高温波及聚合物体系的研究和评价

多年来波及聚合物体系成功地控制了生产井的产水.但是,目前可用的聚合物体系对于高温波及应用(＞300°F)有许多限制.在室内研究的基础上,本文提供了聚合物凝胶体系开发和评价结果,这种聚合物凝胶体系作为密封剂封堵高温环境下的产水层.根据以下效果对聚合物体系进行评价:①为注入提供足够的胶凝时间(高达400°F地层环境);②在填砂模型流动试验中,在高达375°F温度下限制水相渗透率;③在填砂模型流动试验中,在高温下提供长期热稳定性(长达1年的研究).为了扩大这种聚合物体系的温度应用范围,最近成功地试验出基础聚合物、交联剂和缓凝剂.     

一种新型堵水调剖凝胶体系

本文介绍了一种降低或堵塞水在注水井和生产井中的渗透率而又不会对地面环境造成伤害的新型堵剂。该堵剂的作用原理是：将低浓度单体水溶液分段注入地层，然后单体在井温环境下生成聚合物凝胶，堵塞孔隙空间和通道，从而限制了水的流动。单体在井温环境下所生成聚合物凝胶的相对溶解性直接由注入地层的单体的浓度控制。该凝胶体系（简称EFS）不用金属作为交联刘，胶凝时间可延长。对生态环境无伤害，具有无毒、耐酸的特点。本文所介绍的EFS凝胶体系能解决以下问题。①生产井中的水锥进问题；②高渗透率夹层问题；③井间通道大问题；④层外注水问题。     

复合型耐温抗盐延缓交联聚合物堵剂的室内研究

针对单一的聚丙稀酰胺凝胶堵剂容易受温度和矿化度影响而破胶的特点，研制了一种新型高强度耐温抗盐复合聚合物凝胶堵剂——聚丙烯酰胺与聚丙烯腈复合堵剂。通过调节主剂、交联剂及添加剂配比，在一定温度和矿化度条件下可以得到不同强度、成胶时间可调的聚合物凝胶堵剂，并分别考察了聚合物浓度、交联剂浓度、温度、矿化度等因素对凝胶体系成胶时间和成胶强度的影响。该体系适合于对矿化度2000—160000mg／L、温度60—140℃的砂岩油藏进行堵水调剖。     

耐高温弱凝胶体系的室内研究

以聚合物HPAM为主剂,加入有机酚醛类交联剂和有机复配稳定剂,制备了高温弱凝胶调驱体系。考察了聚合物浓度、交联剂浓度、稳定剂浓度、温度、矿化度及pH对成胶性能的影响。确定了弱凝胶体系的最佳适用条件：聚合物HPAM浓度1200-1800mg／L,交联剂浓度800mg／L;稳定剂浓度80mg／L,体系pH为6～8,在此条件下可耐油藏高温达110℃。弱凝胶体系可实现成胶时间可控,凝胶强度可调。     

适用于高温油藏深部处理的新型成胶体系

介绍了一种适用于高温油藏深部处理的新型聚合物／Ｃｒ＾３＋成胶体系,研究了Ｃｒ＾３＋存在形式、温度、聚合物水解度、ｐＨ值以及Ｎａ３Ｃｒ（ＭＡＬ）３浓度对交联体系胶凝时间的影响。实验结果表明,该成胶体系即使在１３５℃下也可通过调整配位体浓度来控制胶凝时间,以进行高温油藏深部处理。     

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。     

大港油田复杂断块高温高盐油藏深部调剖研究

针对大港南部油田复杂断块高温高盐油藏,开展了深部调剖所用交联剂和调剖体系的研究。合成出的有机交联剂和聚合物配成的调剖体系成胶时间和强度可控。调剖体系在80℃下的稳定性实验结果表明,体系成胶时间3~30天,随着交联剂和聚合物浓度的升高,成胶时间逐渐缩短,成胶后凝胶强度增强;在聚合物和交联剂浓度分别大于800、300 mg/L时,调剖体系形成的弱凝胶黏度较高。三管不同渗透率岩心并联实验表明,注入调剖剂候凝后进行后续聚合物驱或水驱,高渗透层液量降低,中、低渗透层液量升高。在南部高温高盐油藏开展了两个井组的先导性深部调剖试验,增油效果明显。     

