耐温抗盐有机微凝胶体系影响因素研究

通过测定成胶溶液在75～105℃、0-180天老化过程中黏度（30℃，7．61／s）的变化，考察了一种多元羟基化合物（质量分数15％）交联的聚合物微凝胶的成胶性能。用清水配制4．0g／L的聚合物母液，用矿化度8．73g／L、pH：9．1的陈化双河油田污水稀释至设定浓度，加入交联剂溶液，控制含氧量0．1mg／L，得到实验成胶溶液。分子量1789×100、水解度24％的耶AM的最低成胶浓度为150mg／L，150-80mg／LHPAM＋50～200mg／L交联剂成胶体系在90℃老化180天后，黏度在41．4-426mPa·S范围。对于400mg／LHPAM／150mg／L交联剂成胶体系（400／150体系），当聚合物水解度相同时，黏度随分子量升高而增大；当分子量相差不大时，黏度随水解度降低（39％～0％）而略有增大；含NaCI量为2．0--30g／L时黏度变化不大，但低于无盐体系，NaCI含量增至100g／L时黏度反而增大；温度由75℃升至105℃时，成胶时闻由10天缩短至0．5天。400／250体系经10cm长岩心剪切后，随流速增大（0～500m／d）成胶时间延长，成胶黏度减小。该有机微凝胶可耐温105℃，耐矿化度100g／L。图3表5参7。     

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。     

不水驱直接实施聚合物铬凝胶调驱效果的实验研究

本研究在模拟南堡35—2海上油田B6井组条件下进行。由M=1．5×10^7 HD=24．2％的聚合物HPAM和含Cr^3＋ 2．7％的醋酸铬交联剂在矿化度3．5g／L的水源井水中配制的成胶液。在50℃、30d内的黏度（50℃，7．18 1／s）变化，最高黏度及其出现时间随聚合物浓度（1．0、1．2、1．4g／L）和聚铬比（60：1、90：1、180：1）而异。早期的成胶液注入渗透率1．3～1．5时的人造均质岩心时，注入压力随注入量的增加迅速上升，表明此时已有凝胶生成。聚合物浓度1．2和1．4g／L、聚铬比120：1的凝胶的G′、C″～频率曲线显示凝胶具有良好的黏弹性。垂向有渗透率2．14、0．95、1．76μm^2三个层的非均质人造岩心，在50℃下饱和地层水后饱和黏度850mPa·s的模拟油，考察聚合物浓度1．2g、聚铬60：1、初始黏度12．2～12mPa·s的成胶体系驱油效果。在含水率为98％、80％、40％、0％（水驱采收率相应为6．0％、29.7％、23.3％、0％）5时注入0．1PV凝胶体系，最终采收率分别为46．8％、47．7％、50．4％、58．5％；在含水率为0％时最终采收率随凝胶体系注入量的减小（0．15、0．10、0．05、0．025PV）而减小，随凝胶体系聚合物含量的增加（1．2、1．4、1．6g／L）略有增加。图3表6参3。     

用于海外河油田调驱的有机铬交联聚合物弱凝胶体系及性能评价

为降低海外河油田油井含水率,改善水驱开发效果,针对油藏条件用部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）和有机铬交联剂配制了有机铬交联聚合物弱凝胶,研究了弱凝胶的耐温、耐盐、抗剪切性、注入性、封堵性及吸水剖面改善能力。研究结果表明,在油藏温度70℃下,配方为2000 mg/L HPAM+100 mg/L 有机铬交联剂弱凝胶调驱体系的成胶时间为3 d,成胶强度为C级。弱凝胶具有较好的耐温性、抗盐性及抗剪切性,耐温可达90℃,抗盐可达3621.2 mg/L。岩心流动实验结果表明,弱凝胶体系的注入性和封堵性良好,可提高采收率10.4%～12.7%;吸水剖面改善能力较好,对非均质性岩心的吸水剖面改善率大于90%。图2 表8 参15     

