HPAM/酚醛/脲醛复合交联聚合物凝胶暂堵剂的室内实验研究

研制了一种部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）为主要成分的复合交联聚合物暂堵剂,考察了HPA、稳定剂、温度等因素对暂堵剂性能的影响。实验结果表明,最佳配方体系可在75℃下成胶,可配制出黏弹性高、强度高、黏度保持率高的复合交联聚合物凝胶暂堵剂。该暂堵剂可用于120℃以下高温油藏的暂堵作业。     

聚丙烯酰胺-酚醛树脂复合交联体系的研究

以聚丙烯酰胺 (HPAM)为主体的交联体系是我国各大油田调堵水的常用方法。本文研究以聚丙烯酰胺 (HPAM)为主体 ,考察HPAM与间苯二酚 ,六次甲基四胺及强化剂氯化铵等复合形成交联体系的各项实验条件。通过对成胶时间和成胶强度的比较 ,得出最佳的复合聚丙烯酰胺交联体系的配方。     

临界温度下不同凝胶体系适应性研究及配方优化

为了满足现场深部调驱的需求,研究适用于临界温度(65~75 ℃)条件下的凝胶调驱体系配方。采用室内实验评价方法对聚丙烯酰胺(HPAM)-有机铬和聚丙烯酰胺(HPAM)-酚醛树脂共2种常用凝胶体系在70 ℃条件下的适应性进行了分析与评价。研究结果表明,酚醛树脂凝胶比有机铬凝胶的成胶黏度高,黏弹性模量大,说明附着力和抗剪切能力强;成胶的浓度下限低,可大大降低调驱成本。然而,酚醛树脂凝胶存在交联速度慢、交联时间过长(120~140 h)等问题,因此引入金属离子增加交联反应类型,将交联时间缩短至48 h;得到了适用于临界温度下的可动凝胶体系配方:聚合物浓度为1 200 mg/L,交联剂浓度为1 300 mg/L,促胶剂浓度为50 mg/L。对应凝胶体系的交联时间为48 h,成胶黏度为2 100 mPa · s,70 ℃条件下,恒温考察90 d,黏度保持率达到70%以上,并且仍保持较好的黏弹性,未出现破胶、析水现象,说明体系长期稳定性良好。     

一种低温条件下酚醛交联剂的研制

针对低浓度铬（Ⅲ）交联凝胶体系在低温油藏中调剖堵水中粘度低及抗盐性差等问题,在室内研制了一种聚合物／有机铬／酚醛复合体系。给出了HPAM,酚醛交联体系在加入促凝剂的条件下在低温下成胶的影响因素,影响其成胶的主要因素为聚合物浓度和pH值;并对单一的HPAM／铬（Ⅲ）凝胶体系和HPAM／酚醛／铬（Ⅲ）复合凝胶体系进行了对比实验,HPAM／酚醛／铬（Ⅲ）复合凝胶体系在45℃时成胶时间约为10h,形成的调堵剂其抗温性能、凝胶强度明显优于单一铬（Ⅲ）凝胶交联体系,且岩芯封堵性好。     

有机醛/酚/聚丙烯酰胺弱凝胶体系的室内研究

以聚丙烯酰胺 (HPAM)为聚合物 ,乌洛托品 (FA)和间苯二酚 (FB)为主交联剂 ,醛类SA、酚类SB为辅助交联剂 ,形成了有机醛 /酚 /HPAM弱凝胶体系。考察了主交联剂加量、辅助交联剂加量、体系pH值、HPAM加量及矿化度对其成胶性能的影响。确定了有机醛 /酚 /HPAM弱凝胶体系的最佳形成条件 :FA主交联剂加量 0 0 6% ,间苯二酚主交联剂加量 0 0 3 % ,体系pH值为 6～7,HPAM加量 0 0 5 %～ 0 1 0 % ,醛类辅助交联剂SA和酚类辅助交联剂SB加量均为 0 0 6%～0 0 8% ,有机醛 /酚 /HPAM弱凝胶体系可实现成胶时间可控 ,凝胶强度可调。     

