耐盐性吸水凝胶的合成及其溶胀性能的研究

以丙烯酸为原料、过硫酸钾为引发剂、自制的丙烯酸烯丙酯为交联剂,采用溶液聚合法合成了具有较高耐盐性的聚丙烯酸类吸水凝胶,其在去离子水中的溶胀度为1360g/g,在盐水(质量分数0.9%的NaCl水溶液)中的溶胀度为162g/g。考察了其在不同盐离子溶液、不同pH溶液中的溶胀性能,利用红外光谱和热重分析法对所得吸水凝胶进行了表征。用丙烯酸烯丙酯交联的聚丙烯酸吸水凝胶进行植物生长实验,实验结果表明,吸水凝胶具有缩短作物发芽时间及促进作物生长的作用。     

膨润土-聚丙烯酰胺型复合凝胶的合成及性能

吸水性无机/有机复合凝胶调剖堵水剂在地层中吸水膨胀后具有较高强度韧性,可以起到调整吸水剖面和油井堵水的目的。实验以甲基丙烯酸-2-二甲氨基乙酯(DMA)为原料合成一种疏水单体甲基丙烯酰氧乙基二甲基十六烷基溴化铵(简记为DMB),利用化学插层法用DMB对膨润土进行有机改性后与丙烯酰胺进入层间交联共聚,制备了一种膨润土/聚丙烯酰胺型凝胶复合颗粒;采用单因素法优化得到了最适宜的反应条件:膨润土加量40%,AM加量40%,DMB加量1%,引发剂加量0.2%,交联剂加量0.3%时,所制得的凝胶有很好的吸水性及良好的耐温耐盐性能。     

高稳定性壳聚糖凝胶堵剂的制备与成胶性能评价

聚丙烯酰胺类凝胶堵剂在油田调剖堵水、井筒堵漏、修井暂堵等领域应用广泛,但其耐温、抗盐、抗剪切性能不足,在高温高盐油藏条件下难以实现高强度封堵并维持稳定。针对以上问题,以壳聚糖（CTS）、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为原料制备了一种有机交联壳聚糖凝胶堵剂,研究了原料加量、pH值、温度、矿化度、剪切作用等对凝胶成胶性能的影响。结果表明,CTS与交联剂MBA可通过迈克加成反应形成共价键交联;交联后的凝胶强度及成胶时间随CTS与MBA浓度上升分别增加和降低;矿化度的增加可降低交联反应的活化能,促进交联反应的进行,使成胶时间缩短、凝胶强度增加;pH值会影响CTS的质子化程度,当pH值低于4.2时,胶凝强度急剧降低。CTS-MBA凝胶体系的抗剪切性能较好,凝胶基液在6000 r/min剪切速率下剪切30 min后的成胶强度仅降低2.4%。在120℃及矿化度为30 g/L的条件下,2.0%CTS和0.6%MBA组成的凝胶体系在老化90 d后仍可维持性能的稳定。CTS-MBA凝胶的耐温、抗盐、抗剪切性能和热稳定性好于聚丙烯酰胺类凝胶,同时降低了药剂成本。     

高耐盐性超强吸水剂的合成及性能研究

以环己烷为连续相 ,N ,N’ -亚甲基双丙烯酰胺为交联剂 ,过硫酸钾为引发剂 ,Span60为悬浮稳定剂 ,采用反相悬浮聚合法合成了高耐盐性超强吸水丙烯酰胺 -马来酸酐交联共聚物。研究了共聚反应的单体配比、中和度、交联剂含量、引发剂含量诸因素对所合成共聚物的吸水率和吸盐率的影响。并对共聚物的吸水速率进行了研究。合成的共聚物吸水率达 840 g/g ,吸 0 9%NaCl溶液可达 2 70 g/g。     

HPAM/Cr(Ⅲ)凝胶体系控制交联技术

采用自制PAM吸水树脂颗粒,考察了在水介质中Cr（Ⅲ）从包裹交联剂颗粒中的释放规律,提出了Cr（Ⅲ）从包裹交联剂颗粒中释放的物理模型。研究了包裹交联剂颗粒为成胶剂的HPAM溶液的成胶性能,探索了HPAM凝胶控制交联的新技术。     

影响预交联凝胶颗粒性能特点的内因分析

预交联体膨型凝胶颗粒是新近提出的一种油田用新型深部调剖剂，是将一定浓度的主剂、交联剂、引发剂、添加剂、增强剂和热稳定剂等混合均匀，在地面环境下交联，然后经烘干、干燥、粉碎等工艺过程形成的凝胶颗粒。该颗粒是一种吸水性树脂、能够吸水膨胀，且膨胀后的颗粒具有一定的弹性、强度和保水功能，具有抗温抗盐性能好、配制简单、施工方便、对非目的层污染水等优点。影响凝胶颗粒性能的因素很多。重点研究了文交联体中系中的各组分含量等内在因素对凝胶颗粒黏弹性和吸水性能的影响，并给出了凝胶体系的合理配比。     