宝浪油田改性淀粉调剖体系配方筛选

宝浪油田储层高温高盐且含煤(隔夹)层,注入水易沿煤层窜进。为了有效封堵储层煤层,筛选了自行合成的丙烯酰胺接枝改性淀粉为主剂的凝胶配方:改性淀粉3000 mg/L、乌洛托品750 mg/L、间苯二酚400 mg/L、草酸800 mg/L;改性淀粉与乌洛托品之比4:1时体系比较稳定。初配的体系剪切至黏度下降50%,成胶后黏度仍大于20 Pa.s;该体系热老化稳定性较好,在80℃下放置90天后在80℃下测定的凝胶黏度高于20 Pa.s;在60℃下放置90天后在60℃下测定的凝胶黏度高于25 Pa.s。该体系对不同渗透率(0.06~0.41μm2)岩心的封堵率在98%以上。图6表2参7。     

中低渗油藏弱凝胶驱油体系的室内研究

Z35断块聚合物驱中,针对Z145井存在的注入压力不上升,未形成有效流动阻力的问题,在聚合物中加入交联剂及其他添加剂,形成黏度更高的弱凝胶体系。确定了有机铬弱凝胶体系最佳配方:聚丙烯酰胺KY62210浓度为800~1 200 mg/L,Cr(Ⅳ)交联剂浓度为200~400 mg/L,稳定剂硫脲浓度为200 mg/L,体系pH为7~8。KY62210浓度为1 000 mg/L时,成胶后黏度最高可达674.30 mPa·s,油藏温度下热稳定100 d后,黏度仍保持在300.00 mPa·s以上。并联岩心驱油实验表明,该有机铬弱凝胶体系对低渗岩心的提高采收率为13.2%。     

青海尕斯油田复合调驱技术室内研究

针对青海尕斯油藏条件,通过室内实验研究,筛选了适合油藏条件的交联聚合物凝胶＋凝胶颗粒复合调驱体系,并对配方体系的驱油效果进行了评价。实验结果表明,交联聚合物凝胶体系的最优配方为：1500mg／L水解聚丙烯酰胺（HPAN）＋400mg／L有机酚醛＋100mg／L稳定剂＋100mg／L除氧剂;交联聚合物凝胶0．3PV＋0．2PV预交联颗粒＋0．1PV水驱流向剂颗粒组成的复合调驱体系可有效封堵大孔道,改善注入水剖面,并有很好的驱油作用,封堵效率可达到90％以上,采收率可提高17．8％左右。     

耐温耐盐微凝胶JTY-Ⅱ的研制

针对胜利现河油田河11块油藏条件(温度≤110℃,地层水矿化度≤4.0×104mg/L,高钙镁),研制了聚合物水基微凝胶调驱剂JTY Ⅱ。所用聚合物为疏水化聚丙烯酰胺,交联剂为带碳环或杂环的有机物与带多配体含锆离子的无机物的复配物,用矿化度4.0×104mg/L、Ca2++Mg2+7.0×103mg/L的采出水配制成胶液。聚合物+交联剂质量浓度为500～2000mg/L的成胶液在95℃形成可流动凝胶,成胶时间随浓度增大而缩短。1000mg/L的成胶液95℃、6s-1下的粘度,60d时升至27.5mPa·s,增幅达400%,在110℃时仍能形成稳定微凝胶,其耐温性估计为125℃,耐矿化度超过1.5×105mg/L。成胶液和微凝胶受机械剪切后粘度保留率分别为90%和>75%。在95℃下在天然岩心中注入0.3PV500～1500mg/L成胶液,使采收率在水驱基础上提高12.04%～22.45%(1000mg/L聚合物溶液提高采收率12.64%),阻力系数和残余阻力系数均增大。岩心中形成的微凝胶耐冲刷,累计注水20PV时注水压力略有上升(0.190→0.215MPa)。该微凝胶可用于河11块油藏的调驱。表7参5。     

