弱凝胶体系成胶性能影响因素研究

弱凝胶体系调驱作为一种提高采收率的新技术已在国内各大油田得到应用,研究表明弱凝胶体系成胶性能的好坏直接决定调驱效果。通过实验研究了影响弱凝胶体系成胶性能的主要因素。结果表明,聚合物分子量、聚合物/铬交联剂浓度、温度、pH值对弱凝胶体系的成胶性能影响较大,剪切作用对弱凝胶体系成胶性能有一定影响,含油、油砂对弱凝胶体系成胶性能影响较小,水质对弱凝胶体系成胶性能基本没有影响。研究结果为矿场试验中应用弱凝胶体系进行深部调驱提供了依据。     

影响胶态分散凝胶成胶性能因素研究

研究了各种因素对聚合物（ＨＰＡＭ）／柠檬酸铝／盐体系胶态分散弟胶（ＣＤＧ）的形成（通过成胶时间测定）和性能（通过孔隙阻力因子的测定）。孔隙阻力因子ＦＰＲ为相同聚合物浓度的ＣＤＧ和ＨＰＡＭ溶液分别流过填砂滤层所需的时间之比,可代表ＣＤＧ在多孔介质中的相对强度。研究结果表明：ＣＤＧ的性能随所用ＨＰＡＭ分子相对质量提高而;ＮａＣｌ的存在（≤７０００ｍｇ／Ｌ）可促进ＣＤＧ的形成;在下列条件下可形成稳定的Ｃ     

ZND特种凝胶成胶强度影响因素的研究

以ZND固体干粉和交联剂制备了ZND特种凝胶体系,确定了最佳交联剂配方：0．04％间苯二酚＋1．0％苯酚＋1．0％六次甲基四胺＋0．1％硫脲;确定了ZND特种凝胶最佳制备条件：ZND固体干粉加量1．5％,成胶温度125℃,成胶时间14h。在此条件下,ZND特种凝胶体系具有较好的成胶强度和抗盐性,在弱酸和弱碱性环境中具有稳定的成胶性能,这对现场应用工艺的优化具有一定指导作用。     

矿化度对有机铬/HPAM弱凝胶的成胶及流变性的影响

为获得矿化度对有机铬/HPAM弱凝胶的成胶行为和流变性的影响规律,采用布氏黏度计和RS150 流变仪分别研究了有机铬/HPAM弱凝胶成胶时间、凝胶强度、剪切性能和黏弹性随矿化度变化的规律。研究结果表明,相同成胶条件下,随矿化度增大,弱凝胶成胶时间加快、黏度增大,矿化度在2371.14～3084.60 mg/L范围能延缓成胶,达到3449.44 mg/L时成胶时间明显变短。剪切作用对稳定期的弱凝胶产生不可逆的破坏,低剪切速率下,矿化度高的弱凝胶表现较高的黏度;而在高剪切速率（≥21 s^-1）下,不同矿化度下的弱凝胶的剪切黏度均相差不大。储能模量（G''）和损耗模量（G'' ）均随矿化度增加而增大,矿化度高时弱凝胶以弹性占导,矿化度低则以黏性为主。图7 表2 参11     

有机醛/酚/聚丙烯酰胺弱凝胶体系的室内研究

以聚丙烯酰胺 (HPAM)为聚合物 ,乌洛托品 (FA)和间苯二酚 (FB)为主交联剂 ,醛类SA、酚类SB为辅助交联剂 ,形成了有机醛 /酚 /HPAM弱凝胶体系。考察了主交联剂加量、辅助交联剂加量、体系pH值、HPAM加量及矿化度对其成胶性能的影响。确定了有机醛 /酚 /HPAM弱凝胶体系的最佳形成条件 :FA主交联剂加量 0 0 6% ,间苯二酚主交联剂加量 0 0 3 % ,体系pH值为 6～7,HPAM加量 0 0 5 %～ 0 1 0 % ,醛类辅助交联剂SA和酚类辅助交联剂SB加量均为 0 0 6%～0 0 8% ,有机醛 /酚 /HPAM弱凝胶体系可实现成胶时间可控 ,凝胶强度可调。     

