铬凝胶体系性能影响因素分析

对不同聚合物浓度、交联剂浓度、剪切速率、矿化度及铬凝胶体系性能分析及地层配伍性研究。结果表明:在静态条件下,铬凝胶体系的成胶临界浓度为聚合物浓度500mg·L~(-1)+交联剂70mg·L~(-1)。在预剪切条件下,成胶时间延长,400m·d~(-1)为极限剪切速率,达到这一剪切速率后体系粘度不再降低。随着矿化度的增加,体系粘度上升,当矿化度低于900mg·L~(-1)时体系不成胶。铬凝胶体系与地层配伍的最低渗透率界限为有效渗透率100mD。     

萨南油田铬微凝胶体系静态成胶浓度界限室内评价

选取2 500万分子量聚合物,HD-4、HD-5型交联剂配制的铬微凝胶在未剪切的条件下分别对萨南油田铬微凝胶体系进行静态成胶浓度界限进行评价。实验表明:聚合物成胶最低浓度在350~400 mg/L,对应交联剂成胶最低浓度为80~90 mg/L,低浓度的铬凝胶体系成胶时间一般在24~36 h之间,成胶后体系粘度会显著上升,表明铬微凝胶体系成胶。     

聚丙烯酰胺凝胶体系

聚丙烯酰胺凝胶体系是一种油田常用的堵水调剖剂.铬交联剂形成的凝胶体系粘度为6000～7000 mPa·s,铝凝胶体系成胶时间为3～15 d可调,强度为100～1500 mPa·s,有机酚醛交联体系粘度为500～1500 mPa·s.本文对聚丙烯酰胺凝胶体系的研究方向作了展望.     

影响弱凝胶体系成胶的因素

弱凝胶是由浓度（800～1000mg/L）的聚合物与交联剂形成以分子间交联为主,黏度在100～3000mPa·s之间,具有溶液三维网络结构的弱交联体系;具有成本低、成胶时间长,聚合物和交联剂用量低等特点。本文综述了聚合物性质、交联剂性质、pH值、温度、矿化度等因素对弱凝胶体系成胶的影响。     

化学剂组分浓度对聚合物凝胶成胶性能影响研究

为了更好的揭示聚合物凝胶体系的成胶规律,利用布氏粘度仪对不同化学剂浓度下聚合物凝胶体系成胶粘度及成胶时间进行表征。研究结果表明:凝胶体系随着聚合物以及铬交联剂浓度的增加成胶时间下降、成胶强度增加,硫脲作为稳定可以有效的延缓成胶时间而对成胶强度影响较小。综合考虑成胶时间及成胶强度,最佳的聚合物凝胶体系配方为浓度为2 500 mg/L的聚合物+质量分数为为0.3%的铬交联剂醋酸铬+质量分数分别为0.03%的硫脲。     

溶解氧对弱凝胶体系成胶性能的影响研究

针对弱凝胶调驱体系成胶性能易受到配制水溶解氧影响这一问题,本文开展了不同溶解氧量条件下的弱凝胶体系成胶性能实验。研究结果表明:溶解氧量对弱凝胶粘度稳定性具有较大的影响,当溶解氧浓度为0.46 mg/L时,10天内粘度降低90%以上。而随着溶解氧量的增加,粘度下降程度更大。硫脲在短时间对聚合物的稳定作用比较显著,15天成胶粘度可达17000 mPa·s,并且30 d粘度依然保持在10 000 mPa·s以上。     

低温复合交联凝胶体系的制备与评价

针对春风油田低温、高矿化度的储层条件,以部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)为主剂、J1和J2为交联剂制备了聚合物凝胶体系调剖体系。凝胶配方包括:1.0%HPAM、0.1%～0.5%无机交联剂J1、0.5%～2.5%有机交联剂J2、0.2%除氧剂D3。研究了聚合物浓度、交联剂浓度和矿化度对体系成胶时间及强度的影响。结果表明,该复合凝胶可在30℃下成胶,通过调节交联剂的用量可使成胶时间控制在10～72 h。当单独使用0.5%J1交联剂时,凝胶的黏度为9 756 mPa·s,当交联剂用量为0.5%J1、2.5%J2时凝胶黏度达到了28 576 mPa·s,复合交联的方法使凝胶性能得到大幅度提高。室内实验封堵率达到95.88%,表明该凝胶体系具有良好的封堵性能。     

