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界面改性提高碳酸盐岩有水气藏渗流能力

油田化学 2024年第2期41卷 259-264,279页

作者：舒政熊颖许成军赵万伟冯茹森油气藏地质及开发工程全国重点实验室(西南石油大学) 四川成都610500 中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司天然气研究院四川成都610213 四川海盾石油新技术开发有限公司四川成都610041

针对碳酸盐岩有水气藏水侵大幅度降低产量的问题,采用界面改性剂(硅烷偶联剂)对碳酸盐岩表面进行超疏水改性,通过室内多孔介质流动实验对比研究了界面改性前后对水相、气相及气液两相渗流能力的影响。结果表明,在界面改性剂质量分数为3%... 详细信息

针对碳酸盐岩有水气藏水侵大幅度降低产量的问题,采用界面改性剂(硅烷偶联剂)对碳酸盐岩表面进行超疏水改性,通过室内多孔介质流动实验对比研究了界面改性前后对水相、气相及气液两相渗流能力的影响。结果表明,在界面改性剂质量分数为3%时,改性后的碳酸盐岩与自来水的接触角为153°,碳酸盐岩的界面达到超疏水状态。与改性前(接触角为0°)相比,超疏水状态的碳酸盐岩在单相恒压(0.05~0.40 MPa)注入条件下,单独水相渗流速度可提高72.1%~85.9%,单独气相的渗流速度可提高52.9%~72.5%;在气相恒压(0.3 MPa)、水相恒流(0.05~0.20 mL/min)的两相流条件下,填砂管流出端的出液时间可降低41.0%~47.4%,气相渗流速度可提高102.1%~104.5%;在气相及水相均为恒压(0.07~0.30 MPa)的两相流条件下,碳酸盐岩界面改性为超疏水时,水相进入孔隙中的量可降低75.6%~100.0%,气相渗流速度可提高111.1%~200.0%。通过对有水气藏近井地带进行超疏水界面改性,水相在孔隙中的毛细管力变为阻力,可以有效阻止地层水进入近井地带孔隙,降低水侵程度;同时,可降低气相在孔隙表面的黏性摩擦力,水相在界面产生“滑移效应”,降低气相及水相渗流阻力,最终提高气藏产量。

关键词：有水气藏界面改性碳酸盐岩超疏水界面滑移效应水侵程度渗流能力

基于油藏化学驱能耗分配原理的理想流度控制型驱油剂研究Ⅰ:聚/表二元复合驱油体系的渗流阻力调控机理及应用

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油气地质与采收率 2024年第3期31卷 63-77页

作者：冯茹森李爱辉章洋阳豆亚娟舒政许成军油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500 西南石油大学化学化工学院四川成都610500 油气田应用化学四川省重点实验室四川成都610500 油田化学教育部工程研究中心四川成都610500 中国石油长庆油田分公司西安长庆化工集团有限公司陕西西安710018 西南石油大学石油与天然气工程学院四川成都610500 四川海盾石油新技术开发有限公司四川成都610041

针对驱油剂的深部流度控制能力与近井地带注入性之间的矛盾,提出了理想流度控制型驱油剂应满足低黏度配制/输送、近井地带低吸附量长期稳定注入和低浓度产出液的技术要求,同时,在渗流过程中能够在储层深部不同位置建立多级渗流阻力峰值... 详细信息

针对驱油剂的深部流度控制能力与近井地带注入性之间的矛盾,提出了理想流度控制型驱油剂应满足低黏度配制/输送、近井地带低吸附量长期稳定注入和低浓度产出液的技术要求,同时,在渗流过程中能够在储层深部不同位置建立多级渗流阻力峰值,并且前缘后驱替相渗流阻力应始终保持在较低水平。基于固/液界面吸附作用与分子间相互作用的协同效应,设计了在渗流过程中具备动态改变体系组成和微观溶液结构,从而改变其渗流阻力特征的疏水缔合聚合物/阴离子型表面活性剂二元体系。相较于HP-1(1500 mg/L),表观黏度相近、组成不同的二元体系HP-1(1500 mg/L)/SDSB(150 mg/L)和HP-1(1500 mg/L)/SDSB(200 mg/L),在段塞注入及其后续水驱过程中可以在多孔介质的中、后部构建数值更高、空间分布更优的动态渗流阻力,说明二元体系具备运移增黏特征和延迟突破特征,其前缘的流度控制能力更强,并且渗流阻力在储层的空间分布更合理,从而延长了段塞整体突破时间,有利于提高波及体积和驱油效率。在相对稠油、强非均质性和水驱含水率为80%的渤海某油田油藏条件下,采用基本相同剂量、相近成本的化学剂工业产品进行的驱油实验表明:二元体系后续水驱突破之前驱油剂段塞渗流阻力的空间动态分布特征是影响驱油效率的关键因素,二元体系(AP-P4(1400 mg/L)/ZX-27(300 mg/L),黏度为6.4 mPa·s)比疏水缔合聚合物AP-P4(1750 mg/L,黏度为62.9 mPa·s)多提高10%的原油采收率。

