新型吸水树脂微球的制备及封堵性能研究

聚合物微球作为深部调堵剂应用于油田调剖堵水方面,取得了较好的效果,但其油藏适应范围仍有一定的局限性.设计合成了新型丙烯酰胺、双丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸丁酯四元共聚吸水树脂微球,并进行了微球的粒径及封堵性能研究.性能评价实验表明:合成的树脂微球粒径在微米级,数量大,球度一般;温度越高,微球膨胀速度越快,矿化度越高,微球膨胀速度越慢;温度升高,树脂微球溶液黏度降低,浓度增大,树脂微球溶液黏度增大,在60℃、浓度3000 mg/L 时微球溶液黏度不大,剪切变稀,注入性好.岩心封堵实验表明,微球对地层有良好的封堵性,封堵率高达(80~90)%,能有效封堵中高渗地层.该树脂微球具有矿场应用价值,建议进一步进行粒径优化及强度优化,以满足现场需求.     

二、三类油层新型调剖剂研制

采用反相微乳液聚合制备水溶性交联聚合物调剖剂,研究了该交联聚合物调剖剂分散体系的微球形态、配伍性、封堵性和驱油性能.实验结果表明:合成的调剖剂能够溶于油田污水,不出现絮凝现象;室温水化30d后,调剖剂粒径由水化前的10 ～ 40 nm增至几微米;可对3.0 μm的纤维素酯滤膜形成有效封堵,且微孔滤膜封堵性能随水化时间增加而加强,随矿化度的增加逐渐降低;岩心实验表明,交联聚合物调剖剂能够进入低渗岩心深部,具有良好的注入性能和封堵性能,岩心驱油效果显示交联聚合物调剖剂能够较好地提高采收率,可将模拟油采收率在水驱基础上提高7.3％,在聚驱基础上提高5.3％.     

新型聚合物微球逐级深部调剖技术

由于现有调剖堵水材料在进行油田深部调剖时存在不足，根据理想的深部调剖材料所应该具备的性能，提出了新型聚合物微球结构的设计思路。对所合成的新型材料进行了实验评价，研究了微球水化前后的粒径和形态的变化，结果表明，其初始粒径为几十纳米，在室温下水化30d后粒径膨胀为几微米；研究了聚合物微球在人造岩心和填油砂模拟岩心管中的封堵性能，结果表明，聚合物微球在岩心中具有封堵、突破、深入、再封堵的逐级封堵和逐级调剖特性。     

纳米聚合物微球调剖剂的性能评价北大核心CSCD

目的针对含有裂缝性低渗透油藏采用常规调剖剂封堵能力有限,调整吸水剖面效果差的实际工程问题,利用以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为单体的纳米聚合物微球PADC-1作为调剖剂,以提高低渗透油藏采收率。方法采用扫描电子显微镜、激光粒度分析仪、高温流变仪、岩心流动驱替实验装置等对聚合物微球的性能进行了评价,探讨了聚合物微球在高温、高盐、低渗透油藏调驱的适用性。结果PADC-1的球形度较好,粒径分布窄,平均粒径为85.8 nm,具有良好的分散性和黏弹性;PADC-1吸水后快速膨胀,且随着温度升高,溶胀倍数呈现增大趋势,耐温能力在120℃以上,耐盐能力达1.8×105mg/L,对不同渗透率岩心的采收率平均提高13.46%。结论PADC-1纳米级聚合物微球通过吸水膨胀能有效改善不同渗透率地层的分流率,从而提高低渗透油藏的采收率。     

聚合物微球在高温高盐碎屑岩水平井堵水中的应用

塔河油田碎屑岩油藏属高温高盐大底水油藏,非均质性严重,高含水油井上升速度快,严重影响了油田的开发水平。颗粒类堵剂孔喉适配能力差,不具备油水流动选择,堵水效果不佳。通过粒径实验和岩心驱替实验,对聚合物微球性能进行了评价,结果表明：聚合物微球在130℃条件下,用塔河地层水溶胀15d后,粒径增大了18倍,在煤油中粒径没有变化。浓度为2000mg／L的微球封堵率达到93．4％,注微球后双管驱油效率提高11．94％。通过现场试验分析,认为聚合物微球封堵强度较高,受矿化度影响小,增油效果明显,可用于非均质油藏高含水油井堵水。     

孔喉尺度聚合物弹性微球膨胀性能研究

孔喉尺度聚合物弹性微球具有在油藏岩石孔隙中运移、封堵、弹性变形、再运移、再封堵,及全程改变注入水渗流方向的特点.采用实验的方法分析了不同矿化度和温度下微球的吸水膨胀规律,提出了微球膨胀动力学方程,并绘制了微球膨胀倍数理论图版.微球膨胀机理为氢键形成、水解和渗透压差引起的扩散.微球的膨胀倍数随矿化度增大而减小,随温度的升高而增大,膨胀最终在溶剂化和次价键缔和的双重作用下达到平衡,且高温下矿化度对膨胀倍数的影响更显著,低矿化度下温度对膨胀倍数的影响更显著.利用微球膨胀动力学方程可以定量描述微球膨胀规律,而膨胀倍数理论图版有助于方便、快捷地确定不同温度和矿化度下微球的膨胀倍数,对设计与特定油藏岩石孔喉相匹配的微球体系具有重要意义.     