影响弱凝胶体系成胶规律的因素

以聚丙烯酰胺HPAM／Cr3+为例研究了影响弱凝胶体系成胶规律的因素。聚合物的生产工艺或杂质含量对体系的成胶影响很大;提高聚合物浓度、降低聚合物／交联剂质量比,有利于提高体系的成胶速度和成胶强度;适当的矿化度可促进聚合物体系的交联;在45-75℃范围内体系在一定条件下均能稳定成胶;弱凝胶具有一定耐低速剪切能力。用大庆助剂厂生产的聚合物,在聚合物浓度为400mg／L、聚合物／交联剂质量比为201,体系矿化度为2000mg／L,地层温度为65℃的条件下,可形成弱凝胶。     

低凝点酚醛树脂交联剂及其交联调剖体系研究

针对常规酚醛树脂交联剂低温条件下(≤-18℃)容易凝固的问题，通过室内静态实验研究了降凝剂对酚醛树脂凝点的影响和添加降凝剂后形成的低凝点交联剂基本性能，通过动态评价实验研究了交联调剖体系封堵性能和耐冲刷性能。室内实验表明：降凝剂能够降低酚醛树脂交联剂凝点，降凝剂BHNJ效果最好，当降凝剂BHNJ质量分数为10%时，低凝点交联剂凝点为-20.4℃,推荐低凝点交联剂组成为10%降凝剂+90%酚醛树脂交联剂。低凝点交联剂水分散性能较好，能和水任意比例混溶；关联调剂体系成胶时间可调、成胶强度可调；该体系在50 000 mg/L矿化度条件下老化6个月不脱水，耐盐性能好；经机械剪切或岩心剪切后，体系老化6个月仅少量脱水或不脱水，抗剪切性能好；该体系整体注入压力低，注入性能好；该体系封堵率在92%以上，封堵性能好；同时，后续水驱10 PV后岩心封堵率始终在92%以上，体系耐冲刷性能好，能够满足油田要求。     

生物聚合物堵塞效果的室内加压泵送流动研究

利用生物聚合物及其产生的微生物形成各式各样非渗透性屏障可以提高采收率，已得到大量文献资料证明。生物聚合物的这两种重要应用都是基于它们的堵塞性质。为了给特定应用选择合适的生物聚合物，必需用流动体系检验生物聚合物在不同条件下的堵塞效果。本研究对数种生物聚合物如黄原胶、聚羟基丁酸酯（PHB）、瓜尔胶、聚谷氨酸（PGA）和壳聚糖的堵塞效果进行加压流动体系室内研究。本研究工作还有一个目标就是研究生物聚合物结构与堵塞效果之间是否有什么联系。实验体系包括水平安装、提供恒流的（定量流）填砂模型和记录压差的传感器。之后，计算每种生物聚合物与油田模型渗透率比率。本研究所用的全部生物聚合物，都在11天的实验过程中填砂模型渗透率不断降低而表现出有效的堵塞作用。PHB堵塞效果最佳，渗透率降低千万倍以上；其次是壳聚糖和聚谷氨酸，它们降低渗透率达百万倍。这些生物聚合物除了提高原油采收率以外，还可单独或组合成功地应用于稳定污染，阻止地下污染卷流。本研究结果表明堵塞效果受生物聚合物结构影响。本次研究将提出一个堵塞用生物聚合物定性新方法。     

双组分聚合物复合调剖剂的研究

以聚丙烯酰胺与聚乙烯醇配成聚合物混合溶液,用甲醛和硼砂作为交联剂,形成一种双组分聚合物复合调剖剂体系。考察了两种聚合物的比例、聚合物溶液总浓度、交联剂的配比和用量、温度、盐溶液NaCl的含量等因素对调剖剂体系性能的影响。结果表明,对于单一组分调剖剂体系,成胶时间和胶凝强度难以同时满足要求;对于双组分聚合物复合调剖剂体系,通过改变体系的组成和配比,可以较好地调整调剖剂的性能,使胶凝时间和胶凝强度同时达到要求。同时,矿化度对该体系性能无明显影响。     