污水配制的有机醛R交联HPAM微凝胶体系研究

系统地研究了用污水配制的有机醛R交联聚合物微凝胶体系的配方和性能。所用聚合物为M=2.0×107、水解度23%的商品HPAM,交联剂有机醛R为苯酚 甲醛预缩聚物,工业品,用TDS=5004mg/L、pH=9.1的油田污水配液,成胶溶液含溶解氧<1mg/L,加有稳定剂100mg/L。研究结果表明:聚合物浓度150～400mg/L、交联剂浓度150mg/的成胶溶液,80℃下的成胶时间为20～4d,生成的微凝胶在30℃、7.34s-1下的粘度为30～170mPa·s,在80℃老化100～150d后略有升高,200d后仅有极轻微的下降;当交联剂浓度为150mg/L时,体系中聚合物的临界成胶浓度为150mg/L,而当聚合物浓度为400mg/L时,交联剂的临界成胶浓度为50mg/L;降低溶解氧含量或增大稳定剂加量可使成胶时间缩短、微凝胶粘度升高,长期稳定性改善;随温度升高(75→90℃)同一成胶溶液的成胶时间缩短,微凝胶粘度则相差不大;随TDS增大(360→1.0×105mg/L),同一成胶溶液的成胶时间缩短,微凝胶粘度略有升高。因此,该微凝胶体系浓度低、耐温(90℃),抗盐(1.0×105mg/L),长期稳定性好,在高温高盐油藏提高采收率中有良好应用前景。表5参7。     

弱凝胶对储层损害机理及评价方法

在克拉玛依二中区油藏条件下(地温35℃,地下原油黏度5.02 mPa.s),评价了弱凝胶对储层岩心的损害。实验岩心分低、中、高渗三类;弱凝胶含0.8~1.2 g/L HPAM0、.1 g/L有机铬交联剂、0.1 g/L有机稳定剂,用矿化度6.36 g/L的油田污水配制,在35℃、静态、密闭条件下老化10~12个月后黏度降至5 mPa.s。仿照储层常规敏感性标准评价方法,定义注入的弱凝胶老化至黏度5 mPa.s后岩心水测渗透率的降低率为损害指数,将弱凝胶对岩心的损害程度分为六级。评价方法的差别在于弱凝胶老化方法不同,即在储层温度下老化后注入或注入后密闭老化及高温(95℃)加速老化。三种方法具可比性,评价结果基本一致,岩心渗透率(1~0.001μm2)越低,则伤害指数(19%~72%)越大,实验弱凝胶对该地区储层的损害为弱到中偏弱,损害指数平均为46%。由环境扫描电镜观测结果得出弱凝胶损害地层的机理有:引起微粒运移;Cr3+与CO32-、SO42-生成沉淀;二价金属离子促进弱凝胶老化,使HPAM的水解度增大,与高价金属离子生成沉淀。弱凝胶老化时,其微观聚集形态由网状、球状逐渐变为纤维状并生成沉淀。提出了防止弱凝胶调驱中储层损害的相应措施。图6表2参3。     

堵剂聚乙烯亚胺冻胶成冻影响因素研究

研究了聚乙烯亚胺(PEI)交联的聚合物强冻胶(强凝胶)的成冻性能.成冻液用4.0 g/L,NaCl盐水配制.组分选择结果如下从冻胶90℃、2个月稳定性考虑,在4种聚合物中,M=8.0×106、HD=5%的HPAM DF800 最好,M=1.5×104 的PEI QL-1001-C3好于M=3×103 的QL-1001-C1.发表了DF800/QL-1001-C3体系在75℃、90℃、105℃下的成冻时间(形成G级凝胶的时间)等值图和突破真空度(冻胶强度)等值图.及1.5%/1.2%、1.2%/0.6%、0.9%/0.3%的DF800/QL-1001-C3体系在3个温度下的2项性能数据,表明PEI冻胶的成冻规律与一般冻胶相同,即聚合物、交联荆用量增大,成冻温度升高,则成冻时间缩短,成冻强度增大.pH值6～7时成冻时间较短.配液盐水中NaCl浓度由5.0 g/L增至30 g/L时,1.2%/0.6%体系成冻时间延长,成冻强度下降.碳酸钙、石英砂对该体系的成冻性能无影响.PEI毒性小,推荐该体系用于海上油田堵水调剖.图8表4参7.     