可动弹性微球调驱体系理化性质实验研究

为了认识可动弹性微球调驱体系的性质,指导矿场调驱实施工作,采用激光纳米粒度测量仪、布氏黏度计及人造岩心,开展了室内可动弹微球调驱体系实验研究,观测可动弹性微球的表观形态、粒径大小、黏度变化及封堵性能。结果表明,可动弹性微球粒径受静置时间影响较大,随溶胀时间增加而逐渐变大;微球乳状液黏度受温度变化影响较大,随温度升高黏度迅速下降;微球体系的封堵能力与渗透率关联较强,范围内渗透率越小封堵能力越强。试验结果表明可动弹性微球遇水溶胀可以有效封堵高渗层,具有较好的调驱效果。     

聚合物微球的粒径影响因素及封堵特性

为了更好地推广和应用新型聚合物微球逐级深部调剖技术,对该技术的主体聚合物微球的粒径影响因素及封堵特性进行了研究。结果表明,适量的NaCl有助于微球的溶胀,Ca2+和Mg2+的存在会抑制聚合物微球的溶胀;总矿化度越高,微球膨胀速度越慢;温度越高,微球体系的膨胀速度越快;膨胀15d、粒径为4μm的微球对渗透度为400×10-3μm2的岩心的封堵效果最好。用膨胀15d的微球对不同渗透率填砂岩心进行封堵实验,结果表明封堵效率与渗透率成反比;对高渗透岩心,提高聚合物微球浓度对封堵效率影响甚微。微球膨胀粒径的大小决定着封堵机理,也是决定封堵效果的重要因素。     

渤海油田纳米级聚合物微球特性研究

针对渤海海上油田注水指进现象及窜流严重,导致注入水低效循环的现状,研发了一种纳米级聚合物微球,考察了其水化性能、注入性能、封堵性能和提高原油采收率能力,对新型在线聚合物微球深部调剖技术开展了研究及应用。实验结果显示:该纳米级聚合物微球的粒径分布受水化时间影响较大,随着水化时间的增长微球平均粒径在逐渐增大,微球在矿化度水中是缓慢溶胀过程;该微球具有很好的连续注入性和优良的封堵性能。采用聚合物+聚合物微球组合的方式进行了驱油实验,结果显示该技术可以有效的提高原油采收率,可有效解决渤海油田增产挖潜困难的难题,对渤海油田的控水稳油是可行的。     

潜山油藏微球-天然气驱实验评价

裂缝型潜山油藏储集层非均质性强,油藏开发过程中驱替流体指进和窜流频发,封堵裂缝、大孔道等高渗流通道是提高原油采收率的有效措施。通过岩心流动实验,评价了微球对B1潜山油藏储集层岩心裂缝及大孔道的封堵效果,探究了采用微球-天然气驱提高剩余油动用的有效性。结果表明,单一水驱或天然气驱的驱油效率不显著,采用微球驱,微球进入岩心后的膨胀和封堵作用使得阻力系数、注入压力等显著增大;微球粒径直接影响封堵性能,若粒径太小,达不到封堵的效果,若粒径太大,不易注入;微球注入岩心后的膨胀、封堵、解堵、变形后再封堵及天然气溶解的协同作用,对裂缝型潜山油藏开发过程中的驱替流体指进及窜流有明显抑制作用,微球-天然气驱可大幅提高剩余油采出程度。     

深部调剖剂YG聚合物微球性能评价与应用

为考查深部调剖剂YG型聚合物微球在中原油田高温高矿化度油藏中的性能,通过透射电镜显微照相、吸水膨胀实验、岩心驱替实验和现场先导试验对其进行了性能评价与矿场应用。性能评价结果表明：该聚合物微球体积微小,可均匀分散在溶液中,与地层水表现出良好的配伍性;在95℃文留油田回注污水中,吸水膨胀倍数达40倍以上,具有较好的耐温抗盐和吸水膨胀性能;向中、低渗透率岩心注入微球体系过程中,呈现开始压力迅速上升、然后趋于稳定、压力略有下降的波动过程,具有较好的注入性;向中、高渗透率岩心注入微球体系过程中,随溶胀时间的延长,封堵率逐步增加,第10天达到最大,为17.14%。采用YG型微球在文留油田文10东块进行了深部调剖先导试验,取得了较好的开发效果。图6表4参5     

