阳离子淀粉在油田生产中的应用研究进展

阳离子淀粉作为以淀粉为基本原料合成的绿色化学品,应用越来越广泛。本文简要概括了国内外阳离子淀粉的合成工艺,包括湿法、干法和半干法。综述了阳离子淀粉在油田生产中,尤其是其作为钻井液处理剂、油田污水处理剂、调剖堵水剂和驱油剂的应用研究进展。展望了阳离子淀粉在我国的发展前景,指出了大力开展阳离子淀粉研究的重要意义。     

凝胶型油井高温抗盐化学堵剂的研制与应用

针对文东油田特殊的油藏物性，以阳离子聚丙烯酰胺为主剂，利用了阳离子的空间位阻和诱导效应以及阳离子不易受其他阳离子影响的特点，以有机胺为交联剂，充分利用了杂环的稳定性，研制了凝胶型油井高温抗盐堵剂，提高了堵剂的耐温抗盐性能。系统地评价了环境因素对堵剂性能的影响，给出了一系列性能指标。应用结果表明，该堵剂适应于高温高盐油藏。     

新型高温抗盐化学堵剂的室内研究

针对文东油田特殊的油藏物性，研制了一种新型高温抗盐化学堵剂。该堵剂在主剂的选择上，采用了阳离子聚丙烯酰胺，利用阳离子的空间位阻和诱导效应，以及其不易受其它阳离子影响的特性，提高堵剂的抗盐性。在交联剂的选择上，采用了含有杂环的有机胺，充分利用杂环的稳定性，提高堵剂的耐温性。同时系统地评价了环境因素对堵剂性能的影响，得出了堵剂的一系列性能指标。该堵剂适用于高温高盐油藏。     

反相悬浮聚合制备淀粉-丙烯酰胺-丙烯酸共聚物暂堵剂

以淀粉、丙烯酰胺、丙烯酸为共聚单体,硝酸铝为交联剂,过硫酸钾为引发剂,Span-60/Tween-60为复合乳化剂,采用反相悬浮聚合法合成了一种新型暂堵剂淀粉-丙烯酰胺-丙烯酸共聚物,并采用SEM和FTIR技术对共聚物进行了表面形貌分析和结构表征;考察了硝酸铝用量、丙烯酸中和度和淀粉用量对暂堵剂吸水性能的影响。实验结果表明,暂堵剂的最佳合成条件:丙烯酰胺5.00 g、环己烷60 mL、0.80 g Span-60、0.40 g Tween-60、丙烯酸中和度80%、淀粉1.50 g、硝酸铝0.02 g、70℃、3 h;在该条件下合成的暂堵剂的吸水倍率最大,且具有适中的强度。     

油井高温抗盐化学堵剂的研究与应用

针对文东油田高温高盐油藏堵水难题，研制了以阳离子聚丙烯酰胺为主剂的凝胶型堵剂和以热固性树脂和无机充填增强剂为主剂的颗粒型堵剂。通过环境因素对堵剂性能的影响，认为堵剂在高温高盐条件下具有强度高、热稳定性好、有效期长等优点，现场应用增油降水效果显著。     

新型体膨型堵水剂的合成及其性能研究

以可溶性淀粉、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,硫酸高铈为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过共聚反应合成了一种新型体膨型堵水剂。研究了合成条件对产物性能的影响,确定的最优合成条件是:AA与AM质量比3∶1,淀粉用量15%,AMPS用量5%,引发剂用量0.5%,交联剂用量0.05%,反应温度60℃,反应时间4 h。通过并联岩心流动实验评价了合成的堵剂的选择性,该堵剂优先进入水层或高渗透地层,封堵效果好。     

抗盐型调堵剂的室内研究及评价

以丙烯酰胺、阳离子单体为主要原料,加入丙烯酸、交联剂及其他添加剂,制得抗盐型调堵剂。考察了调堵剂中各组分用量和反应温度对膨胀性能的影响,确定了抗盐型调堵剂的最佳合成条件,进行了岩芯模拟封堵试验。室内研究结果表明,该调堵剂抗盐稳定性好,具有较好的堵水效果,而且对改善剖面也有很好的效果。     

共聚物堵水剂的制备与性能评价

针对油田注水开发后期普遍存在油井产水的问题，以非离子单体AM、阴离子单体BS和CS、阳离子单体D为原料，合成了一种共聚物堵水剂．并确定了其最佳原料配方和合成条件。结果表明，合成的共聚物堵水剂具有优异的堵水效果和选择性，堵水率可达90％以上，堵油率在10％以下。     

