新型耐温聚合物微球的封堵特性研究

采用扫描电子显微镜、激光粒度仪和微孔滤膜过滤实验研究了一种双交联结构新型耐温聚合物微球的形态、溶胀性能、耐温性能及封堵性能。结果表明,微球原始形态为表面较为光滑的圆球形,粒径主要分布在200~300 nm,微球在矿化度10 000 mg/L的水溶液中140 ℃下溶胀30 d后约溶胀了5倍。随着溶胀时间、溶胀温度和微球浓度的增加,微球对微孔滤膜的封堵能力逐渐增强,140 ℃下溶胀30 d的微球封堵效果最强;随着滤膜孔径的增大,微球封堵效果减弱。微球在140 ℃下溶胀30 d后依然具有良好的封堵性能,说明微球具有良好的耐温性。     

新型聚合物复合纳米微球调剖驱油剂研究

针对大庆油田某区块油井含水率高、水窜现象严重、水驱开发效果差等特点,采用分散聚合法研制了一种新型聚合物复合纳米微球调剖驱油剂NWQ⁃2,并在室内评价了其粒径分布、吸水膨胀性能、耐温抗盐性能、黏弹性能、调剖封堵性能以及驱油性能。结果表明,复合纳米微球NWQ⁃2的平均粒径为512.6 nm,且粒径分布均匀,在蒸馏水中20 h的吸水膨胀倍数可以达到10倍以上,在高温（120 ℃）高矿化度水（75 200 mg/L）中20 h的吸水膨胀倍数仍能达到8倍以上,说明NWQ⁃2具有良好的吸水膨胀性能和耐温抗盐性能;复合纳米微球NWQ⁃2吸水膨胀后具有良好的黏弹性能,对不同渗透率的岩心均具有良好的调剖封堵效果,能使大孔道得到有效封堵,增大注入压力,使后续注入流体更多的进入微小孔道;非均质岩心中注入0.5 PV复合纳米微球NWQ⁃2后,能显著提高岩心水驱后的采收率,增幅可达20%以上,具有良好的驱油效果。     

钻井液用微孔喉封堵材料合成及性能研究

采用乳液聚合法制备出一种微孔喉封堵材料。通过FT?IR光谱、拉曼光谱及TG?DTA热分析,对微孔喉封堵材料的结构特征进行分析。通过激光粒度仪确定合成产物的粒径范围,探究了微孔喉封堵材料的抑制性能和封堵性能。结果表明,合成产物的热分解温度为321.0 ℃,粒径分布为500~2 250 nm;当微孔喉封堵材料质量分数为1.5%时,该材料表现出极佳的抑制黏土水化性能;微孔喉封堵材料与质量分数为0.5%的氯化钠复配使用后,抑制效果显著提升。滤膜封堵实验证实其对0.45~10.00 μm孔径的滤膜进行有效封堵,微孔喉封堵材料质量分数为1.5%时封堵时间长达35.43 min;经120 ℃老化16 h后,高温高压滤失量为10.0 mL。     

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。     

新型微球调驱剂与L区块的适应性研究

为探究纳微米微球调驱剂与葡北油田L区块的适应性,在纳微米微球深部调驱机理的基础上,开展了纳微米微球室内性能评价实验。结果表明,纳微米微球在油田回注污水中具有较好的分散性,其水化膨胀后的粒径中值满足对L区块地层的封堵要求。当纳微米微球质量浓度为2000mg/L时,水化膨胀效果最好,其水化膨胀30d后的膨胀倍率达到5.7。纳微米微球调驱实验使最终采收率提高了10%,说明纳微米微球可以对非均质地层中的高渗层进行封堵。     

