Dynamic Gelation of HPAM/Cr(III) under Shear in an Agitator and Porous Media

Gélification dynamique de HPAM/Cr(III) sous cisaillement dans un agitateur et en milieu poreux

¹ School of Petroleum Engineering, China University of Petroleum (East China), Qingdao 266555 – China
² Technology Research Dept., CNOOC Research Center, Beijing 100027 – China
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Abstract

Water shutoff and profile control is one of the most important technologies to enhance oil recovery. To ensure the success of this technology, the key is to accurately determine gelation time and gel strength during gel flow in porous media. The HPAM (Hydrolyzed PolyAcrylaMide) system and redox system (sodium bichromate and sodium sulfite) is widely used, whose static gelation time in ampoule bottles and porous media was determined, as well as the dynamic gelation time in an agitator and porous media. The shear rate was considered one of the major factors affecting gelation time. The results showed that the static gelation time in porous media was much longer than that in ampoule bottles. The Initial Gelation Time (IGT) in porous media was two or three times that in ampoule bottles, while the final gelation time in porous media was six times that in ampoule bottles. Under shearing in an agitator, the gelation process was divided into four phases: induction, sudden increase, stability and decrease. With the increase in shear rate, gelation time was prolonged and gel strength decreased. There was a critical gelation shear rate, above which there was no gel formed. Shear had almost no influence on gel strength during the induction stage but in the process of sudden increase, shear could degrade gel strength sharply. The time of dynamic gelation in porous media was much longer than that of static gelation in porous media and ampoule bottles. When HPAM and RS (Redox System) concentrations increased, the IGT of dynamic gelation in porous media was shortened.

Résumé

La fermeture des eaux et le contrôle du profil constituent l’une des technologies les plus importantes pour l’amélioration de la récupération du pétrole. Afin d’assurer le succès de cette technologie, la clé est de déterminer précisément le temps de gélification et la résistance du gel au cours de l’écoulement du gel en milieu poreux. Le système HPAM (Hydrolyzed PolyAcrylaMide) et le système redox (bichromate de sodium et sulfite de sodium) sont communément utilisés ; leur temps de gélification statique en ampoules et en milieu poreux ont été déterminés, ainsi que le temps de gélification dynamique dans un agitateur et en milieu poreux. Le taux de cisaillement a été considéré comme l’un des principaux facteurs affectant le temps de gélification. Les résultats ont montré que le temps de gélification statique en milieu poreux était bien plus long que celui en ampoules. Le temps de gélification initial (IGT) en milieu poreux était deux ou trois fois plus élevé que celui en ampoules, alors que le temps de gélification final en milieu poreux était de six fois celui en ampoules. Sous cisaillement dans un agitateur, le procédé de gélification a été divisé en quatre phases : induction, augmentation brusque, stabilité et diminution. Avec l’augmentation du taux de cisaillement, le temps de gélification a été prolongé et la résistance du gel a diminué. Un taux de cisaillement critique de la gélification a été observé, au-dessus duquel aucun gel ne se formait. Le cisaillement n’avait quasiment aucune influence sur la résistance du gel au cours du stade d’induction, mais dans le procédé d’augmentation brusque, le cisaillement pouvait rapidement dégrader la résistance du gel. Le temps de gélification dynamique en milieu poreux était bien plus long que celui de la gélification statique en milieu poreux et en ampoules. Lorsque les concentrations de HPAM et de RS (Redox System) étaient augmentées, l’IGT de la gélification dynamique en milieu poreux était réduit.