交联聚合物冻胶调堵剂性能评价指标及方法

交联聚合物冻胶(凝胶)因其独特的结构及优良的性能,而成为国内外油田堵水调剖作业中应用最广泛的堵剂。根据聚合物、交联剂及其它添加剂的不同,交联聚合物凝胶又可细分为多种类别的堵剂,这些堵剂尽管结构、形成路径和使用范围不同,但其基本性能及性能评价指标差异不大,现有的性能评价方法[1]多数缺乏科学性和实用性。本研究以聚丙烯酰胺凝胶堵剂为基准,建立了交联聚合物凝胶堵剂系统的性能评价方法,针对堵剂的溶解性能、成胶性能及在多孔介质中的封堵性能等量化指标进行了探讨,提出了聚合物凝胶调堵剂性能评价指标及定量评价方法。     

复合交联聚合物调堵剂的研制

介绍了复合交联剂的交联机理,考察了聚合物水解聚丙烯酰胺（HPAM）浓度、单交联剂有机铬、复合交联剂有机铬与酚醛、温度等因素对凝胶体系的影响。结果表明,在聚合物HPAM浓度1500mg／L,采用复合交联剂,其中有机铬浓度50mg／L,酚醛浓度150mg／L,多羟基酚和除氧剂浓度均为100mg／L,温度45℃条件下,可配制出粘弹性好、强度高、粘度保持率达95％以上的复合交联聚合物调堵剂。该调堵剂可用于温度低于50℃的中低温油藏条件。     

一种环保型可多次交联植物胶调堵剂的室内研究

以天然植物原料为主剂,通过对植物胶体系各组分的优化,经过工艺处理,合成一种环保型可多次交联的调堵剂,最佳合成条件为:增强剂、黄原胶质量比3:1,二者总加量2%,稳定剂加量0.3%,90℃加热90 min。对植物胶的性能测试结果表明,该植物胶的成胶时间11.6～16.1h可调;当矿化度小于30 g/L时,冻胶为高强度植物胶,可应用于地层温度50 90℃的油藏。剪切前后植物胶的强度分别为-2.8、-3.0,恢复时间为40 min,强度保留率92.86%,剪切恢复能力较好。对不同渗透率岩心的封堵率大于99%,残余阻力系数大于250,封堵能力较高,冲刷稳定性较好。     

单液法水玻璃调堵剂的室内研究

针对高分子聚合物在高温低渗油藏注入压力高、不耐剪切等问题,开展了水玻璃单液法调堵剂的室内研究。采用水玻璃溶液加入固化剂水溶液进行了黏温关系、胶凝时间、热稳定性、耐酸碱性及封堵率等性能试验。室内试验表明,该调堵剂胶凝时间易双向调节,封堵率高、黏度低、凝胶时间长,适合用于大剂量深层处理,在固化前具有良好洗油性,可以在调剖同时进行洗油,具有一剂双效的作用;与填料配伍性好,不但适合低中渗透层调剖,而且适用于封堵高渗透带和大孔道。该调堵剂价格低,施工安全简便,适用于高温低渗注水井层段内注水剖面的调整。     

抗盐型调堵剂的室内研究及评价

以丙烯酰胺、阳离子单体为主要原料,加入丙烯酸、交联剂及其他添加剂,制得抗盐型调堵剂。考察了调堵剂中各组分用量和反应温度对膨胀性能的影响,确定了抗盐型调堵剂的最佳合成条件,进行了岩芯模拟封堵试验。室内研究结果表明,该调堵剂抗盐稳定性好,具有较好的堵水效果,而且对改善剖面也有很好的效果。     

有机凝胶调堵体系的研究

针对兴隆台油田兴58块在室内开展凝胶调剖堵水研究,研制的有机凝胶体系主要由聚合物、有机交联剂和稳定助剂组成,其成胶时间可控制在20～40 h,根据需要凝胶的强度可以调整为4 000～20 000 mPa·s,抗剪切能力强,在模拟油藏温度(65 ℃)条件下能稳定保存20 d以上.岩心封堵、驱油试验表明,对于不同渗透率级差的岩心组,通过调整凝胶体系的浓度,能有效地调剖封堵高渗岩心,封堵率均在90%以上,明显改善低渗岩心的水驱效果,室内水驱驱油效率提高10%以上.     

