （ ／ ＼ ／ ） Ｚ ６—１油 田注 入 水 ， 方 参 数 见 表 配
法 向应 力 ） 间的关 系 。 之
流动基 本方 程如 下 ： （ ）连续性 方程 （ １ 质量 守恒 ） ：
— ＋ —十
以 ｏｖ
值模 拟分 析方 法 ， 建立疏 水缔 合 聚合 物溶 液在 孔 隙
介质 中渗 流 阻力 的数学模 型 。
＝０ １ ３ ．
：
ｆ） ， １
１２ １ 控 制方程 的 建立 ．．
采 用 有 限体 积法 ， 建立 离散 化数 学模 型 。通过 交错 网格 计 算 方 法 Ｊ分 析 不 同控 制 体 积 的 网格 ，
系统 中压 力 方 向速 度 、 向速 度 、 力 ７ Ｙ方 应 ’ 方 向 的 法 向应 力 、 Ｙ方 向 （ 包括 剪切 应力
３ 德克 萨斯农业 与机械大学 ， 国 ． 美 德 克萨斯州 Ｔ ７ ８３ Ｘ ７４ ）
疏水缔合水溶性聚合物的合成研究进展
均相共聚、均相共聚 、胶束共聚 、反相微乳液聚合、无皂乳液聚合、活性 阴离子聚
合 以及超 临界 二氧 化 碳 介 质等 。
关键词：疏水 缔合 ；水溶性聚合物 ：水溶性单体：疏水性单体
中图分类号 ：０ ３ ６２ 文献标识码：Ａ
上 世纪 ８ Ｏ年代 中期 ，ｖｎ ］ 出了疏水缔 合聚 合物 （ ｄｏ ｈｂｃｌ ｓｃａｎ ｏｙ ｒ Ｅ ａＢ 提 Ｈｙｒｐｏ ｉ ｌａ ｏｉｉｇｐ ｌｍｅ， ａｙ ｓ ｔ ）的概 念 。疏 水缔合水 溶性聚 合物 ，指 的是在 传统 的聚 合物亲 水性 大分子 链上 引入 少量 疏 水基 团 （ 尔分数 大约为 ２ 摩 ％～５ ％）的一类 新型 的水溶 性聚合 物【。 ２ Ｊ
１ ． 均 相 共 聚 ２
均 相共 聚 法 是将 疏 水 性 单体 和水 溶 性 单体 溶 于 共 同 的单 一溶 剂或 混 合溶 剂 中实现 共 聚
合 的方法 。用 单 一 溶 剂 或混 合 溶剂 代 替水 溶 剂来 克 服 疏水 性 单 体与 水溶 性 单体 不 共溶 的性
质 ，故该方 法 是均相 的 。Ｅ ｚｌ等人 【 和 Ｄ ｗｌ ｇ等 人 【Ｊ 究表 明，该方 法 可 以使 体系 ｚｅｌ 】 ｏ ｉ ｎ ｌ的研 ｏ 达 到分 子水 平 的分 散 ，从而 解 决疏水 性单 体与 水 溶性 单 体混溶 的问题 ， 却经 常 出现 生成 的 但 聚 合物 不溶 于 反应溶 剂 的现 象 。通过 这种 均相 共聚 得 到 的是无 规共 聚物 。在水 溶 液 中疏水 缔
构功能单体 Ｎ ． 羟基．． ３甲氧基． 苄基） ． 丙烯酰胺 （ ＭＢ ，合成了一种新型的丙烯酰胺－ Ｈ Ａ） 丙 烯酸－ＭＢ 丙烯酸十八酯四元疏水缔合共聚物 （ ＭＡ Ｓ 。 Ｈ Ａ． Ａ Ｈ Ａ） 与不含 Ｈ Ａ 的聚丙烯酰胺 ＭＢ
驱油用疏水缔合聚合物的制备及性能分析
驱油用疏水缔合聚合物的制备及性能分析吴松艳;夏鹏辉;李玉波【摘要】A kind of comb-like hydrophobic associating polymer was prepared with AA/AM/C18DMAAC as raw materials in polymerization reaction.The product also had both hydrophilic and hydrophobic groups.The experiment process was divided into two stages,the first paragraph was redox reaction,the second paragraph was azo reaction.The analysis results of the product performance showed that pH value,degree of hydrolysis,and C18DMAAC content were the main cause of affecting product performance.The product had strong resistance to salt and heat resistance performance,and had properties of low concentration and high viscosity.The crude oil emulsion experiment showed that the hydrophobic associating polymer had a good ability to crude oil emulsion.