无固相凝胶堵剂NSG-2的合成与性能评价

以田菁胶、磨芋胶、多聚甲醛和凝胶增强剂为主要原料，合成新型的无固相凝胶定时堵剂NSG-2。实验研究了NSG-2的合成条件，并对其性能进行了评价。结果表明：该堵剂通过控制合成条件，能在漏层部位定时堵隔和解堵，有利于保护油气层。     

YH96—5高强度树脂封堵剂的研制及应用

为提高堵剂的强度，降低成本，以改性树脂为主剂，加入与封堵层孔喉半径配伍的粒度合适的固体填充材料及其他添加剂，成功研制了ＹＨ９６－５高强度树脂封堵剂。该堵剂强度高、成本低，适合现场大剂理封堵应用。文中对该堵剂的合成机理，主要性能和适用条件进行了阐述。该堵剂目前已在中原油田１８口井推广应用，工艺成功率１００％，有效率８５％以上，取得了明显的增油降水效果。     

水溶性压裂暂堵剂的性能评价

以淀粉、丙烯酸和丙烯酰胺为原料,过硫酸铵与亚硫酸氢钠为引发剂,带不饱和双键的有机物DJ-1为交联剂,合成了一种水溶性压裂暂堵剂,并对其性能进行了表征。结果表明,随着温度升高、溶解时间延长,暂堵剂在地层水中的水溶率增大。在20~80℃、暂堵剂与地层水在固液比为1:300时,暂堵剂在16 h下的水溶率为96%~98%,水溶性良好。完全溶解后,5~20 g/L溶液的黏度为12.6~53.7 mPa·s,返排性好。20 g/L暂堵剂溶液的抗拉强度达9.1 N,黏附能力较好。岩心实验表明,暂堵剂的封堵强度随岩心渗透率的增大而减小,压力梯度最大值为47.1 MPa/m,具有封堵原有裂缝,使新裂缝偏离最大主应力方向的能力。暂堵剂对岩心的封堵率大于90%,用地层水冲刷后岩心渗透率恢复率高达97.6%。对高渗透层的选择性封堵率大于83.2%,随岩心渗透率级差的增大,暂堵剂对高渗透层的封堵率增加。     

新型重复压裂暂堵剂的实验研究

针对重复压裂对暂堵剂封堵性能的要求,提出了新型暂堵剂的合成方法,即通过自由基溶液共聚的方法以丙烯酰胺为主要原料,合成了新型的暂堵剂CLS-1.并对合成的暂堵剂的封堵强度、承压能力、热稳定性和返排性能进行评价.实验结果显示:与现场常用的美国暂堵剂DJ-UN相比,同为10 000 mg/L的浓度,在外加环压为4 MPa的条件下,CLS-1与壁面的粘附能力更好,能够承受1.5 MPa的突破压力,比DJ-UN具有更好的封堵能力;在60 ℃条件下,其膨胀比为0.88,大于DJ-UN的0.6的膨胀比,具有更好的稳定性.CLS-1 完全溶解后黏度更小,更易返排,是一种性能良好的新型重复压裂暂堵剂.     

新型保护储层降滤失剂的研究

广谱油膜暂堵剂GPJ作为一种油气层保护处理荆，可直接添加到现有的钻井液中形成广谱暂堵钻井液，但GPJ的性能还有待提高，尤其是与现场井浆的配伍性能。所以，通过实验优选出一种阳离子降滤失剂，将其与GPJ按最佳比例复配得到一种新型降滤失剂FPA并对其性能进行了评价。结果表明，加有FPA的钻井液的滤失性能和抑制性能优于加有单剂GPJ的钻井液，且FPA与钻井液的配伍性好。     

85 ℃下高矿化度地层化学堵水剂研究

针对高矿化度地层堵水需求,结合油田实际出水情况分析了聚丙烯酰胺结构与耐盐性能的关系,并研制了一种耐高矿化度的阳离子聚丙烯酰胺为主剂的凝胶型堵剂,交联剂采用含苯环结构的树脂,并加入保护剂减缓高温下主剂水解。实验评价结果表明:堵剂体系能封堵85 ℃下、NaCl 矿化度220 000 mg/L、CaCl2矿化度10 000 mg/L的地层水,堵剂体系最佳pH值为7~11;有效期长;岩心封堵水突破压力大于45 MPa/m,突破后20 PV体积驱替后封堵强度大于30 MPa/m,封堵率98%以上;并且堵剂对含油饱和度高的地层封堵强度低,具有一定选择性。     