缓冲法控制交联聚合物弱凝胶成胶时间

弱凝胶调驱技术是将聚合物与交联剂以及添加剂以单液法的形式注入地层，从而达到深部调驱的目的。针对现有交联聚合物弱凝胶体系的成胶时间过短、不能满足现场深部调驱的要求，通过采取在交联聚合物弱凝胶体系中加入缓冲溶液，借助缓冲溶液对弱凝胶体系ｐH值的调节作用，来达到调节交联剂的成胶时间的目的。通过L9正交实验，并将得到的数据进行极差分析和归一化处理，得出各个反应条件对成胶时间影响程度顺序为：溶液的pH值（因素B）＞交联剂用量（因素A）＞温度（因素C），并且酸性（pH＜7）条件下,成胶时间较长。最后选用５种不同pH的HAc-NaAc缓冲溶液对L-2/HPAM交联聚合物弱凝胶体系的成胶时间进行调节，可以将这一体系的成胶时间从42～384 h进行控制，而成胶强度基本不变化。这达到了用缓冲法来控制交联聚合物弱凝胶体系成胶时间的目的。     

用于胜利高温高盐油藏的聚合物弱凝胶

为满足胜利油田高温高盐及多含高渗透条带油藏提高采收率的需要，研制了可流动的铬凝胶。用矿化度19334mg／L的模拟地层水稀释5000mg／L的聚合物母液，与交联剂以20：1质量比混合，得到成胶溶液，各项测试温度为80℃。铝交联剂Tiorco677N与胜利油田现用6种高分子量聚合物均不能形成好凝胶；铬交联剂Water-Cut684与其中2种能形成好凝胶。聚合物MO-4000在溶液浓度≥600mg／L时可与Water-Cut684形成转变压力〉34．5KPa的凝胶。1200mg／LMO-4000的铬凝胶在K=1．5μm^2填砂管中RF为273，RRF为200。在5μm^2和1．5um^2填砂管组成的并联模型上，水驱采收率为43．4％，聚合物驱（恒聚聚合物，1500mg／L，0．3PV）＋后续水驱提高采收率9．9％。而凝胶（1200mg／LMO-4000，聚交比20：1，0．3PV）＋后续水驱则提高采收率17．6％。高、低渗单岩心的采收率曲线和含水曲线表明，凝胶优先进入水驱后的高渗岩心而使后续注入液转向进入低渗岩心。该凝胶已用于胜二区沙二1～2单元6注13采先导试驱区，注凝肢作业目前已经开始。图6表2参6。     

PDZ - 1堵剂在岩心/填砂管实验中的行为特性

PDZ-1堵剂是由自制聚合物与树脂交联剂在地层条件下生成的凝胶。研究了该体系在岩心实验中的行为特性，主要包括PDZ-1堵剂在单相岩心／填砂管中对残余阻力系数、不同渗透率地层的影响；岩石表面润湿性对PDZ-1堵剂成胶性能的影响，PDZ-1堵剂耐冲刷能力的评价及双管驱替的整体效果。结果表明，该堵剂可使水相渗透率下降85％以上，油相渗透率下降25％以下，具有明显的选择性封堵作用及优良的耐冲刷性。     

高温成胶可降解聚合物凝胶堵漏剂的研制与评价

以甲基丙烯酸酐对明胶进行季铵化改性，合成了一种可聚合改性明胶交联剂。基于热熔胶的热塑性，成功将引发剂包覆在热熔胶颗粒中，实现高温缓释引发。利用丙烯酰胺（AM）和自制交联剂（DGCL）为原料研发了抗高温可降解聚合物凝胶堵漏剂P（AM-DGCL）。利用核磁共振对自制交联剂进行了结构表征，并对凝胶的力学行为、封堵能力和破胶性能进行了测试。结果表明，P（AM-DGCL）凝胶堵漏剂成胶时间随热熔胶引发剂胶囊浓度的增大而缩短，随温度的增加，成胶时间逐渐减少，150℃高温下成胶时间在2～13 h可调；P（AM-DGCL）表现出优良的力学性能，断裂延伸率达1279%，拉伸强度为0.0425 MPa ；由于起化学交联作用的交联剂DGCL本身具有可破胶性，在高温和破胶剂的作用下P（AM-DGCL）凝胶16 h破胶率达95%以上，保证了储层漏失封堵后的反排能力。      

