采油化学剂研究进展0624)汇总.ppt
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中国石油大学（北京）提高采收率研究中心赴江汉油田技术交流,2010年6月,采油化学剂研究进展,侯吉瑞,一、采收率中心基本情况简介二、提高采收率化学剂概论驱油聚合物化学进展驱油活性剂的研究进展调剖堵水化学剂研究进展三、新型深部调堵剂与应用,主要内容,一、采收率中心基本情况简介,学术：
跨院系的综合科研队伍学科：
多学科交叉开发地质油藏工程应用化学流体力学,行政：
以科研为主的独立二级单位,科研团队：
教授19人副教授6人博士后5人在读博士26人在读硕士82人（不含工程硕士）特聘教授沈平平（中石油前副总裁）王德民（中国工程院院士）150余人的科研团队,一、采收率中心基本情况简介,研究方向:
油藏描述油藏工程化学驱技术CO2驱技术调驱理论与技术,一、采收率中心基本情况简介,近年承担的重大科研项目,国家“973”课题油水界面膜与乳化、破乳规律研究新型驱油体系驱油机理研究CO2驱替过程中多相多组分非线性渗流机理和规律国家“973”前期研究专项低渗透油藏提高采收率基础理论研究国家攀登计划三级课题复合驱油藏描述方法研究,一、采收率中心基本情况简介,国家“973”专题化学复合驱过程中的乳化及其对采收率的影响弱碱/无碱条件下超低界面形成机理CO2在油藏中的突进机理与控制方法CO2在油藏中的扩散机理与规律CO2驱油过程中的储层物性的变化机理CO2驱油过程中的油藏工程理论及方法研究,近年承担的重大科研项目,一、采收率中心基本情况简介,近年承担的重大科研项目,国家863重大专项渤海油田早期聚合物驱效果评价技术国家863计划专项海上油田调剖堵水预警技术研究国家863探索导向项目高效廉价表面活性剂驱油体系的研究国家“十五”攻关项目低渗非均质砂岩油藏深部封堵与改造关键技术研究有机垢预防和清除及岩石润湿反转控制技术研究,一、采收率中心基本情况简介,近年承担的重大科研项目,国家自然科学基金项目油水在油藏孔喉中的流动和乳化机理CO2在多孔介质中对胶质沥青质稳定性的影响低渗透油藏提高采收率技术基础教育部重点科技基金项目原油减渣开发高效驱油表面活性剂驱油体系CNPC中青年创新基金项目高含水期油藏大孔道动态变化机理与识别模型CO2驱过程中的油水乳化规律CNPC风险基金项目聚驱后油层动态非均质性的示踪剂解释技术研究,一、采收率中心基本情况简介,近年承担的重大科研项目,国家重大专项油田开采后期提高采收率新技术（教育部，课题）大庆复合驱示范工程:
复合驱相关机理研究（中石油）高凝油油藏注入水水质对储层伤害与对策研究（中石油）氮气泡沫深部调驱技术研究（中海油）,一、采收率中心基本情况简介,有特色的实验技术,一、采收率中心基本情况简介,长岩心驱油调剖物理模拟技术（均质，2.5cm30m）,有特色的实验技术-大型非均质储层模型,一、采收率中心基本情况简介,微尺度渗流及驱替动力学模拟装置（直径2微米）,有特色的实验技术,一、采收率中心基本情况简介,德国HAAKRS600流变仪,有特色的实验技术,一、采收率中心基本情况简介,德国DCAT21表面张力仪,有特色的实验技术,一、采收率中心基本情况简介,界面粘弹仪,有特色的实验技术,一、采收率中心基本情况简介,CO2溶解测试仪,有特色的实验技术,一、采收率中心基本情况简介,微观可视化驱替模拟,有特色的实验技术,一、采收率中心基本情况简介,与挪威卑尔根大学石油研究中心在提高采收率方向的科研项目合作、学术交流、人才培养等签订了合作协议。
与加拿大Regina大学在提高采收率方面的合作开始启动。
国家973项目“二氧化碳埋存与资源化利用”中国-欧盟COACH项目中国-英国CCS（NECZ）项目中国-澳大利亚CCS项目,国际合作,一、采收率中心基本情况简介,二、提高采收率化学剂概论,采收率=波及系数洗油效率,1.聚合物驱油现状及存在的问题2.从化学角度解决有关问题的研究思路2.1天然聚合物研究进展2.2合成聚合物研究进展,
