酚醛树脂交联聚丙烯酰胺弱凝胶的制备与性能评价

为了提高调剖效果,开展了新型调剖剂的研制.实验利用低浓度聚丙烯酰胺溶液和酚醛树脂交联剂反应形成了弱凝胶体系.成胶后通过流变仪对其进行性能评价.测试了凝胶体系的耐温性、耐矿化度、稳定性和老化时间.结果表明,交联聚合物弱凝胶的性能稳定,耐盐、耐剪切、流动性好.在55℃下,聚合物浓度为3 000mg/L,交联剂浓度为0.25%时,弱凝胶成胶时间适中(7~8h),成胶强度大于300 000mPa·s,有利于油层深部的封堵.     

交联聚合物分散体系封堵性能研究

通过微孔滤膜过滤实验、动态光散射及填充砂管实验,研究交联聚合物分散体系的封堵性能及交联聚合物体系的线团大小,考察交联剂用量、体系浓度、水化时间和盐浓度对产物封堵性能的影响。研究发现,交联聚合物能够对孔径1.2μm的纤维素膜形成有效封堵。当交联聚合物在较低交联剂用量时,交联剂越多,体系的封堵效果越好,但当交联剂用量超过0.1%时,封堵效果开始变差;溶胀时间越长,体系封堵性降低;体系浓度越高,封堵效果越好;盐的存在,使得微粒粒径变小,封堵效果变差。该交联聚合物的封堵强度高、深入性能好,但吸附滞留较差。     

裂缝油藏聚合物凝胶/表面活性剂调驱室内实验

针对表面活性剂驱在裂缝性油藏中驱油效果差的特点,提出了聚合物凝胶/表面活性剂组合调驱技术,该技术可利用聚合物凝胶成胶后的高阻力因子,使注入的表面活性剂易进入未水洗层段,提高整体的驱油效率。本文研制了一种缓交联、易注入的聚合物凝胶LHGEL,评价了其成胶性能的影响因素,并与矿场用的表面活性剂LHPS进行了配伍性实验,最后借助裂缝性岩心驱油实验评价了组合调驱体系的提高采收率能力。结果表明,聚合物凝胶LHGEL的成胶性能受矿化度和温度的影响较大,其中温度越高,矿化度越高,聚合物凝胶的成胶时间越短,成胶强度越大。表面活性剂LHPS和成胶后的聚合物凝胶LHGEL的配伍性好,在油藏温度50℃,矿化度10 000mg/L条件下,组合调驱体系可大幅度提高裂缝性岩心的采收率,在水驱基础上提高采收率幅度达22.1%。该驱油体系在裂缝性油藏具有广泛的应用前景。     

复合聚丙烯酰胺凝胶性能的研究

通过大量的实验室静态实验,研究了用阴离子聚丙烯酰胺与阳离子聚合物在抗沉淀剂存在条件下的复合凝胶体系。考察了聚合物浓度、交联剂浓度和体系pH值对凝胶性能的影响。该凝胶体系的成胶时间在不同的条件下从几小时至几十小时的范围内变化。可用于油田大剂量的深度调剂作业。     

AMPS抗盐弱凝胶的研究

采用AMPS系列聚合物和活性酚醛交联剂,在总矿化度为1×105 mg/L、二价阳离子Ca2 和Mg2 的质量浓度为2 000 mg/L以及温度为85℃条件下,通过室内弱凝胶成胶实验,研究了高矿化度下聚合物类型、聚合物浓度、交联剂浓度及总矿化度对弱凝胶成胶性能的影响.实验结果表明:AMPS共聚物的磺化度是影响抗盐弱凝胶性能的主要因素,高矿化度有利于AMPS共聚物与酚醛交联剂形成弱凝胶体系;聚合物质量浓度越高,形成的弱凝胶粘度越高且稳定性越好;交联剂质量浓度过高,弱凝胶的稳定性有所下降.     