胶态分散凝胶及其流变,渗流特性研究

对胶态分散凝胶（ＣＤ胶）体系的形成，ＣＤ胶的流变性及岩心流动特性进行了室内研究，在本工作实验条件下，分子量等于大于１１００万的聚合物（ＨＰＡＭ）的浓度为１００－１０００ｍｇ／Ｌ，ｐＨ值为５－７聚合物与交联剂（柠檬酸铝）之比为５：１－３０：１时均能形成稳定的ＣＤ胶。与相同浓度聚合物溶液相比，ＣＤ胶的粘度较高，阻力系数和残余阻力系数较大，ＣＤ胶的粘度－剪切速率同线在宽剪速率范围内大体上为剪为变稀型，但     

耐温抗盐交联聚合物驱油体系研究

针对胜利油田油藏温度高和地层水矿化度高的特点 ,研制了有机交联剂系列。交联剂由酚类和能产生醛的物质以及添加剂组成 ,聚合物为部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM)。聚合物和交联剂浓度均在5 0 0～ 1 5 0 0mg/L范围内时 ,驱油体系可以形成流动性好的凝胶 ,成胶时间和凝胶强度的调节可以通过调整添加剂和聚合物及交联剂浓度实现 ,成胶时间可以控制在 1 0h到 8d。根据地层不同部位进行驱油体系配方调整 ,在地层中起到堵驱结合的作用。通过试验确定了最低成胶浓度为 3 0 0mg/L的聚合物和 3 0 0mg/L的交联剂 ;成胶时间随浓度的升高而缩短 ,凝胶强度随浓度的升高而增大。     

HPAM/wy-316乳酸铬凝胶体系的室内研究

在室内研制了一种可供不同温度油藏调剖用的HPAM/wy-316乳酸铬凝胶体系。考察了聚合物浓度、wy-316乳酸铬交联剂浓度、温度以及pH值对成胶性能的影响。确定了HPAM/wy-316乳酸铬体系的最佳形成条件:HPAM聚合物1000～1500mg/L;wy-316乳酸铬系列交联剂(以Cr3+计)浓度600～1200mg/L;体系pH值6～9;使用温度40℃～60℃。通过调节pH可以实现HPAM/wy-316乳酸铬凝胶体系成胶时间可控,凝胶强度可调。可以耐受较宽范围的温度和PH条件,能适应不同交联时间的要求。     

低温交联弱凝胶体系的室内研究

在室内用HPAM/Cr<'3+>体系研制一种低温(50 ℃)交联的弱凝胶体系.通过改变聚合物浓度、交联剂的老化时间以及交联剂的配制比例等测定了弱凝胶体系性能的影响因素.确定了H,PAM/Cr3'弱凝胶体系的形成条件:聚合物的适用浓度为1000～3 000 mg/L;交联剂为乙酸钠,与三氯化铬的质量比为2:1,并且需要老化32 h;交联剂的浓度范围为50～200 mg/L.在50℃下所形成的弱凝胶体系成胶时间可控.成胶强度可调.     

新型超高温压裂液体系研制与评价

目前中国常规的压裂液体系仅适用于温度在150℃以下的地层,迫切需要开发一种能应用于超高温（180℃以上）储层的新型低伤害压裂液体系。在室内对影响超高温压裂液性能的主要添加剂———稠化剂和交联剂进行了改性,考察了影响超高温改性瓜胶产品性能的主要因素,确定出了其合理的工艺条件,并通过严格控制反应条件,向有机硼中引入有机锆络合物,获得了交联剂BA1-21。以改性瓜胶和交联剂BA1-21为主剂成功研制出耐温在190℃以上的超高温压裂液体系。该交联体系与常规交联体系相比,具有更好的耐温抗剪切性能、破胶水化彻底,且对岩心渗透率的伤害程度较低。该技术对深层超高温储层压裂具有一定的指导意义。