一种复合凝胶堵剂的制备与性能研究

以聚乙烯亚胺(PEI)和有机铬作为复合交联剂,与聚丙烯酰胺(HPAM)制备一种复合凝胶堵剂,考察各因素对成胶性能的影响。结果表明,体系成胶时间随PEI和醋酸铬质量分数的增加以及温度的升高而缩短,随HPAM质量分数的增加而先增长后缩短,体系成胶黏度随HPAM、PEI和醋酸铬质量分数的增加而逐渐增大,后趋于稳定,随温度升高而先增大后减小。复合凝胶堵剂的配方质量分数优选为0.8%HPAM、0.1%PEI、0.2%醋酸铬,成胶温度70℃,成胶时间36 h,成胶黏度3 150 mPa·s。该堵剂具有较好的耐剪切性、成胶稳定性,封堵率95%。     

复合铬高温暂堵剂体系影响因素分析

复合铬高温暂堵体系由部分水解聚丙烯酰胺、交联剂Y、交联剂G及破胶剂等添加剂组成。在120℃下通过测定成胶时间和破胶时间评价了聚合物、交联剂种类及浓度对暂堵剂体系性能的影响,确定暂堵剂配方为：0.4%～0.55%聚合物PAM-1＋0.2%～0.3%复配铬（G/Y=1～2）交联剂＋0.03%破胶剂。进一步考察了盐度、剪切、地层岩性对暂堵体系的影响。结果表明,在盐度小于25 000 mg/L时,盐度对暂堵体系影响不大;在经过诸如管线和岩心剪切后,该体系的粘度保持率依然很高,保持在83%左右;与空白实验比较,该体系在砂岩及碳酸盐环境下成胶时间及破胶时间、成胶强度基本保持稳定。     

钛修饰纳米二氧化硅交联剂及胍胶压裂液研究

γ-氨丙基三甲氧基硅烷与硅酸钠水解制得表面修饰纳米二氧化硅,四氯化钛与表面修饰纳米二氧化硅反应,制得钛修饰纳米二氧化硅交联剂,粒径主要分布在6～11 nm之间,可有效降低羟丙基胍胶用量及残渣含量。配制了纳米二氧化硅交联剂交联的羟丙基胍胶压裂液,羟丙基胍胶浓度为0.35%～0.4%。室内研究表明,该压裂液体系各项性能良好,在170 s^(-1),150℃下,剪切120 min,粘度102 mPa·s; 120℃下破胶60 min,破胶液粘度2.32 mPa·s;表面张力23.53 mN/m,界面张力0.91 mN/m;防膨率88.56%;残渣含量227 mg/L;岩心基质渗透率损害率为9.63%～15.77%,压裂液耐剪切性能、破胶性能、助排性能、储层保护性能等各项性能良好,满足压裂要求。     

调剖体系的性能评价

为评价油田清水配制污水稀释的调剖体系的各项性能,本文通过室内物理模拟实验,通过对铬交联深度调剖体系性能的评价,如粘度测定、阻力系数、残余阻力系数和封堵效率的计算等,可以得出油田清水配制污水稀释的调剖体系的成胶性能良好,随着调剖体系配方浓度的增大,调剖剂体系的成胶速度加快,成胶强度增加;能够保证调剖体系在地层中的成胶性能。聚合物浓度1000mg·L~(-1),交联剂浓度30~100mg·L~(-1),成胶时间延长,成胶粘度较弱,可以改善调剖体系在现场的注入性和在油层岩石中的流动性,能够在油田现场真正实现0.05~0.1PV级的深度调驱。低度交联调剖剂配方流动性好,可以用作深度调驱的主体段塞;成胶强度大的调剖剂配方成胶时间小于24h,成胶粘度较大,可以用作起封堵作用的后尾段塞。     