（一）驱油聚合物化学进展,二、提高采收率化学剂概论,
（1）聚驱原理增大水相粘度，改善油水流度比，提高波及系数，提高采收率。
（2）普遍应用的聚合物天然聚合物：
以黄原胶（黄胞胶，XanthanGumXC）为代表，（水溶性生物聚合物，较早）；合成聚合物：
以聚丙烯酰胺（PAM）为代表，主要为HPAM（部分水解）。
1.聚合物驱油现状及存在的问题,
（一）驱油聚合物化学进展,二、提高采收率化学剂概论,（3）发展与应用现状1959年提出：
增加注入水的粘度改善水驱波及效率；1964年：
首次开始聚合物驱油实验研究；20世纪70年代末至80年代初：
聚驱研究与应用达到发展的高潮时期。
美国：
很多矿场试验，但平均采收率只有4.9%，经济效益差。
之后，试验规模减小，但室内研究却一直没有停止。
国外对聚驱的认识：
一般否定，“只增大波及体积，不增加驱油效率”。
80年代末形成，但95年欧洲EOR会议上，有报告认为聚驱可行。
（印度、俄罗斯、委内瑞拉等国获得聚驱成功，众说纷纭。
）,1.聚合物驱油现状及存在的问题,
（一）驱油聚合物化学进展,二、提高采收率化学剂概论,1.聚合物驱油现状及存在的问题,
（一）驱油聚合物化学进展,二、提高采收率化学剂概论,我国：
20世纪60年代，开始了小型矿场试验；“七五”“九五”连续攻关，开始工业化矿场应用；1997年，聚驱产油量居世界首位；1998年，聚驱项目16个，而同期美国只有10个；2001年，仅大庆油田，聚驱产油量已达800104t；2003年，大庆聚驱产油达到1000104t（相当于一个大油田）；聚驱平均采收率10%（大庆：
经济下限为6%7%；油价20$，280元/t）；对聚驱理论的贡献：
粘弹性可提高微观波及效率（洗油效率提高）。
大庆助剂厂，年产5万吨干粉聚合物；胜利油田，年产3万吨干粉聚合物；北京恒聚公司，年产11万吨干粉聚合物，私企。
（一）驱油聚合物化学进展,二、提高采收率化学剂概论,1.聚合物驱油现状及存在的问题,二、提高采收率化学剂概论,
（一）驱油聚合物化学进展,2.从化学角度解决有关问题的思路,已有聚合物的性能如耐温、耐盐、抗剪切、悬浮性等都不够理想，解决问题的思路有两个：
（1）寻找新的性能优异的替代物；
（2）改进聚合物分子结构，以改善其相应的性能。
二、提高采收率化学剂概论,
（一）驱油聚合物化学进展,2.从化学角度解决有关问题的思路,2.1天然聚合物方面的研究进展,
（1）硬葡聚糖（Scleroglucan，简称SG）,1963年发现,SG具有最好的热稳定性和良好的耐盐性、抗剪切性,实验数据：
105、pH=4.57.5的条件下，粘度100d内保持不变，460d后保持率仍高达8090；,二、提高采收率化学剂概论,
（一）驱油聚合物化学进展,2.从化学角度解决有关问题的思路,2.1天然聚合物方面的研究进展,
（2）Welan同XC，也属胞外微生物杂多糖，五糖重复单元构成主链。
相同浓度下，增粘能力强于XC，表现出假塑性，粘度受温度和盐的影响小，悬浮性良好。
（3）羟乙基纤维素HEC天然聚合物改性，将纤维素碱化、羟乙基化得到。
优点：
对热稳定（可用于超过93地层）；对盐不敏感；抗剪切性好。
缺点：
稠化能力差，用量大，导致成本高。
最新信息：
同时羟丙基甲基化，1%浓度达到100010000mPa.s的粘度。
耐温130，售价：
56万RMB（未曾用于驱油）。
二、提高采收率化学剂概论,
（一）驱油聚合物化学进展,2.从化学角度解决有关问题的思路,2.2合成聚合物方面的研究进展,合成超高分子量HPAM；改进PAM的分子结构，以改善聚合物的性能。
（1）合成超高分子量聚合物聚合物驱油，油层条件下的保留粘度非常重要，试图通过提高分子量从而获得较高的保留粘度。
二、提高采收率化学剂概论,
（一）驱油聚合物化学进展,2.从化学角度解决有关问题的思路,2.2合成聚合物方面的研究进展,早期聚驱，规定分子量在1000万以内。
后来发现，分子量高，粘度增大明显，压力提升快，后期一直致力于高分子量聚合物的开发应用。
