交联聚合物微球深部调驱体系的评价与应用

制备了一种交联聚合物微球深部调驱体柰,对其进行了室内评价。结果表明,在高温高矿化度条件下,该微球具有较好的水化膨胀性;在岩心中通过“封堵-变形-突破-深入-再封堵”能对地层实现逐级封堵,达到深部流体改向和提高采收率的目的。在永8断块开展了3口井的深部调驱试验,结果表明,其能有效封堵高渗层,提高中、低渗层的吸水能力,增产原油。     

交联聚合物微球分散体系的性能评价

采用反相微乳液聚合的方法合成了驱油用交联聚合物微球,研究了交联聚合物微球分散体系的溶胀性、耐温性、封堵和驱油性.扫描电镜实验结果表明,该体系具有较好的溶胀性,NaCl的质量分数越高,交联聚合物微球的溶胀倍数越小.核孔膜实验结果表明,该体系溶胀30d后,封堵能力减弱,但对核孔膜仍可形成有效封堵;溶胀温度达到90℃时,该体系通过核孔膜的时间为3.48min,表明仍具有一定的封堵能力.岩心实验结果表明,注入18倍孔隙体积的孤岛油田污水配制的质量分数为0.03%的微球分散体系,采收率可提高8.3%.该微球分散体系具有较好的封堵性能,克服了交联聚合物溶液对配制水质和油藏温度的苛刻要求,是一种具有潜力的调剖驱油剂.     

纳米聚合物微球封堵剂的制备及特性

页岩具有极低的渗透率和极小的孔喉尺寸,传统封堵剂难以在页岩表面形成有效的泥饼,只有纳米级颗粒才能封堵页岩的孔喉,阻止液相侵入地层,维持井壁稳定,保护储层。以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用乳液聚合法制备了纳米聚合物微球封堵剂SD-seal。通过红外光谱、透射电镜、热重分析和激光粒度分析对产物进行了表征,通过龙马溪组岩样的压力传递实验研究了其封堵性能。结果表明,SD-seal纳米粒子分散性好,形状规则(基本为球形),粒度较均匀(20 nm左右),分解温度高达402.5℃,热稳定性好,阻缓压力传递效果显著,使龙马溪组页岩岩心渗透率降低95%。      

一种两性离子聚合物凝胶微球的制备与封堵性能

针对油基钻井液封堵性不足的难题,以N,N-二甲基丙烯酰胺（DAM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）和二烯丙基二甲基氯化铵（DMDAAC）为单体,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂,采用悬浮聚合法合成了一种两性离子聚合物凝胶微球。采用核磁共振氢谱对凝胶微球进行了分子结构表征,并考察了单体投料比、交联剂加量、乳化剂加量等对凝胶微球粒径与封堵性能的影响规律,最终将单体投料比优选为DAM∶AMPS∶DMDAAC=7∶1∶2,MBA加量优选为单体总质量的0.2%,乳化剂加量优选为单体总质量的3%,得到的凝胶微球平均粒径在22 μm左右。在油基钻井液中评价了微球的封堵性能,结果表明,凝胶微球在油基钻井液中的适应性良好,能够在高温下封堵尺寸为5～150 μm范围内的漏缝,效果优于氧化沥青与细目碳酸钙,是一种高性能的微米级封堵剂,具有较好的现场应用潜力。      