低渗储层胍胶压裂液交联性能的影响因素及机理探讨

针对非常规储层压裂过程因胍胶压裂液由于耐温性和抗剪切性能差而流变性不易控制问题,依胍胶压裂液特性制备了一类高效纳米ZrO_2交联剂PDH,并配制成PDH-丙烯酰胺接枝胍胶压裂液。以组装的毛细管黏度测量装置探索和分析了纳米PDH交联剂加入量、体系温度、压力及剪切速率对胍胶压裂液黏度和流变指数的影响,并以分子模拟揭示其增稠交联机理。结果表明,30 MPa、175℃和200 s^(-1)剪切50 min可使含0.3%的纳米ZrO_2交联剂的0.35%胍胶压裂液黏度达97 mPa·s,明显优于普通有机锆DDT交联压裂液的74 mPa·s。纳米锆量与体系压力升高使压裂液黏度增加和流变指数降低。4因素中温度和剪切速率对压裂液黏度影响较小,分别降低了39 mPa·s和24 mPa·s,远小于温度和剪切速率对DDT-胍胶压裂液降低的54 mPa·s和37 mPa·s, PDH展现出优异耐温性和增稠性。     

用于压裂返排液超支化交联剂的合成及其性能评价

以聚乙烯亚胺、乙二醇、多元醇、硼砂为主要原料合成超支化聚氨基硼和四乙烯五胺硼酸酯交联剂,并对产物进行结构表征及压裂返排液重复配液性能测试。将0.35%羟丙基胍胶溶液与合成的聚超支化氨基硼交联剂以100∶0.4交联比交联,形成的压裂液冻胶体系在7 min左右达到压裂液黏度要求,在80℃、170 s^-1连续剪切70 min时压裂液黏度在100 mPa·s左右,满足行业标准要求(黏度>50 mPa·s)。对此过程进行破胶,破胶液黏度最终为3.2 mPa·s,破胶液中的残渣浓度为198 mg/L。与之相比,四乙烯五胺硼酸酯交联剂体系不能满足返排液的配液要求。用破胶后的压裂返排液再次进行配液,将温度设置到80℃、170 s^-1不间断剪切70 min,将压裂液中的黏度调整至50 mPa·s以上,破胶液黏度为3.4 mPa·s。该交联剂使压裂返排液能重复利用。这对节约水资源、降低环境污染具有广阔的工业化前景。     

铬微凝胶体系分流特性室内评价

针对聚合物驱及三元复合驱成胶时间不可控、封堵效果一般、开发成本较高的问题,采用室内岩心实验,对铬微凝胶体系进行评价,优选出不同渗透率级差对用的体系配方。结果表明:在相同交联剂浓度条件下,当渗透率级差小于4时,级差越大,分流效果越好;当级差大于4时,渗透率级差越大,分流效果越差;在渗透率级差相同的条件下,铬交联剂浓度越高,分流效果越好,改善层状非均质吸水剖面的效果越明显;封堵效果最好的体系配方为当渗透率级差为2:(HPAM1200mg·L~(-1)+Cr120mg·L~(-1));级差为4:(HPAM1200mg·L~(-1)+Cr120mg·L~(-1));级差为6:(HPAM1200mg·L~(-1)+Cr120mg·L~(-1))。     

调剖用乳液聚合物交联体系的研究与性能评价

乳液聚合物是在线调剖技术中的一类体系,室内实验通过将乳液聚合物与4种交联剂交联,测定体系的热稳定性、耐盐性、抗剪切性、封堵性等指标。室内实验结果发现,交联体系成胶时间2至5 d可控,成胶强度可达10×104 mPa·s;50～90℃范围内均可以成胶,4种体系耐Ca2+/Mg2+能力不低于1 000 mg/L。凝胶具有较好的耐温抗盐性能,岩心模型封堵率可达98.7%。矿场试验表明,该凝胶体系具有施工可靠性强的优点,增油达5 600 m3。     