含碱和表面活性剂的HPAM/Cr+3弱凝胶调驱剂的研制

从3种有机酸铬中选择一种烯基多元羧酸铬为交联剂,用于交联大庆油田三元复合驱油体系,制备弱凝胶调驱剂。以阻力系数(RF)特别是残余阻力系数(RRF)作为性能参数筛选调驱剂各组分的用量,得到了基本配方(以g/L计)如下:HPAM(M=1.2×107,HD=25%)0.9 交联剂(有效成分50%)0.18 表面活性剂(ORS41)3 碱(NaOH)8 稳定剂0.2,用大庆某三元复合驱试验区污水(矿化度3824mg/L)配液,其RRF值为清水(矿化度890mg/L)弱凝胶的～45%。基本配方弱凝胶45℃下7天时粘度18.3mPa·s,RF值81.2,RRF值8.2,随时间而减小,120天时分别为12.8mPa·s,66.1和7.3;油水界面张力仍在10-3mN/m数量级,只比常规三元复合体系略高;体系中表面活性剂在油砂上的静态吸附量为0.495mg/g油砂,比常规三元复合体系的相应值(0.462mg/g油砂)略高;岩心流动实验中测得的表面活性剂滞留量(0.067和0.070mg/g岩心)也高于常规三元复合体系的相应值(0.054和0.059mg/g岩心)。若用Na2CO3代替NaOH,则碱剂浓度可由6～8g/L提高到8～10g/L。表8参4。     

一种抗高温聚合物凝胶类堵剂ZAY的研制和室内评价

当前研制的堵剂的种类已经很多,但是十分有效的抗高温类的堵剂还是比较少的,也一直是近期技术攻关的重点。基于这点,在抗高温聚合物凝胶类堵剂方面应用常规实验方法做了一些室内试验,室内评价证明堵剂能在中高温(91℃)情况下顺利地进行调剖堵水,而且效果很好。塔里木油田DH1-5-6井开采初期主要靠注水采油,近期由于含水急剧上升导致产量急剧下降,日产油由200t降到67t。在注入堵剂ZAY以后,产量明显升高,日产油提高13%左右。     

国内外油田硅酸盐堵剂研究进展

综述了硅酸凝胶体系、硅酸盐沉淀体系、硅酸盐/聚合物复合体系、硅酸盐/表面活性剂复合体系和硅酸凝胶/泡沫复合体系,主要介绍了不同体系堵剂的概念、作用机理、发展现状及发展趋势。     

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。     

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     

有效降解PRD钻井液的低温破胶剂JPC室内研究

用PRD聚合物钻井液钻井完钻后,须对井筒内余留的钻井液实施破胶处理,以免钻井液污染地层。常用的氧化剂破胶法低温破胶效果差。本文报道低温破胶剂JPC的实验研究结果。实验钻井液(胶液)为0.65%PF-VIS增粘的PRD钻井液。用破胶率即以空白处理胶液为基准的破胶剂处理胶液表观粘度降低率表示破胶效果。在包括强氧化性酸、盐、碱的9种化学(生化)剂中,JPC的50℃、4 h破胶率最高,为95.2%(加量1.0%),α-葡糖酶次之,为72.1%(加量1.5%),其余均低于50%。JPC的破胶率随加量增大而增大,加量≥1.5%时趋于恒定,适宜加量为2.0%;破胶温度升高(21~95℃)或破胶时间延长(0.5~5.0 h)时破胶率增大,加量2.0%、50℃、3 h破胶率超过90%,破胶液21℃表观粘度为4.0 mPa.s。JPC对储层无伤害,注入2.0%的JPC海水溶液4.5 PV时,南海西江23-1油藏岩心渗透率不降低,油相渗透率在注入煤油7.0 PV时完全恢复。图3表3参2。     

