研究了高分子量締合聚合物（HAWSP）和聚丙烯酰胺（HPAM）溶液的巖心剪切黏度及分子量穩(wěn)定性,考察了注入速度、剪切次數(shù)及巖心滲透率對剪切穩(wěn)定性的影響。實驗結(jié)果表明,隨著注入速度的增加,HAWSP聚合物溶液剪切后黏度呈"先平穩(wěn)后下降"的兩段式特征,而HPAM溶液剪切后黏度則單調(diào)下降;HAWSP聚合物經(jīng)一次剪切后黏度及分子量即趨于穩(wěn)定,而HPAM則需多次巖心剪切后才趨于穩(wěn)定;高速巖心剪切時聚合物分子量保留率與巖心滲透率大小密切有關(guān),滲透率越高,分子量保留率越大;在滲透率和注入速度相同時,HAWSP表現(xiàn)出更好的剪切穩(wěn)定性。 

【文章來源】：石油化工. 2020,49(10)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

巖心剪切流程

對兩種不同分子結(jié)構(gòu)的聚合物溶液的表觀黏度進(jìn)行測定，考察了聚合物分子結(jié)構(gòu)差異對聚合物體系黏度的影響，結(jié)果見圖2。從圖2可看出，在聚合物質(zhì)量濃度低于1 750 mg/L時，HAWSP與HPAM表觀黏度均隨體系質(zhì)量濃度的增加而增加，而當(dāng)體系質(zhì)量濃度大于1 750 mg/L時，HAWSP表觀黏度急劇上升，HPAM表觀黏度則繼續(xù)表現(xiàn)出隨聚合物質(zhì)量濃度的增大呈線性緩慢增加的趨勢。分子量確定的條件下，HPAM表觀黏度主要與聚合物濃度相關(guān)，HAWSP在HPAM的基礎(chǔ)上引入了疏水基團(tuán)，水溶液中聚合物分子由于疏水作用而發(fā)生聚集，從而使大分子鏈產(chǎn)生分子內(nèi)和分子間締合效應(yīng)。當(dāng)HAWSP濃度低于臨界濃度（CAC）時，聚合物分子締合效應(yīng)主要以分子內(nèi)締合為主，而當(dāng)HAWSP濃度高于CAC時，大分子鏈分子締合效應(yīng)以分子間締合為主，最終形成超分子結(jié)構(gòu)-動態(tài)物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，流體力學(xué)體積大幅增加，最終表現(xiàn)為表觀黏度的大幅度升高[17-18]。實驗結(jié)果顯示，本研究所選的HAWSP質(zhì)量濃度拐點在1 750 mg/L左右，因此后續(xù)對以分子間締合為主的2 000 mg/L溶液的巖心剪切穩(wěn)定性進(jìn)行研究。2.2 注入速度對聚合物巖心剪切穩(wěn)定性的影響

將2 000 mg/L的HAWSP和HPAM以不同注入速度（0.5～400 m/d）注入滲透率為2.5μm2的人造巖心，對比巖心剪切前后聚合物黏度變化，得到不同注入速度下不同類型聚合物的巖心剪切特征，結(jié)果見圖3。從圖3可看出，不同注入速度下兩種不同類型聚合物表現(xiàn)出不同的巖心剪切特征，隨巖心注入速度的增加，HAWSP剪切后黏度呈“先平穩(wěn)后下降”的兩段式特征，而HPAM黏度整體呈單調(diào)下降趨勢。這與HAWSP和HPAM分子結(jié)構(gòu)的差異性有關(guān)，HAWSP在注入速度為0～60 m/d時，分子受巖心剪切破壞較小，被巖心剪切破壞的分子結(jié)構(gòu)由于分子間締合效應(yīng)的存在快速重組，黏度快速恢復(fù)，HAWSP抗巖心剪切性能良好；當(dāng)注入速度大于60 m/d時，巖心剪切帶來的分子結(jié)構(gòu)破壞速度比黏度恢復(fù)速度更快，因此剪切后黏度隨注入速度的增加而降低。HPAM黏度主要由分子鏈長度決定，隨注入速度的增加，HPAM受巖心孔隙結(jié)構(gòu)的破壞增大，流出液分子量逐漸降低，因此體系黏度降低。注入速度為400 m/d時HAWSP一次剪切黏度保留率為71.07%，而HPAM僅為38.41%，一次剪切分子量保留率HPAM達(dá)到82.09%,HAWSP則為66.90%。兩種聚合物剪切黏度、分子量的差異性需要對兩種聚合物的高速巖心剪切穩(wěn)定性進(jìn)行進(jìn)一步研究確定。結(jié)合現(xiàn)場施工過程中聚合物體系受注入速度影響最大的情況發(fā)生在炮眼處[19-20]，為考慮現(xiàn)場施工條件下聚合物體系的抗巖心剪切性能，后續(xù)主要對400 m/d注入速度下的多次巖心剪切穩(wěn)定性進(jìn)行對比研究。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3308376