水玻璃凝胶增强泡沫体系的性能

对一种可用于强非均质油藏深部调剖的水玻璃凝胶泡沫体系的成胶特性、微观结构及在岩心中的封堵特性进行了研究。实验结果表明:盐酸与污泥的反应在密闭条件下是一个平衡反应,且其反应速度随初始压力的增加呈指数降低;体系的胶凝时间随着pH值的降低而增加。由于体系的泡径小,界面膜的强度高,因而水玻璃凝胶增强泡沫体系的封堵效果明显优于普通泡沫体系。     

XN-P大孔道封堵剂室内研究

针对大孔道地层胶结疏松,堵液易流失的特点,在80℃下采用低分子量聚丙烯酰胺作为主剂与交联剂反应生成一种可用于大孔道封堵的凝胶.该封堵体系含聚丙烯酰胺1.0%～3.5%,交联剂0.8%～1.4%.通过室内实验考察了主剂浓度、交联剂浓度、温度和地层水矿化度等因素对堵剂成胶时间和强度的影响.通过单岩芯物模实验,考察了堵剂的注入性和封堵能力.根据实验结果,该封堵体系成胶时间8～72h,在80℃下密闭保存7个月无变化.在大孔道或特高渗透地层(14644×10-3μm2)中阻力系数20.8,具有27.93MPa/m的强度和93.2%的封堵率;并具有成胶时间可控、强度高、稳定性好的优点,能够满足疏松砂岩油藏大孔道堵水的需要.     

Al~(3+)交联凝胶成胶时间与其用量的二项式关系

大庆油田主力油层为河流相沉积,萨、葡油层较为发育厚度大,非均质性严重,水驱开采阶段大量注入水沿着高渗透层带无效地循环、消耗。降低了注入水利用率,因此提出了凝胶深度调剖技术。面对深度调剖,现有调剖剂体系不能很好地完成深度调剖对交联剂缓释交联的要求,无法精确的控制其成胶时间。为了控制其成胶时间,在不加入任何助剂的基础上,通过室内实验在交联聚合物凝胶体系中调整交联剂的用量,得到成胶黏度和时间的数量关系,再利用MATLAB(矩阵实验室)软件进行影响因素显著性分析,并进行数据拟合,最终得到Al~(3+)交联剂凝胶成胶时间与交联剂用量的二项式关系,利用公式可以达到调整交联剂用量来准确控制凝胶成胶时间的目的。     

低温复合交联凝胶调剖剂配方的研制

针对低温环境下普通凝胶体系成胶困难,强度低,注入能力差,难以有效封堵裂缝窜流通道等问题,研究了一种低温复合交联凝胶调剖剂。该调剖剂采用有机铬作为第一交联剂,酚醛树脂作为第二交联剂,醋酸氨作为促凝剂,硫脲作为稳定剂,其最优配方为聚合物HPAM(0.300%)+交联剂J1(0.050%~0.075%)+交联剂J2(0.020%~0.030%)+促凝剂CSA(0.020%~0.030%)+除氧剂LN(0.020%)。该体系初始黏度190 m Pa·s,凝胶体系成胶后强度可以达到H级,能够有效封堵裂缝窜流通道,满足现场施工要求。     

一种堵水剂用交联剂的研制与性能评价

HPAM 凝胶是目前国内外采用最广泛、最有效的化学堵水剂,其中苯酚/甲醛体系是HPAM 凝胶类堵水剂最常用的交联剂。但是苯酚/甲醛交联剂气味和毒性较大,尤其是高致癌性,严重限制了其在现场的应用。针对这一问题,本文首先在室内合成了低毒无气味的水溶性羟甲基多酚THMBPA,然后以THMBPA 为交联剂主剂,以多乙烯多胺TET为交联剂辅剂,研究了部分水解的聚丙烯酰胺HPAM 与THMBPA/TET复合交联剂的凝胶动力学,考察了pH、复合交联剂配比、温度以及盐浓度对成胶时间和凝胶长期稳定性的影响。结果表明,在90 ℃和120℃下,该凝胶体系的成胶时间可在10~120h任意调节;凝胶长期耐温稳定性好,在120℃下凝胶可稳定存在90d,在90℃下可稳定存在100d;长砂管封堵驱油实验表明,该堵水剂具有良好的封堵能力,封堵率可达90.6%。     