关键词：能耗分配聚/表二元复合驱水溶性疏水缔合聚合物流度控制界面吸附协同效应

疏水缔合聚合物HT-1在多孔介质中的渗流类型

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精细化工 2016年第8期33卷 927-932页

作者：杨云冯茹森天津商业大学天津300134 油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500 西南石油大学化学化工学院四川成都610500

用实验自制平板夹砂渗流装置,考察了疏水缔合聚合物在两级串联平板夹砂渗流模型中渗流。结果表明：疏水缔合聚合物在两级串联多孔介质中存在三类不同的渗流类型,与孔隙介质的渗透率相关。第Ⅰ类：当渗透率大于1.8μm^2时,表现为阻力系... 详细信息

用实验自制平板夹砂渗流装置,考察了疏水缔合聚合物在两级串联平板夹砂渗流模型中渗流。结果表明：疏水缔合聚合物在两级串联多孔介质中存在三类不同的渗流类型,与孔隙介质的渗透率相关。第Ⅰ类：当渗透率大于1.8μm^2时,表现为阻力系数在流动方向上相等的渗流特性;第Ⅱ类：当渗透率等于1.8μm^2时,表现为阻力系数在流动方向上增大的渗流特性;第Ⅲ类：当渗透率小于1.8μm^2时,表现为阻力系数在流动方向上减小的渗流特性。通过单级与两级串联平板夹砂渗流模型中渗流实验的对比,推断出第Ⅱ类和第Ⅲ类渗流类型中阻力系数的差异是由聚集体变化造成的。并采用单级与两级串联微孔滤膜过滤实验和动态光散射实验考察了渗流过程中聚集体尺寸变化,验证出第Ⅱ类和第Ⅲ类渗流类型中阻力系数的差异是由疏水缔合聚合聚集体尺寸在串联平板夹砂模型中发生变化造成的。

关键词：疏水缔合聚合物阻力系数聚集体渗流类型油田化学品与油品添加剂

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耐温抗盐水基钻井液降滤失剂的研究进展

石油化工 2023年第11期52卷 1619-1631页

作者：熊贵霞林凌冯茹森罗源皓罗平亚西南石油大学化学化工学院四川成都610500 油气田应用化学四川省重点实验室四川成都610500

降滤失剂可用于降低钻井液滤失量,稳定井壁,提高钻井安全性。介绍了天然高分子及其改性类和合成聚合物类两种降滤失剂与黏土作用的差异以及温度和盐含量对两种降滤失剂性能的影响。综述了天然高分子及其改性类和合成聚合物类降滤失剂的... 详细信息

降滤失剂可用于降低钻井液滤失量,稳定井壁,提高钻井安全性。介绍了天然高分子及其改性类和合成聚合物类两种降滤失剂与黏土作用的差异以及温度和盐含量对两种降滤失剂性能的影响。综述了天然高分子及其改性类和合成聚合物类降滤失剂的研究进展,总结了降滤失机理,并指出了当前降滤失剂研究面临的难题。通过对降滤失剂原料选择、制备方法和合成工艺的完善,降滤失剂未来有望向纳米化方向和分子结构多元化方向发展。

关键词：降滤失剂天然高分子聚合物纳米材料水基钻井液

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聚合物驱替簇状残余油效果的影响因素

油田化学 2018年第2期35卷 282-288页

作者：曹苗郭拥军冯茹森西南石油大学石油与天然气工程学院四川成都610500 四川光亚聚合物化工有限公司四川成都610500 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500 西南石油大学化学化工学院四川成都610500

为进一步揭示聚合物微观驱油规律及机理,针对簇状残余油"大孔包围小孔"的孔隙结构,设计了理想化簇状残余油微观驱替可视模型,系统研究了驱替线速度、驱油体系黏弹性、孔隙结构、原油黏度对簇状残余油采收率的影响。结果表明,驱替线速度... 详细信息

为进一步揭示聚合物微观驱油规律及机理,针对簇状残余油"大孔包围小孔"的孔隙结构,设计了理想化簇状残余油微观驱替可视模型,系统研究了驱替线速度、驱油体系黏弹性、孔隙结构、原油黏度对簇状残余油采收率的影响。结果表明,驱替线速度增加所带来驱替压力的提高是簇状残余油采收率增加的主要原因;驱油体系黏度相同时,弹性越大越有利于残余油驱替;小孔道宽度固定,变径比高于临界变径比时,簇状残余油难以驱替;变径比相同,小孔道宽度低于临界小孔道尺寸时采收率近乎为零;原油黏度增大,簇状残余油采收率迅速减小。模拟油黏度、第一法向应力差、驱替线速度对簇状残余油采收率的影响程度依次由大到小。