高温油藏用有机-无机交联体系研制与性能评价

针对高温油藏环境,研究了由有机树脂预聚体、无机硅化物和稳定剂组成的有机-无机交联堵剂体系。利用环境扫描电镜观察了体系成胶后的微观结构,并在130℃下进行了室内优化实验,优化后的堵剂配方为:4%7%有机树脂预聚体+1%5%硅化物+0.1%0.3%稳定剂SY。耐温性能评价实验表明,堵剂性能受温度的影响较大,最高可耐温达140℃,在130℃下成胶时间2 24 h可调,110℃下成胶时间延长至50 h以上。堵剂成胶过程中的黏度变化说明堵剂的注入性良好。室内物理模拟实验表明,有机/无机交联堵剂封堵率可达到98.5%以上,同时有很好的耐冲刷性能。图4表5参7     

HPAM/酚醛凝胶体系的低温成胶性能改进

水溶性酚醛树脂与部分聚丙烯酰胺(HPAM)在低温环境需要促交剂配合才能反应形成冻胶,但是现有促交剂成胶速率过快且成胶强度远不及铬离子冻胶。本文通过实验筛选出含有大量伯、仲胺的阳离子聚合物GY,与甲醛、弱碱等物质复配得到促交剂GY-2;通过提高酚醛交联剂合成过程中的酚醛比、降低合成反应温度得到酚醛交联剂FQ-1;实验研究了矿化度对HPAM/FQ-1/GY-2凝胶体系成胶强度的影响,并考察了该凝胶体系的封窜能力及现场应用情况。GY的阳离子与HPAM的阴离子、交联剂中游离醛、低聚合度的羟甲基酚以离子吸附作用形成反应体系的微交联结构;GY中低温活性强的伯、仲胺可与HPAM中的部分酰胺基发生反应,增强HPAM低温下的共价交联反应活性;FQ-1更低聚合度的羟甲基酚可减缓酚醛交联剂树脂化自聚反应速率。HPAM/FQ-1/GY-2凝胶体系在矿化度3000数10000 mg/L下的成胶强度为20000数80000 mPa·s,成胶时间为24数120 h可调,抗盐性能较好。该凝胶体系在现场矿场应用效果良好,现场调剖10口井,12个月平均单井累计增油350 t。图5表2参14     

耐高温改性酚醛树脂复合堵剂体系的研制及性能评价

研制了耐高温改性酚醛树脂复合堵剂体系,并对其性能进行了评价。确定了可满足现场油田污水配制要求的复合堵剂体系最佳配方:3 000 mg/L HPAM+4.5%改性酚醛树脂+0.08%膨润土。性能评价结果表明,复合堵剂体系的耐温抗盐性能良好,可用于200℃的稠油热采井的调剖堵水作业;封堵性能良好,封堵率高达98.6%,80℃放置20 d进行后续水驱,封堵率变化不大,稳定性好。     

复合冻胶堵调剂体系研究

本文研究了三种复合冻胶堵调剂体系：（1）HPAM─苯酚─醛体系;（2）HPAM─脲─醛体系;（3）HPAM─糠醇─醛体系。介绍三种体系的典型配方,具体考察了体系对地层环境如高矿化度和原油的表面活性的适应性。实验结果表明：体系成胶前具有良好的可泵性,所成冻胶在75℃时30天不破胶、不析水,体现出较好的冻胶稳定性,成胶后具有很高的强度（成胶剪切强度≥125Pa·s）,对高渗透率岩心的堵塞程度也较高。研究了HPAM的分子量、水解度、浓度对所形成冻胶与地层岩石的粘附状态的影响。施工时在前置液中加入适量、合适的促凝剂,以避免配方中反应成分被地层流体稀释而不成胶,以提高成功率。     

延缓HPAM凝胶调剖封窜剂研究

由于氧化还原体系K2 Cr2 O7/Na2 SO3 交联HPAM强度较低 ,不适用于高渗透层、大孔道的封堵 ,文中主要研究了HPAM -间苯二酚—六次甲基四胺冻胶调剖剂体系 ,并考察了各因素对成胶时间和冻胶粘度的影响。实验结果表明 ,未反应的体系可泵性良好 ,溶液的pH值影响成胶时间和粘度 ,适宜的pH值为 3 .0～ 4.0 ,复合醛加量为 0 .42 % ,间苯二酚的合适用量为 0 .0 5 % ,HPAM的用量为 0 .8% ,得到的冻胶粘度在 330Pa·s以上。 6 0℃时 30d内不破胶不析水 ,表现出较好的热稳定性 ,同时具有很高的耐盐容能力。岩心实验表明 ,挤入该溶液后 ,可以对高渗透岩心实行有效封堵 ,对渗透率为 19μm2 的岩心封堵率达到 98%以上。     