页岩气井复合暂堵泵压数学模型及影响因素

目前页岩气井压裂的泵压预测主要依靠商业软件拟合，预测暂堵剂用量与泵压的数学模型较少。为此，考虑暂堵剂运移终速度、缝宽、暂堵剂阻力等因素，提出了复合暂堵泵压预测数学模型，分析了复合暂堵参数对泵压的影响。结果表明：随复合暂堵剂用量增大，泵压升高；复合暂堵剂同单一暂堵剂相比，复合暂堵剂用量对泵压影响更敏感；随暂堵粒径增大，泵压峰值呈现增大趋势；复合暂堵剂的起压及升压时间较单一暂堵剂明显减小，暂堵效果更佳；复合暂堵剂用量为180 g时，升压时间为31 s,泵压峰值可达到17.5 MPa,与粒径为0.8 mm的暂堵剂相比，升压时间缩短51 s,泵压峰值增大2.7 MPa,升压速度增大63.09%。室内实验和现场应用表明，泵压计算值与实测值最大误差分别为6.76%和6.27%。复合暂堵泵压预测数学模型对暂堵剂用量设计以及暂堵效果评价具有指导意义。     

配套暂堵实现强凝胶堵剂的选择性堵水实验研究

针对笼统堵水作业时非目的层易被污染问题，利用产水层的高压、高能有利于流体进入低压低渗透非目的层原理，提出堵水作业前配套使用弱凝胶暂堵保护剂，从而实现高强度凝胶类堵剂笼统作业时选择性堵水的目的。同时，还简述了配套暂堵选择性堵水原理、高强度凝胶剂与弱凝胶暂堵剂性能，评价了堵剂与暂堵剂配套使用时相互性能影响以及选择性封堵性能。     

耐温抗盐高吸水树脂选择性颗粒堵水剂的合成与性能评价

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为主料,增强剂作为填料,合成了一种均质网络结构的吸水树脂凝胶颗粒堵水剂。通过正交试验确定的最佳配方为:单体配比为1:2:7.5;交联剂用量为0.03%;引发剂用量为0.04%;增强剂加量为8%;pH值为10。评价了该堵剂产品的抗盐耐温性能、封堵率以及堵剂的选择性,试验证明该堵剂产品具有较好的耐温抗盐性能,且有较好的选择性堵水能力。     

LO—1三元共聚物的研制及其性能评价

本文以丙烯酰胺（ＡＭ）、丙烯酸（ＡＡ）和阳离子单体ＡＣ为原料,采用溶液聚合法合成了阴阳非离子三元共聚物ＬＯ－１,评价了该三元共聚物的基本性能。结果表明：ＬＯ－１三元共聚物具有良好的抗剪切、抗盐能力和较好的耐温性与热稳定性。以三元共聚物为基液配制的冻胶具有良好的粘弹性,可望作为选择性堵剂使用。     

改性淀粉接枝共聚堵剂成胶性能研究

为研究非均质性油藏条件下堵剂的成胶性能,室内使用自主研制的纵向非均质二维长岩心模型和常规的单管与并联填砂管对改性淀粉接枝共聚堵剂进行了研究。结果表明:堵剂配方为5%改性淀粉+5%丙烯酰胺+0.05%交联剂+0.1%引发剂时的注入性良好,对高渗、中渗和低渗填砂管的封堵能力良好,封堵率分别为99.2%、97.1%和91.0%;选择性较好,优先进入高渗透层进行封堵,并随着渗透率级差的增加,注入选择性增强;对长岩心模型水驱形成的大孔道进行了有效的封堵,使得中低渗潜力储层得到充分的动用,高渗、中渗和低渗储层的水驱采收率分别增加2.2%、3.3%和5.6%,最终采收率提高11.1%;耐冲刷能力强。该堵剂成胶性能良好,适用于非均质性稠油油藏。     

吸水膨胀型膨润土/交联聚丙烯酰胺颗粒堵剂

使丙烯酰胺、少量N，N-亚甲基双丙烯酰胺在钙膨润土存在下进行水溶液引发接枝共聚合，聚合产物经造粒、粉碎、筛分，得到粒径0．5～1．0mm的颗粒堵剂。根据颗粒堵剂吸水量大小确定丙烯酰胺与膨润土最佳质量比为7：1，引发剂最佳用量为500g／t，交联剂最佳用量为300g／t，吸水量与这3个参数之间的关系曲线都经过最大值，颗粒堵剂在去离子水中的吸水量为560～650mL/g。该堵剂已大规模生产，在胜利、中原油田许多采油厂已用于调剖、堵水和调驱施工，在青海、江苏、大港、冀东等油田也已开始使用。在胜利东辛采油厂的一个井组，连续3个月在3口井注入该堵剂共27t，使井口压力上升3MPa，产油量大幅度增加。表l参l。