在此期间，有两种观点出现：
使用不同分子量分布的聚合物，以匹配地层分布的孔隙；全部使用高分子量，剪切后自然得到低分子量聚合物。
不容回避的关键问题：
分子量越高，越容易发生不可逆机械降解，分子量又降低；且分子量越高，其无规线团尺寸越大，吸附滞留也更加突出，注聚压力偏高，近井污染严重。
（1）合成超高分子量聚合物,二、提高采收率化学剂概论,
（一）驱油聚合物化学进展,2.从化学角度解决有关问题的思路,2.2合成聚合物方面的研究进展,
（2）寻找合适单体，增强主链刚性，增加抗剪切能力,研究属传统思维模式，80年代以来，见诸文献的报道很多。
二、提高采收率化学剂概论,
（一）驱油聚合物化学进展,2.从化学角度解决有关问题的思路,2.2合成聚合物方面的研究进展,（3）合成两性离子聚合物,两性离子聚合物指链上同时带有正、负两种电荷的聚合物。
具有遇盐增稠的反聚电解质效应。
国外较早提出两性聚合物用作驱油剂，称为EOR第二代共聚物。
最大问题：
单体反应竞聚率有差异，最终很难得到正、负电荷完全相等的产物。
至今，两性离子聚合物在国外仅应用于堵水中，国内除调剖方面应用外，主要应用于钻井液。
调剖在大港、大庆油田应用，俗称“贴膏药”。
二、提高采收率化学剂概论,
（一）驱油聚合物化学进展,2.从化学角度解决有关问题的思路,2.2合成聚合物方面的研究进展,（4）耐温耐盐单体共聚物,研制主导思想：
研制与Ca2+、Mg2+不产生沉淀、高温下不发生水解或水解缓慢的单体，再将此单体与AM共聚，得到新型聚合物。
（这类聚合物能够真正做到长期抗温抗盐。
）,存在的问题:
现有的生产条件（原料，合成方法、生产工艺），生产单体成本太高，聚合活性远低于AM共聚物分子量低、成本高；只能少量用于特定场合，不能大规模用于三次采油（经济因素）。
二、提高采收率化学剂概论,
（一）驱油聚合物化学进展,2.从化学角度解决有关问题的思路,2.2合成聚合物方面的研究进展,（5）多元组合共聚物,综合考虑聚合物的特性，设计分子结构，将阴、阳离子单体、耐温耐盐单体、改进性能的刚性单体进行组合共聚，使其同时具有两类或三类聚合物的优点。
这是目前国内外最热门的研究课题。
这类聚合物比单一改性聚合物具有更多优良的性能，应用领域将得到进一步拓宽。
存在的问题：
从耐温耐盐机理上考虑，仍不能克服单独改性聚合物存在的缺点，目前还不能达到三次采油的要求。
二、提高采收率化学剂概论,
（一）驱油聚合物化学进展,2.从化学角度解决有关问题的思路,2.2合成聚合物方面的研究进展,（6）梳形聚合物,研制思路：
使高分子侧链同时带亲油和亲水基团，由于相互排斥，减少分子内和分子间的卷曲、缠结，分子链在水溶液中排列成“梳子”形状。
理论基础：
仿照生物聚合物分子结构设计合成：
增大分子链刚性和分子结构的规整性，使分子链不易卷曲，增大分子链旋转的水力学半径聚合物的增粘、抗盐能力会得到巨大提高。
性能评价表明：
在盐水中增稠能力比目前国内、外超高分子量HPAM提高50以上。
（成本与普通HPAM接近，油田应用，比HPAM减少用量30%）。
（聚表剂）,二、提高采收率化学剂概论,
（一）驱油聚合物化学进展,2.从化学角度解决有关问题的思路,2.2合成聚合物方面的研究进展,（7）疏水缔合聚合物,二、提高采收率化学剂概论,
（一）驱油聚合物化学进展,2.从化学角度解决有关问题的思路,2.2合成聚合物方面的研究进展,（7）疏水缔合聚合物,赞同的观点：
疏水基团可产生分子内和分于间缔合。
在稀溶液中，大分子主要以分子内缔合的形式使大分子链发生卷曲，流体力学体积减小，特性粘数降低。
当浓度高于临界缔合浓度C*后，大分子链通过疏水缔合作用聚集，形成以分子间缔合为主的超分子结构动态物理交联网络，流体力学体积增大，溶液粘度大幅度升高。
加入电解质和升温，均可增加溶剂的极性，增强疏水缔合作用。
二、提高采收率化学剂概论,
（一）驱油聚合物化学进展,2.从化学角度解决有关问题
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