低温高强度堵剂T201的研制与应用

吐哈油田储层低渗 ,微裂缝相对较发育 ,地温低 ,长期注水后油井温度在 70℃左右 ,注水井温度 5 0～ 6 0℃。以成胶时间和凝胶粘度为主要评价指标 ,从HPAM /多元酚 /醛体系出发 ,通过组分及其用量的筛选 ,得到了低温堵剂T2 0 1的基本配方如下 :0 .2 %～ 0 .5 %HPAM 0 .0 3%～ 0 .0 4多元酚 0 .2 %醛 0 .4 %～ 0 .4 5 %延缓稳定剂亚硫酸氢盐 0 .0 6 %～ 0 .0 8%催化剂铵盐 ;HPAM分子量为 6 .0× 10 6～ 8.0× 10 6,水解度 15 %～ 2 0 %。 0 .5 %HPAM的堵剂溶液室温、170s-1粘度为 2 2mPa·s,在 4 0～ 70℃下成胶时间为 17～ 5h ,形成的凝胶室温、1.5s-1粘度为 4 7～ 14Pa·s。T2 0 1更适合低温油藏。 2 0 0 1年实施的 12井次注水井调剖作业 ,成功率 10 0 % ,有效率 90 %。在施工中采取了如下工艺作法 :按井况调整堵剂配方 ;交联剂略过量 ;用低浓度聚合物溶液将注入的堵剂替至半径 2～ 3m处 ;控制注入压力。详细介绍了 4口注水井调剖施工情况及结果。图 4表 7参 1。     

双基团二次交联调剖体系试验研究

针对裂缝性油藏调剖堵水措施成功率低、效果差,堵剂在注入过程中漏失严重等问题,研制了一种利用部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）的2个不同基团分别和2种交联剂反应形成高强度的聚合物调剖体系。经过组分用量分析,确定适用配方为:5 000~7 000 mg/L HPAM+125 mg/L有机铬交联剂+80 mg/L苯酚+120 mg/L乌洛托品+80 mg/L增强剂,考察了温度、pH值、矿化度对该调剖体系性能的影响,对比了双基团二次交联调剖体系与2种交联剂单独使用时调剖体系的成胶性能。采用单管和双管并联岩心封堵试验模拟调剖体系的调剖过程,试验结果表明,调剖体系对单管岩心的封堵率高于99%,突破压力大于36 MPa/m;对双管并联岩心中高渗岩心的封堵率在98%以上,对低渗岩心的封堵率低于15%。研究表明,双基团二次交联调剖体系可以降低在裂缝中的漏失,减轻进入微裂缝对油流通道造成的堵塞,在裂缝性油藏调剖堵水中具有良好的应用前景。      

酸性条件下瓜尔胶交联体系研究

实施注二氧化碳气驱的低渗透油藏在多次压裂的过程中会出现地层酸化,导致瓜尔胶压裂液无法交联。针对这一问题,以羟丙基瓜尔胶HPG为主剂、HPAM为辅剂,采用甲醛预处理聚合物,在模拟酸性条件下对交联体系的交联剂种类进行了优选,通过研究交联剂、稠化剂用量、反应时间等因素对体系交联效果的影响研发了一种酸性条件下的交联体系,并考察了该交联体系的成胶性能和携砂性能。研究结果表明,在酸性(pH=3数5)条件下,交联体系的最佳配方为:HPG用量1.6%、HPAM用量0.2%、甲醛用量0.3%、间苯二酚0.5 g/L,甲醛预处理时间为3数5 h;该体系交联前的黏度为100 m Pa·s,流动性好,在65℃条件下交联反应5 h后的黏度高达2000m Pa·s,成胶性能良好;该体系具有良好的携砂性能,在65℃下支撑剂在交联前体系中的沉降速率是在交联后体系中的31倍。     

一种聚合物驱后深部调剖用HPAM/Cr3+冻胶体系

针对孤岛油田砂岩油藏的地质特点,用可延缓释放Cr3 的一种有机铬交联剂与延缓剂配合,研制了深部调剖用的一种聚合物(HPAM)/有机铬冻胶体系,由冻胶强度级别的划分定性地测定成冻时间和突破真空度的方法定量测定冻胶强度,并作出了成冻时间及强度等值图。实验结果表明HPAM/Cr3 冻胶交联时间可调,冻胶体系成冻时间可调1~18d,成冻后强度高。聚合物驱后,继续向地层中注入一定量的组合深部调剖剂,能有效地提高采收率。     