低渗油藏二次交联凝胶与聚合物微球复合调剖体系

针对吐哈盆地温米油田温八区块含水率上升快,无效、低效水循环严重的问题,研制了一种二次交联凝胶与聚合物微球复合的深部调剖体系。第一交联剂选用有机铬交联剂,第二交联剂选用JQ-1与FJ-1酚类交联剂的复配组合,25℃条件下,5 h后一次交联成胶黏度为374 mPa·s,78℃条件下,10 d后二次交联成胶黏度为17 005 mPa·s. 聚合物微球有良好的抗温抗盐和水化时间稳定性,在油藏温度78℃和矿化度40 000 mg/L下膨胀20 d,其粒径膨胀倍率为6.08. 得到的二次交联凝胶体系与SD-320聚合物微球进行复合调剖,通过流动实验测算阻力系数在20以上,残余阻力系数在18以上,采收率提高15.52%. 该复合调剖体系能有效降低漏失,且能够适应78℃的油藏温度,在温米油田温八区块中有良好的应用前景。     

交联聚合物堵漏剂室内性能研究

介绍了一种吸水膨胀性很强的交联聚合物堵漏剂GWS-1。对该堵漏剂进行了室内实验研究,分别评价了其在不同基液中的膨胀性能、耐温抗盐性能以及与水基钻井液的配伍性能,并分析了其堵漏机理。结果表明,GWS-1在几种基液中的体积膨胀倍数基本一致,常温下约为5~6倍;随着温度的升高,膨胀倍数相对增大,盐水矿化度对其膨胀性能没有明显影响,且与水基钻井液配伍性好。对GWS-1进行模拟堵漏实验得知,其配合常规桥塞材料能成功封堵3 mm裂缝,承压能力达到4 MPa以上,具有良好的堵漏效果。     

TY-1高温堵水剂的研究及应用

TY-1高温堵水剂是由小分子有机聚合交联而成的凝胶堵剂，性能优良，具有耐高温，抗高盐，成胶强度大，热稳定性好的特点，只要合理控制现场施工的注入压力，就可使堵剂沿高渗透带活塞式运移，在地层温度下形成凝胶体，从而有效的封堵高渗透性出水地层，现场试验了6口井，均取得了明显的增油降水效果。     

宝浪油田煤层封堵剂配方及其性能

研制了以水溶性热固树脂、耐温聚合物、超微粉体颗粒增强剂及延迟剂组成的煤层封堵剂,并对封堵剂性能进行评价。结果表明,该封堵剂初始粘度低,流动性能好,成胶时间可调;可渗入煤层孔缝与煤层胶结性能好,固化后具有吸水微膨胀性能,能压实软煤层;煤层封堵剂耐高温、高压和高矿化度,耐腐蚀性能强,具有较高的成胶强度和封堵能力,封堵率达99．6％以上。     

耐温抗盐调堵剂研究与应用进展

探讨了高温高盐油藏对堵剂性能的要求以及常规堵剂耐温抗盐堵剂改性的途径,综述了近年来国内对耐温抗盐堵剂的室内研究进展和矿场应用情况,包括聚合物凝胶、体膨颗粒、盐沉析技术、聚合物微球等适合高温高盐油藏的调堵技术,并指出了在堵剂的研究与应用中存在的一些问题。表1参42     

核壳结构功能聚合物微球的评价与应用

采用反相乳液聚合的方法合成了一种多功能核壳结构聚合物微球(简称核壳微球),壳层为苯乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物,核层为丙烯酰胺及其衍生物的共聚物,利用SEM、TEM和粒径分析仪等对微球进行了性能评价.实验结果表明,核壳微球为规则的球形,粒径中值为11.795μm,由核壳两层构成,壳层表面呈磨砂状.在模拟地层水矿化度为500...     

乳化树脂深部调驱剂的性能评价

针对以聚丙烯酰胺为主的深部调驱剂要求油藏的地层水矿化度和地层温度低的问题,利用炼油催化裂化的副产物聚合形成油溶性树脂,再利用合成的油溶性树脂制备了乳化树脂深部调驱剂。对该调驱剂的稳定性、封堵性能及驱油性能进行了室内评价,结果表明,当树脂质量分数大于0.1时,乳化树脂调驱剂体系是稳定的,且随树脂质量分数及调驱剂注入量的增加,岩心封堵后的残余阻力系数先增加后下降,即存在最佳值,这对深部调驱是有利的。该调驱剂具有较好的提高采收率作用,可适用于温度低于120℃、地层水矿化度小于40000mg/L的油藏。     

多相泡沫体系调驱提高原油采收率试验研究

通过复配泡沫和聚合物凝胶微球形成多相泡沫体系,并进行了多相泡沫体系在多孔介质中的驱油实验。通过激光粒度分析仪对聚合物凝胶微球的粒径进行测量,其粒径分布均匀,且与地层孔喉匹配。针对多相泡沫的起泡能力和稳定性,采用搅拌法对其各组分的浓度进行优选。微球封堵试验表明,微球能在岩心中不断地封堵和运移,使注入压力和阻力系数增加,后续水驱仍有较高的残余阻力系数。在双管非均质驱油试验中,多相泡沫优先进入高渗管并具有良好的调剖效果,从而改善地层非均质性,使泡沫驱替低渗管,调剖与驱油结合,有效地提高原油采收率。