有机凝胶调剖剂强度的剪切恢复性能研究

采用动态剪切实验研究了两种有机凝胶类调剖剂强度的剪切恢复性能,通过测定不同条件下凝胶体系的储能模量\耗能模量和相位角的变化,分析了在聚交比一定的条件下,聚合物浓度、温度以及交联剂类型对凝胶剪切后强度恢复性能的影响。结果表明:在一定的应力下,随着聚合物浓度的增加,凝胶的成交点频率向低频移动;相同聚合物浓度和放置时间下,有机金属交联型调剖剂的强度大于有机酚醛交联型调剖剂;同种凝胶体系,在聚交比一定的条件下,浓度高时体系强度的剪切恢复性能好;对于两种凝胶体系来说,温度升高使得体系的剪切恢复性能下降;有机金属交联的凝胶体系剪切恢复能力高于有机树脂交联的凝胶体系。     

溶液法合成高吸水树脂的条件优化

以有机硅和双丙烯酰胺作为交联剂 ,用溶液法合成了丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物吸水剂 ,研究了交联剂、引发剂用量、丙烯酸中和程度 ,单体组成及其单体浓度等条件对凝胶物吸水性能的影响。结果表明 ,适宜的合成条件为 :交联剂和引发剂量各占单体重量的 0 .15% ,丙烯酸与丙烯酰胺的摩尔比 0 .32 ,单体含量 15%～2 0 % ,由此得到了吸蒸馏水为 1160 g/g,吸 5% Na Cl溶液为 4 1g/g的超强吸水剂     

预交联凝胶调剖剂的合成及评价

采用一次投料法合成用作预交联凝胶调剖剂的淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物，简化了生产工艺，降低了生产成本；并考察了淀粉、交联剂及添加剂用量对共聚物产品吸水膨胀倍数、弹性及强度的影响。该调剖剂吸水膨胀倍数在20～60之间可调，吸水膨胀后强度大，粘弹性好。调剖驱油实验结果表明，该调剖剂效果良好。     

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     

二次交联泡沫冻胶体系评价与应用

针对水平井堵水技术对不同油藏适应性差的弊端．从提高堵调剂强度、降低溶液密度出发,在常规聚合物交联冻胶基础上研发了一种新型二次交联伴生气泡沫冻胶堵调体系,系统考察了交联剂质量浓度、酸催化剂和生气反应物质量浓度对冻胶强度和生气效果的影响。实验表明,堵调剂不同阶段的交联时间可控,不仅克服了常规堵水剂成胶前遇水被稀释或沿着大孔道漏失的不足,而且二次交联后的泡沫冻胶黏度比一次交联堵水剂提高了2．5倍,同时产生的气体被包裹在所形成的冻胶体内,增大了冻胶体积,提高了堵调剂的封堵效率。通过灰岩油藏水平井堵水矿场应用．取得了显著的增油降水效果,为水平井和类似油藏的层内堵水、提高单井产油量、减少产水量提供了新的技术手段．     

新型微溶胶的制备及性能表征

微溶胶是一种微米级颗粒溶液或分散凝胶溶液,主要用于油藏的深部调驱,具有控水和驱油双重功能。针对SZ-1油藏紊件（温度65℃、矿化度32g/L）,通过反相乳液聚合法制得了微米级双重交联聚合物微球——微溶胶,实验结果表明．微溶胶初始中值粒径为16．99μm,与孔喉尺度相匹配;在65℃、矿化度50g／L的备件下,体积溶胀倍率可达216．25,兼具微溶的特性,并可长期保持稳定;转向压力实验表明微溶胶具有较好的强度和弹性变形能力：     

绿色交联可动凝胶在油田调剖堵水中的应用

通过室内实验,研制出了一种绿色交联可动凝胶,用于油藏调剖堵水。凝胶主剂为疏水缔合聚合物,浓度为3000mg/L;交联剂是铝离子与柠檬酸根络合而成的柠檬酸铝,络合反应中铝离子与柠檬酸根的最佳摩尔比为1.5:1,加量为140mg/L;缓凝剂为150mg/L的酒石酸钠;稳定剂为800mg/L的硫脲。该绿色交联可动凝胶强度3.12×104mPa·s,成胶时间36h,稳定时间可达160d;适合于中低温油藏调剖堵水,抗盐性较好。室内实验表明,绿色交联可动凝胶具有很强的封堵能力和剖面改善能力。     

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。     

The Research on Cross-linking Polymer Gel as In-depth Profile Control Agent

Abstract

Polymer flooding is one of the most important techniques for enhancing petroleum recovery in China. After the polymer is injected into the petroleum formation reservoir, the producing water ratio quickly increases, while some polymer remains in the petroleum reservoir formation. To make use of the residual polymer, the mixture of polymer and cross-linking agent is injected into the petroleum reservoir formation, and then the chemical mixture will change into a gel that can shut off high permeability petroleum formation. The method can enhance the sweep efficiency of the following water. The gel, as the profile control agent, is cross-linked by the polymer compound and cross-linking agent. The gelation time is qualitatively determined, and the gel strength is quantitatively measured by a breakthrough vacuum method. The gelation time is adjustable from 1 to 20 days, and the gel strength is adjustable from 0.030 MPa to 0.060 MPa. Experimental results indicate that the suitable gel is about 0.1 PV (pore volume), for the proper chemical agent will avoid the petroleum reservoir formation being destroyed. The research shows that the gel as in-depth profile control agent is an effective enhanced oil recovery (EOR) method.     