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。     

一种耐温抗盐堵剂的组成及性能研究

将聚合物/酚醛冻胶和聚合物/铬冻胶结合在一起,用共聚原料苯酚+乌洛托品代替酚醛树脂,制成了耐温抗盐的冻胶堵剂。选用非水解聚丙烯酰胺(PAM)为主剂,分别确定两种交联剂的最佳加量,确定堵剂的基本配方(g/L)为:PAM8～10+乌洛托品1～4+苯酚1～3+有机铬1～10(折合Cr3+0.05～0.5)。用不同矿化度的水配制、加入增强剂的该体系,在110℃下密闭放置90天,室温粘度分别为>8Pa·s(清水),～6Pa·s(TSD=1×105mg/L),～9.5Pa·s(2×105mg/L),～7Pa·s(3×105mg/L),分别为初始值(5天测定值)的70%,68%,62%,60%。图3参2。     

复合交联聚合物调剖剂的室内实验研究

研制了一种聚丙烯酰胺为主要成分的复合交联聚合物型调剖剂体系,考查了聚丙烯酰胺、稳定剂、温度等因素对调剖剂性能的影响。实验结果表明,配方体系可在120℃条件下成胶,可配置出黏弹性高、强度高、黏度保持率高的复合交联聚合物调剖剂。通过室内实验研究,确定该调剖剂可用于120℃以下高温油藏的调剖作业。     

延缓交联型暂堵剂的研制

讨论了暂堵剂的配制和影响因素,得到了暂堵剂的配方向：成胶剂聚丙烯酰胺的分子量为３００万左右,水解度为５％－１５％,加量为０．６％－１．０％;螯合物ＬＱ１或ＬＱ２的加量为４％－８％;破胶剂氧化叔丁基的加量为０－０．０５％。通过对其性能进行评价,发现该暂堵剂具有良好的堵塞效果和耐碱性、抗盐性,且地面粘度低,对地层伤害小。     

JW101/B-W交联体系高温调剖剂研究

研制出JW101／B—W交联体系调剖剂。考察了调剖剂各组分含量、酸度及温度对其性能的影响,评价了调剖剂耐剪切性、受热条件下的长期稳定性。结果表明,该调剖剂具有成胶时间和凝胶强度可调、耐剪切性好、封堵效率高、在高温条件下长期热稳定性好等性能,适用于高温（80—110℃）油藏调剖。     

吸水膨胀型膨润土/交联聚丙烯酰胺颗粒堵剂

使丙烯酰胺、少量N，N-亚甲基双丙烯酰胺在钙膨润土存在下进行水溶液引发接枝共聚合，聚合产物经造粒、粉碎、筛分，得到粒径0．5～1．0mm的颗粒堵剂。根据颗粒堵剂吸水量大小确定丙烯酰胺与膨润土最佳质量比为7：1，引发剂最佳用量为500g／t，交联剂最佳用量为300g／t，吸水量与这3个参数之间的关系曲线都经过最大值，颗粒堵剂在去离子水中的吸水量为560～650mL/g。该堵剂已大规模生产，在胜利、中原油田许多采油厂已用于调剖、堵水和调驱施工，在青海、江苏、大港、冀东等油田也已开始使用。在胜利东辛采油厂的一个井组，连续3个月在3口井注入该堵剂共27t，使井口压力上升3MPa，产油量大幅度增加。表l参l。     

低渗油藏水平井交联颗粒堵剂体系室内研究

针对渤海低渗储层水平井研发了一种交联颗粒堵剂体系,该体系的配方为:0.3 g聚丙烯酰胺+0.3 g丙烯酸+0.1 g N,N′-亚甲基双丙烯酰胺+0.1 g过硫酸铵+50.0 g丙烯酰胺+0.75 g氢氧化钠+12.5 g黏土。对交联颗粒堵剂体系的耐温性、耐盐性、封堵性及注入性等性能进行了评价。试验结果表明,该交联颗粒堵剂体系具有良好的耐温性能,在80℃下放置100 d后,体系黏度由92.6 mPa·s降至74.3 mPa·s;矿化度对该体系黏度的影响较小,体系可耐矿化度10 000 mg/L,耐盐性较好;该交联颗粒堵剂体系具有较强的封堵性及耐冲刷性,且该体系具有较强的注入选择性,能优先进入高渗透层。     