反相悬浮聚合法制备交联聚合物微球改善聚合物驱的效果

针对海上油田非均质性较强的特点,为了强化聚合物驱在海上油田的应用,以丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）为单体,采用反相悬浮聚合法制备了交联聚合物微球,研究了该交联聚合物微球分散体系的微球形态、封堵性能,并将其与聚合物HAP复配进行驱油实验。研究结果表明：所合成的交联聚合物微球在模拟水中溶胀10 d 后尺寸在27～37 μm左右,该微球具有很好的封堵效果,向尺寸?2.5 cm×60 cm、水测渗透率1.064 μm²的填砂管中注入3 PV熟化10 d 的质量分数0.04%的交联聚合物微球后,前端压力从7.9 kPa 增至190 kPa,中后端的压力也有不同程度的上升。并联岩心驱油实验表明,注入聚合物（0.145%HAP）/交联聚合物微球（0.03%）复配体系后有20%流体转入低渗透岩心,复配体系的提高原油采收率效果比单纯的聚合物驱（0.175%HAP）高10%以上。非均质岩心驱油实验结果也表明复配体系提高采收率比单纯聚合物驱的高6%。交联聚合物微球能够较好地改善聚合物驱的效果。图11表2 参9     

交联聚合物微球体系水化性能分析

采用动态光散射法（DLS）、微孔滤膜过滤法和岩心封堵实验法研究了交联聚合物微球体系水化后的粒径变化、封堵性能和压缩变形性能。所研究的交联聚合物微球是一种预交联聚合物颗粒，由丙烯酰胺、丙烯酸及交联单体通过反相微乳液聚合制成，经过破乳、沉淀分离及萃取精制提纯。实验结果表明，聚合物浓度为200mg／kg、氯化钠浓度为5000mg／kg的交联聚合物微球体系，40℃下的水化时间由3天增至15天时．微球的水化动力学直径（Dh）由244．3nm增至278．4nm，15天时粒径达到最大值．此后随着水化时间的继续延长，微球Dh逐渐变小；聚合物浓度为200mg／kg、NaCl浓度由0mg／kg增至10000mg／kg时。交联聚合物微球Dh由2090nm减至229.6nm，但随着NaCl浓度的继续增加，Dh却逐渐增大。微孔滤膜实验表明，交联聚合物微球体系可对0．4μm的核孔膜形成有效封堵，但是长时间水化后的交联聚合物微球封堵性能降低。岩心封堵实验进一步说明水化后的微球具有很好的变形性和注入性。图3表1参6。     

交联比对交联聚合物微球性能的影响

采用动态光散射实验、扫描电镜实验、核孔膜过滤实验和岩心实验研究了交联比对交联聚合物微球性能的影响。实验结果表明,交联比不同,微球溶胀后的水化粒径不同;交联比越小。微球结构越松散,微球的溶胀倍数越大;随着交联比的减小,微球的柔软程度增加,变形性增强;核孔膜实验表明,粒径适中、变形性较好的微球封堵能力强;岩心驱油实验进一步表明变形性较好的微球更容易进入油藏深部进行封堵。现场试验表明,该体系微球能够有效增油降水,能够改善地层的非均质性。     

溶胀时间对交联聚合物微球体系性能影响

交联聚合物微球体系是一种在交联聚合物溶液(LPS)基础上发展起来的用于油田深度调剖的耐温耐盐体系,由于它是预交联体系,在地层中流动时间较长,各种性质易受溶胀时间的影响,因此考察溶胀时间对其性质的影响,对该项技术的现场应用具有指导意义.为此,用动态光散射法、膜过滤法和HAAKE流变仪研究了不同溶胀时间内交联聚合物微球体系的粒径大小、封堵特性及流变特性.结果表明:溶胀时间较短时,微球粒径较小,随着溶胀时间增加,微球粒径增大,直至溶胀达到平衡,继续延长溶胀时间,微球粒径减小;在实验考察的溶胀时间内,微球体系通过0.4μm核孔膜的封堵性能随着溶胀时间的增加而减弱;随着溶胀时间的增加,微球体系表现出的胀流性逐渐增强,达到最大后胀流性减弱,最后表现出近似牛顿流体性质.     