关键词：簇状残余油微观驱替变径比聚合物驱采收率

带相反电荷疏水缔合聚合物之间协同效应的研究

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高分子学报 2015年第10期25卷 1201-1207页

作者：冯茹森陈俊华郭拥军周洋蒲迪唐昊油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学化学化工学院成都610500 烟台杰瑞石油服务集团股份有限公司烟台264000

通过自由基聚合合成了丙烯酰胺（AM）/丙烯酸钠（Na AA）/十六烷基二甲基烯丙基氯化铵（C16-DMAAC）的共聚物AP,丙烯酰胺（AM）/甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）/C16DMAAC的共聚物DP,并通过红外光谱与1H-NMR对聚合物的结构进行了表... 详细信息

通过自由基聚合合成了丙烯酰胺（AM）/丙烯酸钠（Na AA）/十六烷基二甲基烯丙基氯化铵（C16-DMAAC）的共聚物AP,丙烯酰胺（AM）/甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）/C16DMAAC的共聚物DP,并通过红外光谱与1H-NMR对聚合物的结构进行了表征.同时,在10000 mg/L的Na Cl溶液中,将聚合物AP和DP混合后得到复合溶液,通过黏度、流变及荧光测试探究了2种带相反电荷聚合物之间的协同效应及机理.表观黏度测试表明,当AP与DP的质量比为7∶3时,复合溶液的表观黏度远高于AP和DP溶液的表观黏度,说明聚合物之间产生了显著的协同效应.当p H=6~8时,聚合物AP和DP溶液之间的协同效应较强.当聚合物浓度为2000 mg/L,Na Cl浓度为15000 mg/L时,AP和DP的表观黏度分别为19.9、4.2 m Pa·s,而复合溶液的表观黏度高达370.2 m Pa·s,表现出较强的抗盐性能.对比复合溶液与单一聚合物溶液的平台区模量（G0）和特征松弛时间（TR）,发现复合溶液缔合点的密度和强度都高于单一聚合物溶液;对比复合溶液及单一聚合物溶液的I3/I1和Ie/Im值,发现复合溶液疏水微区数量高于单一聚合物溶液.

关键词：协同效应表观黏度抗盐性缔合点密度缔合点强度疏水微区

一种油气开采用新型耐温抗盐聚合物的设计、合成及溶液性质研究

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一种油气开采用新型耐温抗盐聚合物的设计、合成及溶液性质研究

作者：冯茹森西南石油学院

学位级别：硕士

目前国内外油气开采用聚合物现状是聚合物的耐温抗盐性能难以满足实际生产的需要。因此,本文目标是设计并合成一种新型的耐温抗盐聚合物,并且研究其水溶液的性能。在对现有的耐温抗盐聚合物的性能和耐温抗盐机理进行了分析的基础上... 详细信息

目前国内外油气开采用聚合物现状是聚合物的耐温抗盐性能难以满足实际生产的需要。因此,本文目标是设计并合成一种新型的耐温抗盐聚合物,并且研究其水溶液的性能。在对现有的耐温抗盐聚合物的性能和耐温抗盐机理进行了分析的基础上,提出本文的分子设计思路:通过增加疏水基团的有效活性提高聚合物的耐温抗盐性能。在上述分子设计理论的指导下,设计了一种未经文献报道的新型的非离子型疏水缔合单体(烯丙基-(对-壬基)苯基醚,ANPE);采用相转移催化方法合成了非离子型单体(烯丙基-苯基醚-APE)和:和非离子疏水单体ANPE,并用红外光谱和紫外光谱对两种单体的结构进行了表征。在聚合物胶束共聚实验研究方面:比较了不同引发体系对产物分子量、疏水单体转化率以及共聚物耐温抗盐性能的影响,并最终选择复合引发体系引发ANPE单体与AM、AA进行三元胶束共聚合,合成了非离子疏水单体缔合聚合物(ANPE-HAWP),并用红外光谱和紫外光谱对ANPE-HAWP的进行了表征;研究了pH值、反应时间、反应温度、引发剂用量、各单体投料比例以及金属离子、氧气、机械搅拌实验条件对聚合反应的影响,确定了-HAWP进行胶束聚合的最佳实验条件。在ANPE-HAWP溶液性能研究方面:探讨了ANPE单体及其含量对ANPE-HAWP溶液增粘、耐温、抗盐性能的影响,比较了不同机理的耐温抗盐单体对溶液增粘、耐温、抗盐性能的不同影响;研究了ANPE-HAWP溶液的表观粘度随不同剪切速率的变化的特点;初步评价了ANPE-HAWP的溶解性和稳定性。通过对ANPE-HAWP溶液耐温抗盐性能的研究,提出了对疏水缔合作用和HAWP的新的认识。作者定义了“疏水吸引力”、“疏水缔合能”、“活性疏水基团”等新的概念,并运用这些概念对疏水缔合作用与HAWP溶液的性能的关系、HAWP的耐温抗盐机理进行了分析和探讨。