延缓交联聚合物凝胶体系室内研究

从化学反应机理出发，通过大量的室内动静态实验，研究了延缓交联的聚合物凝胶体系，得到的延缓剂可使常规聚合物凝胶的成胶时间从几小时到十几天范围内变化，可用于油田大剂量长时间注入，进行深部调剖。同时考察了各种因素对凝胶性能的影响。     

HPAM/酚醛/脲醛复合交联聚合物凝胶暂堵剂的室内实验研究

研制了一种部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）为主要成分的复合交联聚合物暂堵剂,考察了HPA、稳定剂、温度等因素对暂堵剂性能的影响。实验结果表明,最佳配方体系可在75℃下成胶,可配制出黏弹性高、强度高、黏度保持率高的复合交联聚合物凝胶暂堵剂。该暂堵剂可用于120℃以下高温油藏的暂堵作业。     

聚合物与SP及XT双交联调剖剂的研究与应用

目前国内外油田上常用的高分子调制剖剂多属单一交联体系，该文介绍了一种聚合物与ＳＰ及ＸＴ的双交联体系调剖剂，阐述了它的配方，室内研究，施工工艺及现场应用情况，在该调剖剂的室内研究过程中，首次运用了国内较先进的三管长岩心试验装置，进行了模拟实验，实现了不同渗透率地层的选择性封堵。该调剖剂适用于封堵中，高渗透率的砂岩油藏，与其它高分子调上比，具有交联可靠，抗剪切能力强，成胶后强度大，成胶时间可控等优点，     

复合型耐温抗盐延缓交联聚合物堵剂的室内研究

针对单一的聚丙稀酰胺凝胶堵剂容易受温度和矿化度影响而破胶的特点，研制了一种新型高强度耐温抗盐复合聚合物凝胶堵剂——聚丙烯酰胺与聚丙烯腈复合堵剂。通过调节主剂、交联剂及添加剂配比，在一定温度和矿化度条件下可以得到不同强度、成胶时间可调的聚合物凝胶堵剂，并分别考察了聚合物浓度、交联剂浓度、温度、矿化度等因素对凝胶体系成胶时间和成胶强度的影响。该体系适合于对矿化度2000—160000mg／L、温度60—140℃的砂岩油藏进行堵水调剖。     

超低渗裂缝油藏深部调剖堵剂体系适应性研究

针对长庆油田吴410区超低渗透、裂缝性油藏,评价了甲叉基聚丙烯酰胺类化学成胶堵剂及体膨凝胶颗粒堵剂对裂缝的封堵性能。甲叉基聚丙烯酰胺类化学成胶堵剂具有地面粘度低(≤34mPa·s,泵注性能好)、成胶时间可控(16～72h,60℃)、堵水选择性好(油相岩心封堵率≤40.7%,水相岩心封堵率≥97.6%;油相岩心突破压力≤0.91MPa/m,水相岩心突破压力≥1.75MPa/m)、封堵率高等特点;体膨凝胶颗粒堵剂具有淡水中膨胀率高、盐水中膨胀率低、膨胀后的凝胶颗粒具有变形通过性能等特点。确定了针对吴410区长6超低渗裂缝性油藏调剖工艺的"前置甲叉基聚丙烯酰胺类化学成胶堵剂+体膨凝胶颗粒堵剂+柔性胶粉堵剂封口"的调剖剂体系及"大剂量、小排量、多段塞、控压力"调剖工艺,并进行了现场工艺试验。统计2012年吴410区3口典型调剖井,平均注水压力上升1.5MPa,至目前,单井组内油井平均增油已超200t,调剖增油效果良好。同时对调剖失败井进行对比总结分析,为以后堵水工艺提供参考意见。     

一种新型水玻璃单液法堵剂的室内试验

本文介绍了一种水玻璃单液法高强度的调剖剂,其特点是胶凝时间在3~26小时内可以调节,适用于70~100℃温度的地层,封堵强度高,堵塞率高。该堵剂属无机堵剂,配制简单,便于施工,无毒无臭,是一种新型中高温堵剂。     

魔芋粉堵剂的室内研究与应用

通过室内实验测定了魔芋粉堵剂的粘度、溶胀性、凝胶强度、热稳定性、成胶性能、耐冲剧力及突破压力，评价了该堵剂的性能。2001年7月在胜坨油田施工5口注水井，截止年底，对应的19口油井中有14口见效，累积增油2816．5t。