延时膨胀聚合物微球制备及天然气驱封窜性能研究

长庆油田某区块非均质性较强,地层中有大孔道、微裂缝和高渗透条带,在实施天然气驱过程中气窜风险较高,而传统聚合物微球吸水膨胀速率快,易剪切破碎,封堵强度低。针对这些缺点,通过引入激活交联剂,采用反相乳液聚合法合成了一种延时膨胀聚合物微球,并采用激光粒度仪、偏光显微镜等手段对其进行了结构表征;通过室内实验,系统评价了延时膨胀聚合物微球的抗温性、抗盐性、溶胀性、稳定性和天然气封堵性。结果表明,延时膨胀聚合物微球抗温85 ℃,抗盐100 000 mg/L,延时7 d膨胀,粒径扩大倍数达到5.5,并长期保持稳定,稳定性大于6个月,封堵率大于92.0%,可用于地层深部微裂缝和高渗条带的封堵作业。     

一种插层聚合纳米复合材料的调堵特性研究

针对苛刻油藏条件下对调剖堵水材料性能要求越来越高的现状,利用烯丙基单体和黏土以及实验室自制的层间修饰剂、扩链剂形成插层聚合纳米复合材料CAG,研究其调堵性能.性能评价结果显示其在80～140℃条件下老化30d,断裂应力变化不大.在140℃条件下,断裂应力变化仅为3.2%;断裂应力和有效黏度基本不受实验用水矿化度的影响;在剪切速率为10s-1条件下,基液黏度为39.54 mPa·s;在裂缝条件下的封堵强度为23.6 MPa,压力梯度为0.393 MPa/cm,封堵率为98%;在三层非均质岩芯中的采收率实验中,比水驱采收率增加了5%.插层聚合纳米复合材料CAG具有耐温抗盐能力强、注入压力低、封堵强度大的优点,成功地解决了调堵剂注入性能与封堵性能的矛盾,是一种具有广阔发展前景的调堵材料.     

微米级交联聚合物微球对核孔膜的封堵作用

采用核孔膜过滤实验,研究了微米级交联聚合物微球的封堵性能。结果表明,矿化度对SMG-μm 微球的封堵效果有很大影响,随着NaCl的质量浓度增大,封堵效果越好;在压力和微球质量浓度相同时,不同核孔膜孔径的过滤时间有很大差异;SMG-μm 微球在较低压力下的封堵效果优于高压力的封堵效果;实验发现,质量浓度对过滤时间的影响比较复杂,没有明显的规律可循。     

大剂量深部调驱技术在小集“双高”油田的应用

针对小集油田官979断块"双高"开发阶段地质及剩余油分布特点,研究了耐高温的连续凝胶及SMG微球凝胶的基本物理化学特性。结果表明,实验所优选的HPAM与交联剂KN所形成的凝胶在113℃下可以长期稳定,黏度基本保持不变,达到100 000mPa·s,且在渗透率为3.0μm2的岩心中的残余阻力系数可以达到20以上,具有很好的封堵性能。SMG微球在120℃下可以稳定存在,且高温溶胀后粒径明显变大,可以对高渗管产生封堵,使后续注入液转向低渗层,从而提高采收率。将优选出的适用于高温油藏的KN高温连续凝胶及SMG微球凝胶开展大剂量深部调驱试验,并对层系、井网、注入体积、段塞结构等进行研究优化,结合现场及时的优化调整,整个断块实施大剂量深部调驱后注水指标和开发效果都得到了明显改善,截止到2013年6月,14口调驱受益油井,见效13口,纯增油9 500t。     

南海西部B油田BH-01耐温耐盐耐酸有机堵剂实验

针对南海西部B油田特征,采用地层水在油藏温度下,通过室内实验研究,优化了BH-01堵剂配方,并进行了系统性能评价。研究结果表明,该堵剂最高耐温130℃、最高耐盐2×10~5 mg/L,酸溶率8.0%,具有较好的耐温、耐盐、耐酸性能,同时,岩心封堵率98.98%,封堵性能良好,为目标油田堵酸联作措施提供了技术支撑。     