长庆油田注水井调剖用弱凝胶的研发

本文通过实验研发出了调剖用星形聚合物CQS-1及延迟交联剂CJL-3,制备出一种聚合物凝胶。该凝胶具有延迟交联性能,其成胶时间为46.5h,成胶后粘度65893mPa·s,成胶后的凝胶置于60℃温度时老化6个月,粘度保留率为88.5%,凝胶代码为D型。研发的延迟交联聚合物凝胶性能满足长庆油田注水井用弱凝胶调剖剂技术要求,可用于油田注水井调剖。     

耐高温有机锆交联酸体系性能研究

鉴于目前交联酸体系不能满足高温储层酸化压裂需要,以自制有机锆交联剂JLJ-11及稠化剂FS3802为原料,通过加量优选,制备了一种新型耐高温有机锆交联酸体系,并对其耐温耐剪切、滤失、缓蚀、携砂以及破胶等性能进行了评价。结果表明,所制备交联酸体系耐温耐剪切性能显著,在恒温150℃和剪切速率170 s-1条件下,持续剪切1 h,表观粘度仍保持在50 mPa·s以上;体系破胶彻底,加入0.2%的过硫酸铵,95℃静置2 h后,粘度降至2.15 mPa·s;同时所制备交联酸体系滤失系数较低、缓蚀作用明显、携砂性能良好,适用于高温储层的酸压施工。     

一种低成本HPAM-酚醛凝胶体系深部调剖堵剂的合成

传统的酚醛凝胶体系中聚合物与交联剂的使用浓度较大,耐盐性不强,稳定性差,调剖有效期短。对HPAM-酚醛调剖剂引入自制的辅助交联剂,研究体系各组分对凝胶粘度的影响。结果表明,该体系的最优配方为:0.15%HPAM+0.03%乌洛托品+0.020%间苯二酚+0.03%复合辅助交联剂+0.2%氯化铵。模拟油藏实验证明,该体系具有较好的抗盐性,且凝胶结构稳定。在矿化度为88 000 mg/L,温度为60℃下放置1个月,粘度约为30 000 mPa·s,不脱水。     

可回收低分子量香豆胶压裂液室内研究

为解决压裂作业水资源缺乏和返排液难处理的问题,研发了利用pH值控制的酸性破胶技术,研发了可重复交联的可回收低分子量香豆胶压裂液。低分子量香豆胶分子量是常见稠化剂的1/4~1/10,更利于在非降解破胶的前提下返排;可控缓释酸性破胶剂实现酸性破胶剂的可控释放;结合配套使用的交联剂和交联促进剂等添加剂形成了适合不同储层的压裂液体系。根据标准评价该体系的性能:交联冻胶可以调挂、冻胶能在2.5~6小时内破胶、90℃耐温耐剪切性实验后粘度为103.91mPa·s,证明该体系性能符合现场要求;经过破胶后重复交联的压裂液性能与新鲜配置的压裂液性能相似,达到了回收重复利用的目的。该压裂液性能稳定,可重复利用性强,在作业用水缺乏的地区有很好的应用前景。     

新型复合凝胶调剖体系的评价研究

针对吉林油田某区块低渗油藏的特点,以有机铬和酚醛树脂作为交联剂,研制出了HPAM/酚醛树脂-有机铬新型复合凝胶体系,该新型复合凝胶体系的最佳配方:HPAM质量分数为0.3%、酚醛树脂质量分数为0.8%、有机铬质量分数为0.4%,并对新型复合凝胶体系的封堵性能进行了评价,结果表明,在60.0℃下,新型复合凝胶体系成胶时间为20 h左右,成胶强度大于15 000 mPa·s,注入0.3 PV凝胶体系的封堵率达到93.0%,满足该区块低渗油藏调剖作业需要。