聚合物微球体系室内筛选与评价

选取3种纳米级聚合物微球A-1、D-2和M-1,考察其在70℃下现场采出水中的溶胀性能及在岩心中的封堵能力。结果表明,聚合物微球D-2具有较好的溶胀和封堵性能。通过物模驱油试验,确定了微球D-2的最佳驱油条件：高渗管渗透率小于1．7μm^2,双管渗透率级差小于2．6;采用“平注慢采”的驱替方式,即一次水驱和注入聚合物微球的驱替排量采用1．5mL／min,后续水驱驱替排量采用0．5mL/min;聚合物微球段塞组合模式为5000mg／L溶液0．05PV＋2000mg／L溶液0．1PV。在此条件下,聚合物微球体系驱油效果较为理想。     

反相乳液聚合法合成凝胶微球及其封堵性能评价

以丙烯酰胺（AM）和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）为原料,用反相乳液聚合法合成了凝胶微球（OBMG）。并采用红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（1HNMR）对其结构进行了表征。详细考察了反相乳液体系中复合乳化剂的HLB值、油水比、单体物质的量比、单体总浓度、交联剂浓度对封堵效果的影响。结果表明,合成OBMG的最佳条件为:复合乳化剂的HLB值为5.0、油水比为0.64∶1、交联剂浓度为单体总质量的0.07%,单体总浓度为30%。在此条件下产物的单位压差漏失量降低率最大为80%。同时研究了凝胶微球加量对油基钻井液封堵性、电稳定性和表观黏度的影响。实验结果表明,凝胶微球加量为2%～3%时,钻井液的封堵效果最佳,说明其有利于提高乳液的稳定性。在油基钻井液中,OBMG封堵效果优于改性沥青和树脂微球。      

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。     

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％.     

孔喉尺度弹性微球运移封堵特性研究

为了进一步明确孔喉尺度弹性微球调剖剂的深部液流转向机理,通过进行理论分析,并开展微球在水驱后、聚合物驱后岩心中的运移封堵实验及多测点运移封堵实验,研究了微球在多孔介质中的运移封堵特性．研究表明：微球分子三维网络结构中高分子链的柔性及物理交联点和自由水的可动性是其具有良好的弹性变形能力和运移封堵能力的基础：微球在水驱后、聚合物驱后岩心中的运移均表现出“波动式压力变化”的特征．不同的是在聚合物驱后岩心中压力波动幅度较小,压力的波动变化说明微球在多孔介质中不断运移、封堵、弹性变形、再运移、再封堵,直至岩心深部：微球在多测点岩心中可以运移至末端测点,并可以在运移的全程进行有效封堵。微球良好的运移封堵性能是其实现深部液流转向作用、扩大波及体积并提高油藏采收率的基础：微球对水驱、聚合物驱后油藏的良好适应性,将在各种油藏进行深部调剖提高采收率的进程中发挥更大的作用。     

无固相凝胶堵剂NSG-2的合成与性能评价

以田菁胶、磨芋胶、多聚甲醛和凝胶增强剂为主要原料，合成新型的无固相凝胶定时堵剂NSG-2。实验研究了NSG-2的合成条件，并对其性能进行了评价。结果表明：该堵剂通过控制合成条件，能在漏层部位定时堵隔和解堵，有利于保护油气层。     

分散聚合法制备深部调剖用交联聚合物微球

采用硫酸铵盐水溶液中分散聚合法制备了粒径为1~3 μm的交联聚合物微球,确定了最佳合成条件。在60℃下,以丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酸钠（SAA）为主要单体,分散稳定剂选择相对分子质量为35万的聚乙烯吡咯烷酮PVP K60,交联剂与总单体摩尔比0.5%~0.75%,AM、SAA、AMPS单体摩尔比15:2:3,硫酸铵质量分数14.5%。实验结果表明,所制备的微米颗粒为球形,形貌规则,粒径分布均匀,干粉粒径为1~3 μm,熟化后体系中微球粒径达8~10 μm。微球分散体系抗剪切、耐温抗盐。30℃下,随剪切速率的增大,交联聚合物微球分散体系（400 mg/kg）的黏度逐渐降低,100 r/min下的黏度仍高达9.3 Pa·s。当温度由30℃增至90℃时,交联聚合物微球分散体系的黏度保留率由100%降至53.58%;当矿化度由0增至10 g/L,黏度保留率由98.13%降至53.74%。室内封堵实验结果表明,交联聚合物微球在中高温条件下具有一定的封堵性、良好的变形性和逐级深部调剖效果。交联聚合物微球在25℃保温溶胀时,对微孔滤膜的封堵时间随天数的增加而延长,溶胀4 d后的封堵时间可达8.2 h;75℃保温溶胀时,封堵时间随天数的增加呈降低趋势,溶胀3 d后的封堵时间为3 h。随聚合物微球浓度的增大,岩心初始注入压力降低,在渗透率为0.5 μm²的人造岩心中的最佳注入量为400 mg/L。     