调剖用延缓交联剂MLH—1的研制

对于大庆油田处理注水井近井地带所用的HPAM/Cr3+冻胶调剖剂,要求调剖剂溶液在井温条件下(45℃)成胶时间在10-30 h范围内可调,形成的冻胶强度高(以表观粘度表示,为5×104-1.5×105 mPa·s),因此需要使用性能符合要求的延缓型交联剂.实验考察了3种氧化还原型铬交联剂交联1%HPAM水溶液的能力.重铬酸钠/木质素磺酸钠氧化还原体系使溶液成胶的配比范围很窄且成胶速率过高,成胶时间太短.重铬酸钠/硫脲氧化还原体系只有在重铬酸钠用量很高时(≥1.5%)才能使溶液延缓成胶,这在经济上是难以接受的.适当配比的重铬酸钠/木质素磺酸钠/硫脲氧化还原体系(延缓型铬交联剂MLH-1),可使HPAM溶液的成胶时间在5-30 h范围内调节,形成的冻胶表现粘度一般大于1.5×105 mPa·     

HPAM／柠檬酸铝弱凝胶体系的研制与成胶机理探讨

针对岔河集油田油藏条件,研制出低毒性HPAM／柠檬酸铝弱凝胶调驱体系。考察了聚合物HPAM浓度、交联剂柠檬酸铝浓度及稳定剂浓度对弱凝胶体系成胶性能的影响。结果表明,在聚合物HPAM浓度1500mg／L,交联剂浓度50mg／L,缓凝剂浓度450mg／L,除氧剂浓度100mg／L,稳定剂浓度200mg／L最佳配方条件下,体系成胶时间在3—15d可调,强度在100～1500mPa·s。并对这类弱凝胶配方体系的成胶反应机理和延缓交联机理进行了探讨。     

复合交联聚合物调堵剂的研制

介绍了复合交联剂的交联机理，考察了聚合物水解聚丙烯酰胺（HPAM）浓度、单交联剂有机铬、复合交联剂有机铬与酚醛、温度等因素对凝胶体系的影响。结果表明，在聚合物HPAM浓度1500mg／L，采用复合交联剂，其中有机铬浓度50mg／L，酚醛浓度150mg／L，多羟基酚和除氧剂浓度均为100mg／L，温度45℃条件下，可配制出粘弹性好、强度高、粘度保持率达95％以上的复合交联聚合物调堵剂。该调堵剂可用于温度低于50℃的中低温油藏条件。     

3种交联剂与HPAM溶液交联后的调驱效果

对3种交联剂的制备方法及与HPAM溶液的交联性能进行了室内试验。将乳酸钠、重铬酸钠、有机硫按3:1:2质量比配备,制成有机醛;将重铬酸钠、氯化钴、有机硫和乳酸钠按6:3:8:20质量比配备,制备成复合金属交联剂。3种交联剂分别加入HPAM聚合物溶液中,结果证明,在HPAM聚合物溶液中加入有机铬、有机醛和复合金属复合金属交联剂后的调驱效果好于其它2种交联剂。复合金属交联剂适合于矿化度30000mg/L、温度70℃左右的地层,可提高采收率近27.3%。     

耐盐型泡沫凝胶堵剂的研制与评价

针对春光油田开发生产中存在的问题,研制了一种耐盐型泡沫凝胶堵剂,并对该堵剂的成胶和封堵性能进行了评价。通过室内实验筛选起泡剂、稳泡剂和交联剂及其质量分数,确定泡沫凝胶堵剂配方为:0.5%GM-1+3 000 mg/L X-2+0.04%交联剂A+0.18%交联剂B+0.12%有机酸。实验表明,在春光油藏地层水矿化度10×10~4mg/L条件下,该堵剂起泡能力良好,成胶性能较好,岩心模拟流动试验注入性好,封堵率达90%以上。     

深部调剖用延迟交联体系研究

介绍了聚合物冻胶体系延迟交联作用机理,并针对深部调剖技术要求,研制一种高效延迟交联剂配方,使聚丙烯酰胺堵剂冻胶的成胶时间在3～6天。该堵剂具有可泵性好,交联时间可控,成胶后强度高、对人造岩心封堵率大等特点,可用于深部调剖。