地层环境对PFS弱凝胶性能影响室内研究

弱凝胶调剖在各个油田都有着广泛的应用,但是堵剂进入地层后性能变化、成胶效果却无法评价。通过室内实验,利用石油大学30m超长岩心,注入HPAM、苯酚、乌托品和盐酸复配成的PFS弱凝胶体系,考察了弱凝胶注入长岩心后的性能变化。实验结果表明,PFS弱凝胶调剖体系经过稀释、吸附和剪切后虽然其粘度、相对分子质量有一定程度下降,但仍然具有较好的成胶封堵效果。     

耐温抗盐的醛交联聚合物弱凝胶成胶时间的控制

用于高温、高矿化度油田调驱的混合醛交联聚合物HPAM弱凝胶,在90℃下的成胶时间约为200h,对油藏和调驱作业的适应性差,针对这种弱凝胶体系研制了由金属化合物和有机物复配而成的交联反应促进剂,代号JCH M。在用矿化度1.6×105mg/L、Ca2++Mg2+浓度5000mg/L的盐水配制、HPAM浓度1500mg/L、交联剂浓度500mg/L、pH=7.0的成胶溶液中加入JCH M10～70mg/L,可使溶液90℃下的成胶时间由200h缩短到70～1h,在90℃维持20d后在90℃测定的凝胶粘度由520mPa·s升到550～730mPa·s。实验结果表明通过改变HPAM或交联剂浓度控制成胶时间的方法是不适当的。表1参2。     

自适应弱凝胶调驱性能评价及矿场应用

针对低渗透油藏多发育微裂缝、非均质性强及传统调剖效果差的问题,研制了自适应弱凝胶,并通过室内实验对其静态性能、封堵性能和驱油性能进行了评价。结果表明：在70 ℃条件下,由矿化度为41 811.5 mg/L的地层水配制的自适应弱凝胶体系在38 h内迅速成胶,成胶强度达28 549 mPa?s,具有较好的耐温、耐盐性能;平均封堵率为84.08%,提高采收率平均值达12.1%。甘谷驿油田T114区块S井的矿场试验表明：调驱后注水井的水窜优势通道被控制,注入压力升高,井组含水率由78.51%下降至69.16%,产液量增加了135.14%,产油量增加了237.5%。自适应弱凝胶深部调驱技术在裂缝性低渗透油藏具有较好的适应性,可扩大注入水波及体积,大幅度提高采收率。     

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.     

HPAM/Cr^3＋弱凝胶调剖封堵性能研究

在室内研制了一种适用于较高温度、较高矿化度油藏深部调剖的HPAM/Cr^3＋弱凝胶调驱体系。研究了聚合物浓度、交联剂浓度、稳定剂浓度、温度以及pH值对成胶性能的影响。确定了HPAM/Cr^3＋弱凝胶体系的最佳形成条件：HPAM浓度为2000mg/L,K2Cr2O7浓度为900mg/L,Na2SO3浓度为3000mg/L,硫脲浓度为80mg/L,体系pH值为6～7,最佳使用温度范围为55～70℃。HPAM/Cr^3＋弱凝胶体系可实现成胶时间控制,凝胶强度可调。     

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。     

HPAM／柠檬酸铝弱凝胶体系的研制与成胶机理探讨

针对岔河集油田油藏条件,研制出低毒性HPAM／柠檬酸铝弱凝胶调驱体系。考察了聚合物HPAM浓度、交联剂柠檬酸铝浓度及稳定剂浓度对弱凝胶体系成胶性能的影响。结果表明,在聚合物HPAM浓度1500mg／L,交联剂浓度50mg／L,缓凝剂浓度450mg／L,除氧剂浓度100mg／L,稳定剂浓度200mg／L最佳配方条件下,体系成胶时间在3—15d可调,强度在100～1500mPa·s。并对这类弱凝胶配方体系的成胶反应机理和延缓交联机理进行了探讨。     