%以AA/AM/C18DMAAC三元共聚前水解方法反应制得一种梳状疏水缔合聚合物,该产物同时兼有亲水和疏水两种基团.实验过程采取二段引发方式引发,一段为氧化还原引发,二段为偶氮引发.通过产物性能分析可知反应体系的pH值、水解度、C18DMAAC含量等条件是影响聚合产物性能的主要原因,该聚合产物具有较强的抗盐,耐温性能,且疏水缔合聚合物具有低浓高粘的特性.疏水缔合物对原油的乳化实验显示了疏水缔合物具有良好的乳化原油能力.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2017(046)005【总页数】3页(P821-823)【关键词】三元共聚;抗盐;耐温;低浓高粘【作者】吴松艳;夏鹏辉;李玉波【作者单位】东北石油大学,黑龙江大庆163318;东北石油大学,黑龙江大庆163318;东北石油大学,黑龙江大庆163318【正文语种】中文【中图分类】TQ325随着油气田开发进入中后期，油气开采率降低成为各大油田和油气公司急需解决的问题。
聚合物驱油技术应用研究
聚合物驱油技术应用研究摘要：在油田开采过程，开采到高含水区时，无论是开采技术指标，还是开采经济指标都会发生变化。
利用聚合物驱油能够将原油采收率有效提升，因为聚合物本身具有流变特点，兼具粘弹性，流动过程可以增加对油膜的携带能力。
下文简要介绍常见的聚合物，分析聚合物驱油应用原理，并对其具体应用进行分析。
关键词：聚合物；驱油技术；应用引言：石油属于国家发展重要能源之一，在开采量不断增加的背景下，油井内部含水率不断增加，导致产油能力下降，随着基建投资也不断提升。
因此，怎样使用经济的手段对于开采区剩余石油进行开采需要相关人员着重思考。
聚合物驱油属于高采收率技术之一，使用过程将驱替液黏度增加，控制被驱液流速，进而提高洗油效率。
对比而言，水驱油采收率通常能够达到40%，聚合物驱油采收率能够达到50%。
因此，研究该技术的应用对于提高油田开采效率具有重要影响。
一、常用的聚合物类型可使用天然黄胞胶材料作为聚合物驱油，此类物质虽然粘性强，颗粒稳定，因为凝胶强度相对较弱，因此可能对于长期冲刷的耐力较弱，在调剖、采油等环节应用需要进行改善。
还可使用聚丙烯酰胺这类物质作为聚合物，分为胶体、胶乳、粉状物质，还可以利用其离子形式，通常油田利用粉状阴离子。
酯类化合物组成结构包含酰胺基官能团，兼具烯烃、酰胺等功能结构，利用过程可能出现降解类型化学反应，还可能出现生物降解和机械剪切等反应。
若分子量高，那么物质浓度大、水解度低、矿化度低、黏度大。
除此之外，还有梳形抗盐类聚合物和疏水缔合聚合物也较为常用。
二、聚合物的驱油原理介绍聚合物驱油主要是向油井当中注入高黏度流体，进而对于油藏内水油等物质流速比进行调节。
从微观角度分析，利用该技术可以将水流流速之比加以改善，对于其体积扩大也有影响。
若水油流速比超过1，则表示水流能力比原油强，水流出现“指进”现象，使得波及系数会下降，难以将原油驱替出来。
此时，可将聚合物添加至水中，降低其渗透力，并将其黏性提升，控制水的流动性。
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油气开采用疏水缔合聚合物的研究
三次采油是提高原油采收率最重要的步骤，对于我国注水开发油田提高石油
采收率的方法主要为化学驱。目前我国化学驱研究中，聚合物驱技术相对较为成
熟，但聚合物驱油效果和效益还需进一步改进和提高。目前常用的聚合物包括以
部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)为代表的合成聚合物和以黄原胶(Xanthan Gum)为代