关键词：耐温抗盐聚合物分子设计单体合成胶束聚合非离子疏水缔合聚合物临界缔合浓度疏水缔合作用机理

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疏水缔合聚合物重均分子量的测定

高分子学报 2014年第1期24卷 150-155页

作者：冯茹森嵇薇郭拥军孙建辉唐昊宋汝彤油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500 西南石油大学化学化工学院成都610500

采用毛细管法和荧光探针法研究了疏水缔合聚合物在不同甲酰胺浓度和盐浓度的溶剂中的特性黏数和疏水缔合作用强度.找到可以消除缔合作用和聚电解质效应的溶剂条件,用静态光散射法测定疏水缔合聚合物的重均分子量.结果表明,NaCl能够有效... 详细信息

采用毛细管法和荧光探针法研究了疏水缔合聚合物在不同甲酰胺浓度和盐浓度的溶剂中的特性黏数和疏水缔合作用强度.找到可以消除缔合作用和聚电解质效应的溶剂条件,用静态光散射法测定疏水缔合聚合物的重均分子量.结果表明,NaCl能够有效的屏蔽聚电解质效应,但是不能消除缔合作用,而且由于NaCl增加了溶液的极性,会进一步促进疏水缔合作用,疏水缔合聚合物以聚集体形态存在溶液中,因此,在NaCl溶剂中测得的疏水缔合聚合物的重均分子量不是真实分子量;而甲酰胺可以完全破坏疏水缔合作用,使聚合物分子以单分子态分散在溶液中,进而测得疏水缔合聚合物的真实分子量.当溶剂中的NaCl浓度为0.2 mol/L、甲酰胺体积分数为50%时,可准确测定疏水缔合聚合物的重均分子量.当缔合作用消除后再改变甲酰胺浓度,测得的重均分子量不再变化;聚电解质效应消除后,盐离子浓度的变化不会再改变测得的重均分子量结果.

关键词：特性黏数疏水缔合作用聚电解质效应荧光探针重均分子量

温敏性共聚物P(DMA-co-DAAM)的合成与热缔合行为研究

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高分子学报 2016年第7期26卷 871-879页

作者：郭拥军代刚冯茹森郑超西南石油大学"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室成都610500 四川光亚聚合物化工有限公司成都610500 西南石油大学化学化工学院成都610500

以N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)和双丙酮丙烯酰胺(DAAM)为共聚单体,在水溶液中采用常规自由基聚合以K_2S_2O_8-Na_2SO_3双氧化还原体系为引发剂,合成了一系列具有最低临界溶解温度(LCST)的温敏性聚合物P(DMA-co-DAAM).采用紫外可见分光光度... 详细信息

以N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)和双丙酮丙烯酰胺(DAAM)为共聚单体,在水溶液中采用常规自由基聚合以K_2S_2O_8-Na_2SO_3双氧化还原体系为引发剂,合成了一系列具有最低临界溶解温度(LCST)的温敏性聚合物P(DMA-co-DAAM).采用紫外可见分光光度计、动态光散射、芘荧光探针法和变温核磁共振氢谱等多种手段研究共聚物在不同温度下的溶液结构,结果表明共聚物P(DMA-co-DAAM)具有明显的热致缔合行为,在低温下聚合物以单链形式溶解,温度升高超过LCST之后由于P(DMA-co-DAAM)分子链上DAAM侧基发生亲水-疏水性变化,部分疏水链段缔合形成微相分离的胶束聚集体.进一步的研究还表明通过改变共聚物组成和溶液浓度能够有效调节共聚物溶液的缔合转变温度,共聚物P(DMA-co-DAAM)的LCST值与DAAM含量成很好的线性关系,DAAM含量越高LCST温度越低.采用常规自由基聚合所带来的链间异质性以及分子量的多分散性等特点并没有显著影响共聚物P(DMA-co-DAAM)的温敏性.

关键词：双丙酮丙烯酰胺 N,N-二甲基丙烯酰胺亲水/疏水平衡热缔合最低临界溶解温度