弱凝胶深度调剖剂的开发及应用

研究开发了适用于河南油田高含水后期的弱凝胶深度调剖剂。它可用河南油田现场新鲜污水配制，具有成胶时间长（最长18d），凝胶强度适中（弹性模量为4～6Pa），可封堵又可运移，热稳定性好的特点，适用于60～90℃的油藏。现场试验表明，调剖后吸水剖面有较好改善，增油效果明显，增油6419t。     

抗高温弱凝胶配方的实验室研究

在实验室条件下，引用有机复配高温稳定剂NN，采用聚丙烯酰胺／甲醛－苯酚复合体系成功地研制了一系列适合于高温油藏应用的弱凝胶，该体系具有化学剂浓度低，增稠能力强，成胶时间可控，稳定性好（115℃下两个月粘度保留率为85％以上）等特点。     

弱凝胶无固相钻井液破胶实验研究

弱凝胶无固相钻井液体系在使用过程中易在井壁形成致密泥饼或在正压差作用下进入地层,吸附在储层孔隙骨架颗粒上,造成储层渗透率降低、油气渗流通道受阻、油气井产能下降。室内实验优化得到复配破胶剂,从破胶效果、破胶时间、储层抑制效果及腐蚀性等方面对复配破胶剂进行室内评价,评价结果表明该破胶剂各项指标均满足现场要求。     

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。     

微凝胶体系循环流动成胶特征研究

为进一步深入了解微凝胶体系通过岩石孔隙介质流动时的成胶和流动特性，建立了不锈钢筛网层模拟流动成胶实验方法。使用5段不锈钢筛网层组成闭合回路，让微凝胶溶液以一定流速保持连续循环流动，模拟研究低浓度微凝胶体系的循环流动成胶特征。实验结果表明，循环流动方法能够模拟微凝胶体系的流动成胶性能，而且表现出特征明显的三个流动成胶阶段：预交联期、流动成胶期和稳定期。     

复合凝胶成胶机理分析及封堵效果评价

研究了"无机+有机"复合凝胶的成胶机理及封堵效果。实验结果表明,"无机+有机"复合凝胶成胶后黏度超过10×10⁴ mPa·s,强度等级最高可达H级;温度越高,复合凝胶成胶时间越短,成胶强度越强;与单一无机凝胶或有机凝胶相比,复合凝胶具有半互穿式网络结构。流变性能测试表明,随剪切速率增加,视黏度降低。当岩心渗透率为6 000×10^-3μm²,封堵率可达96.24%。因此,"无机+有机"复合凝胶适用于海上油田高渗透层封堵或大孔道治理等。     

复合交联聚合物弱凝胶体系的研制与性能评价

由于弱凝胶调驱体系抗剪切性能弱而限制了其在油藏中的应用,以共聚物丙烯酰胺/丙烯酸/N-乙烯基吡咯烷酮为主剂,加入甲醛–苯酚复合交联剂和高温稳定剂,制备了调驱性能较好的弱凝胶体系。考察了聚合物质量浓度、稳定剂质量浓度、交联剂/聚合物质量比、交联剂配制摩尔比、温度、pH值以及矿化度对成胶性能的影响。确定了弱凝胶体系的最佳使用条件:聚合物AM/AA/NVP质量浓度2 000 mg/L,交联剂/聚合物质量比2/1 000,交联剂(甲醛/苯酚)摩尔比4∶1,稳定剂(硫脲)质量浓度100 mg/L,pH值为7,温度60℃。室内调驱性能评价表明,该体系具有良好的抗剪切性能,黏度保留率达到91.38%,同时封堵率在99%以上,突破压力大于7 MPa,并且还具有一定的选择封堵能力,剖面改善率达到80%以上。     

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。