表的生物聚合物在用于高温高盐油藏时都存在难以克服的问题。因此，近年来，
耐温耐盐聚合物的研制已成油气开采用聚合物迫切需要解决的问题，而疏水缔合
水溶性聚合物(HAWSP)由于具有不同于一般水溶性聚合物的特殊流变性，一直受
到科学工作者极大的关注。
疏水缔合聚合物分子链上含有少量疏水基团，当疏水缔合聚合物溶于水
时，由于疏水基团之间的缔合作用而形成超分子聚集体，从而形成可逆的网络结
构，溶液粘度显著提高，使疏水缔合聚合物表现出不同于一般水溶性聚合物的特
殊流变性。因此，疏水缔合聚合物能在一定程度上克服油气开采中常用的聚丙烯
酰胺耐温耐盐性差和易剪切降解的缺陷，成为一种具有良好应用前景的油气开采
用水溶性聚合物材料。尽管如此，目前国内外研究开发的疏水缔合聚合物在耐温
抗盐和稳定性等方面还存在一定的问题，聚合物的性能还有待进一步改进。
为了更好地设计出具有特定性能的疏水缔合水溶性聚合物，有必要研究其在溶液
中的存在状态、缔合机理、缔合结构的形状及影响缔合的因素，找到直观的科学
依据来阐释缔合聚合物在溶液中的缔合机理，真正弄清HAWSP具有特殊流变性的
原因，从而为疏水缔合聚合物的分子设计和应用提供可靠的依据。
因此，本文的研究内容包括三个方面：一是采用荧光光谱、紫外光谱和透射
电镜等手段研究HAWSP在水溶液中的聚集和网络结构的形成来研究疏水缔合聚
合物的缔合机理；二是在此基础上探索提高疏水缔合聚合物耐温抗盐性的途径；
三是根据疏水缔合聚合物的结构特征，结合实验研究结果，计算疏水缔合聚合物
溶液临界浓度，并对溶液浓度区域进行划分。 ·疏水缔合聚合物的缔合机理
的研究 以芘为探针用荧光光谱法和紫外光谱法研究了疏水缔合聚合物在溶
液中的缔合状态及网络结构的形成过程，得出疏水缔合聚合物在溶液中的缔合机
理。通过粘度法证实当溶液中有大量疏水微区生成时，疏水缔合聚合物溶液粘度
出现急剧增大。 在使用透射电镜研究疏水缔合聚合物和聚丙烯酰胺溶液的微
观结构时发现，聚丙烯酰胺和疏水缔合聚合物在一定浓度时都可以形成网络结构，
且从TEM照片来看，聚丙烯酰胺在溶液中形成的网络结构与疏水缔合聚合物在溶
液中形成的网络结构在表面上没有多大差别。
为了更好的了解疏水缔合聚合物的溶液性质与结构之间的关系，使用相分
离模型研究了疏水缔合聚合物在溶液中的缔合作用能。实验结果表明，疏水缔合
能比化学键的键能小，然而却比范德华力和氢键的键能大，这就从分子间相互作
用力的角度解释了疏水缔合聚合物比一般水溶性聚合物具有更高增粘能力的原
因。 探索提高疏水缔合聚合物耐温抗盐性的途径 鉴于目前所研究的疏水缔合聚
合物大多为长链梳形结构，尽管在高效增粘方面效果显著，然而在耐温、抗盐和
稳定性等方面却存在一定问题。为了提高聚合物驱对高温高盐等油藏的适应性、
扩大聚合物驱适用范围，必须加深耐温耐盐聚合物的基础研究。
在弄清楚疏水缔合聚合物的缔合机理的基础上，根据分子间相互作用的物理
模型，首先探索对长链梳形疏水缔合聚合物进行改性，将梳形缔合聚合物通过适
当的交联，生成可溶性体型高分子即类星型结构的缔合聚合物，并对其溶液的流
变性和稳定性进行了研究。在研究了类星型结构的缔合聚合物的基础上，研究了
星型缔合聚合物在各种盐浓度下的流变行为。实验结果表明类星型结构的缔合聚
合物和星型缔合聚合物具有一定的耐温抗盐性。 疏水缔合聚合物溶液临界浓度
的计算和浓度区域的划分 前面的研究可以发现，疏水缔合聚合物溶液网络结构
的形成会导致溶液粘度的突变。
溶液粘度发生突变的临界浓度尽管可以通过荧光光谱法、紫外光谱法和粘度
法等手段获得，但通过模型设计、建立数学模型来计算聚合物溶液的临界浓度对
聚合物的分子设计及应用具有重要的指导意义。 由于疏水缔合聚合物在极稀溶
液中即可通过分子间的相互缔合形成超分子聚集体，因此，为了更好的了解疏水
缔合聚合物在各个浓度区域的形态和性质，根据疏水缔合聚合物的结构特征，结
合实验研究结果，对疏水缔合聚合物溶液浓度区域作了划分。将疏水缔合聚合物
溶液分为极稀溶液、稀溶液、亚浓溶液和浓溶液。关键词:疏水缔合聚合物，荧
光光谱，紫外光谱，缔合，临界浓度，透射电镜，溶液 结构，缔合作用能，星
型缔合聚合物，流变性，耐温抗盐。