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。     

注聚井堵塞动态过程研究

为明确注聚井堵塞形成的过程,进行了堵塞物产生原因分析,利用长填砂管模拟了堵塞的动态过程。分析认为,聚合物配制过程中产生的鱼眼、注入水中钙镁离子引起聚合物分子桥接以及聚合物在孔隙中的吸附滞留是注聚井堵塞的主要原因。长填砂管模拟实验结果表明,在聚合物注入过程中,聚合物/注入水、砂粒的相互作用形成的大直径胶团,在注聚端造成严重堵塞;在采出端的堵塞主要来自聚合物在孔隙中的吸附滞留,堵塞程度相对较弱。通过注聚井堵塞动态变化的研究,为注聚井解堵工艺设计提供理论支撑。     

SYJ-1型聚合物复合解堵剂的研制及性能评价

聚合物驱是一种常用的三次采油技术。随着聚合物溶液的注入,聚合物固体颗粒将沉积在孔隙中或近井地带,这些聚合物堵塞物将会引起注入井压力的显著增加,最终会阻止聚合物溶液的继续注入。为了解决聚合物堵塞的问题,根据江苏油田Z35断块先导试验区油藏特点,在室内研制了SYJ-1型解堵剂,并进行了该解堵剂的性能评价研究。研究结果表明:1)在温度78℃条件下,0.3%的解堵剂溶液可使聚丙烯酰胺在2h后粘度由2449mPa.s下降到2.5mPa.s,降解率为99%;2)在30℃条件下,采用0.3%的解堵剂溶液对硫酸盐还原菌(SRB)杀菌,接触时间为30min,杀菌率为99.99%;3)经过该解堵剂溶液处理后,渗透率大于172×10-3μm2岩心的渗透率可以恢复96%,渗透率越低解堵效果越差。     

疏水缔合聚合物(AP-P4)交联体系研究

疏水缔合聚合物与普通部分水解聚丙烯酰胺比较,具有更好的增粘效果和抗高温、抗盐能力以及很好的调驱效果。为了进一步提高调驱能力,实验室开展了AP型聚合物低度交联的调驱体系研究。介绍了AP-P4低度交联体系配方的优选,探讨了影响交联体系性能的各种因素,优化筛选出了交联体系配方。     

交联聚合物剪切特性及渗流规律研究

研究了交联聚合物剪切和剪切后再交联的特性及其在孔隙介质中的渗流规律。用机械剪切、在孔隙介质中流动剪切和段塞渗流三种实验方法，用ＵＶ－３０００紫外分光光度计分析出口样品，用付里叶变换红外ＦＴ－ＩＲ漫反射技术分析模型中滞留的聚合物分布。结果表明：未交联的交联聚合物体系在地层条件下和经岩心剪切后都能交联增粘，剪切粘度损失可达７５％以上，停止剪切后在６０℃下静置，粘度在当天即开始回升，３～４天升到最大值，尔后逐渐下降；交联聚合物受机械剪切，粘度可降到原值的０．０７％，但停止剪切后２～４天可恢复到８５％，最大约９０％；交联聚合物注入岩心后再水驱，由于水窜流，驱出聚合物量只有３０％左右，滞留的聚合物在岩心各段均有分布，而入口处的滞留量明显高于其它部位。因此，交联聚合物有较好的抗剪切性，现场应用时具有调剖和驱油双重功能。