提高酚醛树脂/聚合物流动凝胶耐温抗盐性的室内研究

实验研究发现,用矿化度9.0×104mg/L的水配制、适用温度<75℃的酚醛树脂/HPAM流动凝胶,在温度≥90℃时通过凝胶失水收缩失去稳定性,其结果是脱水并生成不溶性物质。认为凝胶失水收缩起源于交联聚合物网络中反应性、水化性基团的缩合反应。为了提高该流动凝胶的耐温性和抗盐性,筛选出了分子量1.46×107、水解度19.8%的一种商品两性聚合物SL代替HPAM,选用聚乙二醇(PEG)和聚乙烯醇(PVA)作为稳定剂,确定了新的耐温抗盐流动凝体系的配方:酚醛树脂BH、两性聚合物SL、PEG、PVA的质量比为1.0∶0.9∶0.3∶0.3,聚合物浓度800～1200mg/L,用矿化度1.45×105mg/L的模拟水配液。该配方体系在95℃下约15d发生初凝,粘度逐渐上升并达到最高值(70～150mPa·s),此后又逐渐下降,最后破胶,凝胶稳定时间(脱出水体积达到凝胶初始体系的1/5的时间)超过70d。该体系在pH为5～8范围均可成胶。考虑到注入地层时剪切的影响,用分子量6.0×106的两性聚合物配制该凝胶体系,凝胶的稳定时间超过60d,但粘度平均下降35%。表4参2。     

聚合物驱后油藏提高采收率技术研究

根据室内实验和现场试验效果分析了聚合物驱后油藏进一步提高原油采收率的技术潜力。室内驱油实验表明,聚合物＋表面活性剂二元复合驱提高采收率为17．6％～20．1％,提高采收率幅度高于单一表面活性剂驱（3％左右）和单一聚合物驱（11％～15％）,高于表面活性剂驱和聚合物驱二者之和,优于同等经济条件下聚合物驱的效果。孤岛中一区Ng3～6和孤东六区聚合物注入完成后接着实施二元复合驱,综合含水进一步下降,日产油量明显增加。聚合物溶液中加入粘弹性颗粒PPG（PreformedParticleGel）后,体系从偏粘性转变为偏弹性,具有较强的剖面调整能力。2009年2月在聚合物驱转后续水驱多年的孤岛中一区Ng3单元实施聚合物＋PPG驱,注入压力上升了1．4MPa,油层纵向非均质性明显改善,纵向各层吸水趋于均匀。     

梳形聚合物凝胶与普通聚合物凝胶性能对比

分别用梳形聚合物(M=2300×104)和普通聚合物(M=2200×104)配制梳形聚合物凝胶和普通聚合物凝胶,对比了两种凝胶的成胶特性、流变参数、微观结构和驱替效果。结果表明,两种凝胶的成胶间均为24 h,30℃下老化30 d后,普通聚合物凝胶和梳形聚合物凝胶的体积缩小率分别为1.2%和0.9%,热稳定性良好。成胶前,梳形聚合物凝胶的假塑性和增稠性高于普通聚合物凝胶;成胶后,梳形聚合物凝胶的弹性高于普通聚合物凝胶,且微观结构密实。岩心经梳形聚合物凝胶和普通聚合物凝胶封堵后,水驱采收率增幅分别为24.61%和21.64%,梳形聚合物凝胶的增油效果较好。