延缓交联弱凝胶调驱剂的研制与性能评价

现有交联聚合物凝胶体系成胶时间短,调驱剂不能深入油藏实现深部放置,导致了水驱开发效果较差。考察了在一定温度、热稳定剂作用下,延缓有机复合交联剂NQJ与聚合物的交联反应,形成了适用于大庆萨尔图北部油田油藏的延缓交联弱凝胶体系。该体系地面黏度较低,便于现场注入,且具有较好的延缓交联效果,可实现大剂量深部调驱。研究结果表明:抗盐聚合物、交联剂与热稳定剂的质量分数分别为0.15%~0.25%、0.15%~0.2%与0.015%~0.025%时,形成的凝胶黏度大于5 000 mPa·s,成胶时间3~6 d可调,能够满足现场深部调驱要求。     

预交联AM／AA／DMDAAC堵剂的性能评价

以丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（从）、二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）为原料,N、N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,进行溶液共聚反应,制备了预交联AM／AA／DMDAAC共聚物堵剂。对该堵剂进行了耐酸碱性、抗盐性、耐温性及水恢复性评价。结果表明,在温度为80℃、100000mg／L的NaCl溶液中,堵剂吸水倍数达42g／g;在pH值为3—12酸碱液中,吸水倍数为26～933g／g;在高温120℃下,10000mg／L NaCl溶液中其吸水倍数仍达40g／g;水恢复率最高达96．4％。此堵剂具有良好的耐温抗盐性、耐酸碱性和水恢复性。     

无固相微泡沫压井液研究及性能评价

通过对发泡剂、稳泡剂和辅助稳泡剂的优选,确定了无固相微泡沫压井液最佳配方：清水＋（0．7％-1．0％）稳泡剂HCC-1＋（0．3％-0．5％）发泡剂AS-1／OP-10＋（0．8％-2．0％）辅助稳泡剂WDJ＋（1．0％-2．0％）增粘型降滤失剂＋2．0％其他处理剂,该压井液的密度在0．7—1．0g／cm^2之间可调。室内研究表明,该压井液具有良好的流变性和抑制性、较强的耐温抗盐能力,及较好的稳定性、油气层保护性、防膨防爆和防漏堵漏性能。     

耐贮存改性酚醛树脂交联剂的合成及性能评价

目前国内油田剖面调整作业中常用的酚醛树脂交联剂贮存有效期短,无法满足长周期施工作业需求,为此,采用水杨酸类改性剂合成了改性酚醛树脂交联剂,并应用核磁共振氢谱表征了改性酚醛树脂的分子结构。通过室内试验考察了改性剂加量、催化剂加量及高温对改性酚醛树脂的贮存有效期及凝胶强度的影响,研究了交联剂加量、温度和矿化度对改性酚醛树脂交联体系成胶时间及凝胶强度的影响,评价了改性酚醛树脂交联体系的热稳定性能、封堵性能及提高采收率效果。试验结果表明,改性酚醛树脂分子上引入了具有空间位阻效应的酯基结构,其贮存有效期大幅延长,常温条件下贮存有效期达到234 d,45℃恒温条件下贮存有效期大于90 d;改性酚醛树脂交联体系在60~100℃及矿化度小于20 000 mg/L条件下可生成高强度凝胶;改性酚醛树脂交联体系180 d黏度保留率大于88%,封堵率大于98%,采收率可提高14.6百分点。研究表明,耐贮存改性酚醛树脂交联剂不仅具有良好的交联性能,还具有良好的耐贮存性能,满足长周期施工作业的需要,具有较好的应用前景。      

多段塞复合凝胶调驱技术研究与应用

针对大港油田地层中大孔道普遍存在、封堵难度大的情况,进行了水井深部调驱技术的深化研究与应用。在已开发的预交联凝胶颗粒、地下交联凝胶、橡胶颗粒等调驱剂的基础上,研究应用了多段塞复合凝胶调驱体系,提高了对地层中大孔道的封堵强度,取得了较好的治理效果。2001年以来应用以多段塞复合凝胶体系为主体的工艺实施深部调驱193井次,有效率81.3%,累计增油17.53×104t。为注水开发油田的后期挖潜探索了有效途径,具有广阔的应用前景。