亚毫米级交联聚合物微球对核孔膜的封堵作用

通过过滤实验对SMG-mm 交联聚合物微球的大小和核孔膜孔径的匹配关系进行研究。结果表明,SMG-mm 微球分散体系对不同孔径的核孔膜的封堵效果差异很大,特定压力下存在一个与微球大小匹配最好的膜孔径;当质量浓度和膜孔径相同时,压力对微球的过滤结果有显著影响;在一定的质量浓度范围内,随着微球分散体系的质量浓度和过滤压力增加,封堵效果越好,但是当质量浓度超过最佳值后,封堵效果变差;SEM 观测结果表明,微球粒径与核孔膜孔径最佳匹配时才能形成有效的封堵。     

高温高矿化度油藏调驱用纳米微球HP-2体系的研究

针对弱凝胶体系在高温高矿化度油藏调驱效果差的问题,研制了一种耐温耐盐的聚合物纳米微球HP-2体系,利用激光粒度分析仪和光学显微镜评价了HP-2的微观形貌和粒径分布,并以膨胀倍数为评价指标研究了HP-2的吸水膨胀曲线,分别利用均质岩心和非均质岩心评价了聚合物纳米微球HP-2的封堵、耐冲刷以及调驱性能。结果表明,平均粒径为407.2nm的聚合物纳米微球HP-2为圆球度很高的球形颗粒,在高温(90℃)高矿化度(97 686mg/L)油藏的吸水膨胀倍数为34.1g/g。三层非均质岩心调驱实验结果表明,聚合物纳米微球HP-2体系可在水驱采收率基础上提高采收率幅度达17.3%。该聚合物纳米微球HP-2体系在高温高矿化度油藏应用前景广阔。     

页岩油合成基钻井液纳米封堵剂制备及评价

为了满足页岩地层微纳米孔隙裂缝封堵的技术需求,研制了合成基钻井液用纳米材料LNS。借助粒径分析、透射电镜等实验表征纳米材料LNS的微观形貌特征,讨论了LNS对合成基钻井液流变性及滤失性的影响。微孔滤膜封堵实验表明,LNS能够有效封堵微纳米级孔缝,高温高压滤失量降低53.3%,明显减少滤液侵入地层。并利用合成基钻井液封堵前后对岩石强度的影响实验,得出合成基钻井液添加纳米封堵剂后岩石强度可提高25%。     

一种耐温耐盐深部调剖体系研究

针对高温高矿化度油藏调剖剂强度低封堵效果差的问题,利用部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与两种交联剂反应制备了一种具有高强度的耐温耐盐深部调剖体系。该体系配方为:HPAM5000~7000mg/L、有机铬125mg/L、酚醛树脂200mg/L、强化剂80mg/L。性能评价结果表明,该调剖体系在一价离子矿化度为100000mg/L、二价离子矿化度为3500mg/L、130℃条件下,仍可生成具有较高强度的凝胶,具有良好的耐温耐盐性能。采用单管岩心封堵实验模拟体系的调剖过程,结果表明,体系对单管岩心的封堵率高于99%,突破压力大于36MPa/m。     

盐质量浓度对交联聚丙烯酰胺微球性能的影响

采用核孔膜过滤、填充砂管、流变、动态光散射(DLS)及显微镜研究了盐质量浓度对交联聚丙烯酰胺微球的形态、大小及封堵特性的影响。结果表明,不同盐质量浓度下微球对核孔膜均能形成有效封堵;填充砂管实验结果表明,盐质量浓度对聚合物微球的封堵强度影响相对较小,而且对微球在填充砂管中的深入性能基本未造成影响。随剪切速率增加,微球分散体系的黏度有所增大,呈现出轻微的胀流性质,且盐质量浓度对交联聚合物微球流变性的影响不大。随着盐质量浓度增加,显微镜下观察到的微球的立体感更强,微球的粒径变小,但变化幅度较小。     

拉伸-热定型对聚砜中空纤维微滤膜结构和水通量的影响

为提高常规方法制备的高水通量聚砜中空纤维微滤膜结构和水通量的稳定性,对聚砜中空纤维微滤膜分别进行5%、10%、15%的拉伸后,放入电热鼓风干燥箱中,分别在50℃、60℃、70℃下进行10 min、30 min热处理.结果表明:不同程度的拉伸-热定型对聚砜中空纤维微滤膜结构和水通量有明显影响.本实验中的最佳处理条件是拉伸10%后,60℃热定型10 min,测试80 min时,后处理膜丝的水通量比原丝提高22%;拉伸时膜内产生的应力得到松弛,膜孔径增大,孔间连贯性提高;同时拉伸-热定型导致聚合物分子链发生一定取向,使膜孔结构稳定性提高,水通量衰减得到有效缓解.得出结论为适当的拉伸-热定型对微滤膜的水通量和微孔结构稳定性有一定的提高作用.     