高温高盐混合堵水剂的室内研究

部分水解聚丙烯酰胺凝胶在高温高矿化度下易脱水,稳定性差,封堵时间短,通过加入增黏剂和其他凝胶体系使体系抗温抗盐性增加,封堵性保持时间较长,适用温度为95—120℃。对其成交过程中的黏度变化进行研究,表明封堵剂的注入性良好,岩心流动实验结果表明其封堵率在98％以上。     

疏水缔合聚合物凝胶调剖剂在陆9K1h油藏的应用

针对油水层复杂、渗透率高、含水上升快的陆9K1h油藏,在室内通过筛选增粘能力和抗剪切能力较强的疏水缔合聚合物作为调剖用凝胶主剂,采用酚醛类作为交联剂,研制的凝胶体系(AP-BC)表观黏度可达11×104mPa·s,并具有较好的稳定性;经多孔介质剪切后凝胶成胶时间延长50%,胶体强度降低小于10%,稳定性更好,老化5个月未见脱水现象;在相同渗透性的油、水饱和的填砂管实验中,AP-BC凝胶更易封堵水层.由于陆9K1h油藏具有底水、薄层的特点,因此采用了"垫+调+堵"多段塞深部封堵的工艺,通过逐渐提高弱凝胶的强度,促使高强度堵剂得到合理的放置,实现对高渗透大孔道的封堵作用,提高注水开发的波及效果.现场试验表明,7个井组中,对应油井在调剖后第2个月到第6个月期间见到了明显增油效果.     

高稳定性泡沫凝胶研制及性能评价

针对常规泡沫在延长组长6油藏条件下稳定性差的问题,研制了一种稳定性较好的泡沫凝胶体系,并对其进行了稳定性及封堵性能评价。优选了质量分数0.4%发泡剂FP388、0.3%聚合物AZ、0.3%交联剂T1、0.3%交联剂T2和0.3%稳泡剂CK2作为体系组分。泡沫凝胶稳定性评价实验结果表明,在温度80℃,矿化度10 000mg/L的条件下,泡沫凝胶半衰期能够达到12d,且在30d内泡沫凝胶黏度处于较高水平并保持稳定。所制备的泡沫凝胶体系注入及成胶性能良好,能够对中高渗油藏形成有效封堵。     

交联聚合物溶液动态成胶时间确定及运移过程研究

进行了交联聚合物溶液在填砂管多孔介质中动态成胶及其运移过程实验,确定了交联聚合物溶液在填砂管多孔介质中的动态成胶时间,考察了交联聚合物溶液在填砂管多孔介质中的运移过程.结果表明,交联聚合物溶液动态成胶时间大于静态成胶时间,在该实验条件下,动态成胶时间为9～11天;LPS运移实验说明了交联聚合物溶液在填砂管多孔介质中具有良好的传播性.     

影响牛心坨油田交联聚合物成胶效果因素研究

交联聚合物是聚丙酰胺聚合物与交联剂通过分子内交联和少量的分子间交联所形成的微凝胶体系。通过室内研究实验,配制了由阴离子型水解聚丙酰胺HPAM(1900万)0.3%+乙酸铬0.15%组成的交联聚合物调剖体系。针对牛心坨油田研究了影响铬体系交联聚合物成胶性能的几个主要因素:水质、金属二价铁离子、溶解氧、聚交比、矿化度等。结果显示,二价铁离子质量浓度超标是破坏牛心坨油田交联聚合物成胶效果的最主要因素。     

