Стабильность полиакриламида и гидрогелей на его основе в условиях нефтеотдачи тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.13 ВАК РФ

Введение

Глава 1.■ Деградация и стабилизация водорастворимых полимеров и гидрогелей на их основе в условиях нефтедобычи

1.1.Деградация и стабилизация водных растворов синтетических и природных полимеров.

1.2.Деградация и стабилизация гидрогелей на основе водорастворимых полимеров.

Глава 2. Некоторые аспекты механизма деградации ПАА под действием деструктирующих факторов в условиях нефтяного пласта

2. 1.Деградация коммерческих образцов ПАА под действием дестру ктирующих факторов.

2.2.Вязкостные характеристики гидролизованного.и негид-ролизованного ПАА.

2.3.Молекулярно-массовые характеристики гидролизованного и негидролизованного ПАА.

2.4.Некоторые аспекты стабилизации гидролизованного и негидролизованного ПАА.

Глава 3. Исследование влияния различных добавок на стабильность ПАА

3.1.Влияние антиокислителей на стабильность ПАА.

3.2.Влияние деактиваторов металлов на стабильность ПАА.

3.3.Влияние композиций антиокислителей и деактиваторов металлов на стабильность ПАА.

3 . 4,Реологические и эксплуатационные характеристики стабилизированных водных растворов ПАА в присутствии деструктирующих факторов.

3.5.Результаты нефтепромысловых испытаний ПАА со стабилизатором (композиция ДЭА + ЛГ)

Глава 4. Образование, разрушение и стабилизация гидрогелей на основе полиакриламида в условиях нефтеотдачи

4.1.Формирование и стабильность гидрогелей ПАА в различных условиях.

4.2.Регулирование времени жизни гидрогелей ПАА в пластовых условиях

Глава 5 . Экспериментальная часть.

Выводы.

В настоящее время с целью интенсификации процессов нефтедобычи широко применяется закачка в пласт водных растворов полимеров как с целью регулирования подвижности вытесняющей воды, так и с целью выравнивания неоднородности пористой среды и ограничения водопритока к скважинам. Наиболее эффективным и широко применяемым полимером для повышения нефтеотдачи является полиакриламид (ПАА).

Применение полимерного заводнения для повышения нефтеотдачи наряду с большими преимуществами имеет существенные недостатки. Одним из них является нестабильность вязкостных и вязкоупругих свойств водных растворов ПАА, вызванная тем, что в условиях полимерного заводнения макромолекулы подвергаются совместному воздействию температур, давлений, сдвиговых напряжений, растворенных в воде солей, кислорода, сероводорода. Результатом этих воздействий является, как правило, снижение вязкости растворов ПАА, ;ухудшение их эксплуатационных свойств, недостаточная эффективность полимерного заводнения.

Как известно, комплекс важнейших эксплуатационных свойств полимерных материалов в значительной степени определяется молекулярными и конформационными характеристиками их молекул. В то же время молекулярные характеристики содержат в себе ценную информацию об истории образования и превращения макромолекул и поэтому эффективно используются для выяснения механизма этих процессов.

Одним из способов защиты водных растворов ПАА от деградации в условиях нефтедобычи является применение стабилизаторов различного механизма действия. В связи с этим исследование молекулярных и конформационных характеристик и установление корреляций с технологическими свойствами позволяет целенаправленно подойти к решению проблемы подбора стабилизаторов определенного механизма действия.

ВЫВОДЫ

1. Исследована стабильность ряда коммерческих образцов ПАА в осложненных условиях нефтяного пласта. Показано, что зарубежные коммерческие образцы, несмотря на присутствие в них стабилизаторов, нестабильны при воздействиии ионов Fe11", S при комнатной и повышенной температурах.

2. Определены молекулярно-массовые характеристики гидроли-зованных и негидролизованных образцов ПАА методами вискозиметрии, светорассеяния и седиментации. Показано, что вискозиметрические определения не могут быть использованы для полной характеристики происходящих в молекулах ПАА превращений в условиях нефтяного пласта. Установлено, что в исследованных условиях могут происходить как процессы собственно деструкции макромолекул ПАА, сопровождающиеся уменьшением молекулярной массы, так и процессы меж- и внутримолекулярных взаимодействий, приводящие к значительному уменьшению объема полимерной молекулы при сохранении или даже увеличении молекулярной массы.

3. Изучено влияние различных антиокислителей, в том числе специально синтезированных, деакиваторов металлов и композиций на их основе на стабильность ПАА. Установлено, что наиболее высокой эффективностью обладают композиции ДТА:ЛГ (10:1), ДЭА:ТГ (10:1), АН:ГМД (10:1). По результатам проведенных реологических и фильтрационных испытаний наиболее эффективных композиций на стендовой установке и промысловых испытаний композиция ДЭА:ЛГ (10:1) рекомендована к дальнейшим испытаниям и внедрению.

4. Впервые с использованием конкурирующих агентов разработаны саморазрушающиеся гелевые системы на основе полиакриламида с регулируемым временем жизни, предназначенные для глушения скважин в период ремонтных работ.