耐温耐盐深部调驱剂的制备及注入参数优化研究

针对海塔油田某高温高盐油藏断块水淹水窜现象严重的问题,研制了一种耐温耐盐的聚合物纳米微球PM-1体系,利用激光粒度分析仪和扫描电子显微镜评价了PM-1的微观形貌、粒径分布及吸水膨胀性能,最后借助岩心流动实验优选出了适用于试验区油藏的聚合物纳米微球调驱体系的最佳注入参数。结果表明,合成的聚合物纳米微球PM-1初始平均粒径为405.87nm,具有很好的膨胀性能,在90℃的模拟地层水中,聚合物纳米微球吸水24h后的膨胀倍数为35.52,优选出聚合物纳米微球PM-1体系最佳的注入参数为:聚合物纳米微球PM-1质量浓度为2 000mg/L,注入体积为0.20PV,注入速度为0.3mL/min,注入方式为两段塞注入(0.1PV微球PM-1+0.1PV水+0.1PV微球PM-1)。     

多步种子溶胀法制备微米级大粒径单分散胶体微球

为制备大粒径(接近20μm)、单分散聚苯乙烯(PS)微球,首先采用分散聚合法制备PS种子微球,再经过多步种子溶胀策略实现制备目标。讨论了多步溶胀过程中稳定剂聚乙烯醇(PVA)浓度对PS微球的粒径和单分散性Cv的影响,以及阻聚剂NaNO_2对聚合过程中二次核心的影响。结果表明:种子PS微球粒径为(3. 15±0. 13)μm,在种子溶胀过程中,随着变异系数先减小后增大;加入NaNO_2可有效抑制二次核心生成;经三步种子溶胀最终制得平均粒径为18. 76μm、变异系数为0. 209的PS微球。     

玻璃微球增强型不饱和聚酯微孔塑料的研究

以不饱和聚酯树脂为基体,玻璃微球为增强体,制备了玻璃微球增强不饱和聚酯树脂微孔塑料.通过研究玻璃微球对微孔塑料微观形貌、压缩强度和冲击韧性等力学性能的影响,得到了具备优良综合性能材料的较优配方.研究结果表明:与不加玻璃微球的不饱和聚酯树脂塑料相比,随着微球含量增加,材料的冲击韧性从2.66KJ/m2提高至8.15KJ/m2;压缩强度从82.77MPa提高至95.33MPa.从SEM照片中可以看出,微球的存在阻止了基体内裂纹的扩展,提高了材料的力学性能.     

耐热型高温热膨胀微球的制备及其发泡行为研究

高温热膨胀微球在发泡倍率和高温稳泡性能方面往往难以兼顾,针对这一问题,以低沸点烷烃为发泡剂,丙烯腈为主单体,甲基丙烯酸甲酯、N,N-二甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸为共聚单体,含双乙烯基的高分子化合物为交联剂,氢氧化镁为分散剂,采用悬浮聚合法,制备了发泡温度高于180℃,发泡倍率4~5倍,高温稳泡时间接近30min的耐热型高温热膨胀微球。通过粒度分析仪、光学显微镜、扫描电子显微镜等表征手段研究了热膨胀微球的粒径、形貌、发泡倍率以及发泡后微球的高温稳泡性能。着重探讨了交联剂类型及用量对热膨胀微球发泡性能的影响,发现高分子型交联剂制备的微球具有最佳的发泡倍率和高温稳泡性能。