半互穿网络结构凝胶黏度及其影响因素

渤海油田注水开发过程中低效和无效循环现象十分严重。而颗粒类封堵剂和普通聚合物凝胶强度又难以满足实际需求。半互穿网络结构凝胶由于其初始黏度较低、成胶强度大等优点,近年来已在各大陆地油田取得了较好增油降水效果。为使半互穿网络结构凝胶满足渤海油藏治理窜流技术需求,开展了半互穿网络结构凝胶黏度及其影响因素实验研究。结果表明,半互穿网络结构凝胶可以对储层中特高渗透层实施有效封堵。通过抗稀释性、抗剪切性、耐黏土、耐油性、耐酸性和稳定性等性能评价表明,与渤海油藏流体和温度条件相适应的封堵剂组成(质量分数)为:2%~4%羟丙基淀粉+2%~4%丙烯酰胺+0.036%~0.150%交联剂+0.005%~0.012%引发剂 +0.002%无水硫酸钠。     

一种自生泡沫凝胶复合堵剂的室内研究

针对常规泡沫稳定性差,封堵效果有限的缺点,提出了自生泡沫/凝胶复合堵水剂.该体系的生气剂为NH4Cl和NaNO2,凝胶为水玻璃,酸催化剂为一种强酸弱碱钠盐,起泡剂为十二烷基苯磺酸钠,确定出了体系的基本配方为3.0%硅酸钠+2.0%胶凝剂QX+2.5%NH4Cl+2.0%NaNO2+0.5%ABS.利用高温高压反应釜对体系的产气特性进行了研究,结果表明该体系具有延迟产气的特点,在12 h后才开始大量产气,体系的胶凝时间长达16 h,胶凝后具有一定的抗压强度,可提高对地层的封堵能力;岩芯流动实验表明,该自生泡沫/凝胶体系可有效地封堵含水岩芯,封堵率为88.1%,对含油岩芯封堵效果较差,因而是一种较好的选择性堵剂.     

溶剂水pH对Cr~(3+)聚合物凝胶分子内交联成胶效果影响

为进一步探究不同pH条件下Cr3+聚合物凝胶"分子内"交联成胶机理,针对大庆喇嘛甸油田储层地质特征和流体性质,以聚合物质量浓度、矿化度调节剂浓度和聚铬比为影响因素,在通过正交试验优选出成胶效果良好的聚合物凝胶配方组成基础上,研究了pH对Cr3+聚合物凝胶成胶效果影响。结果表明,酸性条件能够促进醋酸铬的电离,增大多核羟桥配离子与聚合物分子链上羧基之间发生配位反应的概率,有利于Cr3+聚合物凝胶形成"分子内"交联结构体系;随溶剂水pH增加,溶液中OH-数量增加,参与交联反应的Cr3+数量减少,聚合物凝胶分子内"交联成胶效果变差;适当降低溶剂水pH可进一步改善聚合物凝胶"分子内"交联成胶效果。     

聚铬交联调剖体系在海上油田的应用——以渤海Q油田E16井组为例

渤海Q油田为高孔高渗油藏,注入井E16与各受益井在多个方向存在不同程度的注水突进。文章评价了能够对水流优势通道进行封堵、有效抑制水流突进且适用于该类油藏的聚铬交联体系。该体系具有成胶强度及时间可控,封堵率高,耐冲刷性强等特点。该类调剖体系在渤海Q油田E16井组开展了矿场试验,井组增油效果明显,为海上油田稳油控水及化学驱增效提供了技术保障。     

重32井区稠油水平井地表汽窜治理技术研究

针对风城油田重32井区齐古组浅层稠油在长期蒸汽吞吐过程中出现的地表汽窜问题,室内研制了两种高温堵剂,其中高温聚合物凝胶堵剂成胶前粘度低,易泵注,成胶后粘度高,耐温性能好,加入体膨颗粒以后能够有效防止未成胶堵剂在大孔道中的漏失;可解冻胶堵剂在120℃条件下,恒温两个月仍具有高分子聚合物所特有的粘弹性,测定其岩心封堵率为99.63％,经酸化处理后,其酸蚀率为22.43％.封堵前采用电位监测法对汽窜通道进行模拟,寻找汽窜通道的关键节点位置,通过对处在关键节点位置的稠油水平井汽窜通道实施有效封堵,从而达到解决地表汽窜的问题.