新型冻胶封隔材料的制备及性能

针对普通冻胶本体强度弱和成胶时间不可控等问题,采用双交联体系MEA/MEB,通过丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸钠(NaMAA)对淀粉进行接枝改性制备了冻胶封隔材料。采用高温高压稠化仪模拟冻胶现场应用环境,研究了丙烯酰胺用量、交联剂MEA用量、pH值、黏度调控剂(HXC)用量和加重材料类别对冻胶性能的影响,得到了基础配方为5%淀粉+4%丙烯酰胺+2%甲基丙烯酸钠+0.125%交联剂MEA+5%交联剂MEB+6.5%增韧剂SL-2+0.0025%引发剂APS的冻胶封隔材料,考察了该冻胶体系的稠化性能、可破胶性能以及三种常用加重材料对冻胶强度的提升作用。结果表明,基础配方的冻胶材料本体强度可达25 N;通过调节pH值7~13,可实现1~3 h的可控成胶时间;采用铁矿粉(1200目)调节密度至1.4 g/m~3的同时可使冻胶本体强度提高24%;采用自制环保型破胶液可实现有效破胶,破胶后呈流体状,黏度低至42 mPa·s,便于及时返排,为该冻胶封隔材料的现场应用提供了安全保障。     

适用于高温高矿化度条件的聚乙烯亚胺冻胶堵水剂

针对高温高矿化度地层堵水需求,研制了一种耐高温高矿化度的以阴离子聚丙烯酰胺为主剂的冻胶型堵剂,交联剂采用水溶性聚合物聚乙烯亚胺(PEI),并加入保护剂减缓高温下主剂的水解。实验考察了主剂质量分数、主剂分子量、PEI质量分数、PEI分子量、矿化度和p H值等因素对PEI冻胶成胶性能的影响。实验结果表明:随着主剂和PEI相对分子质量增加,主剂和PEI质量分数的增加,成胶时间缩短,但交联剂质量分数过高易发生过交联现象,造成冻胶过早脱水;成胶时间随着p H值的增加而缩短,随矿化度的增加而变长。在110℃条件下,对于Na Cl含量为50 000 mg/L的地层水,该冻胶强度高,耐温性好,封堵效果好且至少120 d不脱水。堵剂体系最佳配方为:0.6%~0.8%阴离子聚丙烯酰胺+0.3%~0.7%PEI+0.8%~1%高温保护剂。     

水井调剖用堵剂的制备与性能评价

以玉米淀粉和丙烯酰胺为原料,过硫酸铵为引发剂,通过接枝共聚反应对淀粉进行改性,合成了改性淀粉GXTP。实验考察了玉米淀粉与丙烯酰胺用量比、引发剂加量、温度对接枝率的影响,并对改性淀粉作为调剖剂的性能进行了评价。结果表明:在丙烯酰胺与淀粉质量比为2∶1,引发剂质量分数为0.4%,反应温度为50℃条件下,反应的接枝率达到73%,接枝效率达到86%;红外光谱分析表明丙烯酰胺成功接枝在玉米淀粉中。改性淀粉与交联剂成胶之后,强度可达10×10~4 mPa·s以上,室内岩心封堵率在95%以上,残余阻力系数可达88。破胶后,残渣含量≤73 mg/L。     

锆冻胶反应进程、微观结构及成冻影响因素研究

本文研究的锆冻胶由非离子聚合物和有机锆交联形成的。采用流变仪表征了锆冻胶交联过程中的黏度变化特征,其交联过程分为诱导期、快速增长期和稳定期3个阶段。采用环境扫描电镜(ESEM)直接证实了锆冻胶为致密的三维网状结构。研究了聚合物浓度、交联剂浓度、温度、矿化度、p H值对锆冻胶成冻时间和成冻强度的影响。研究结果表明:聚合物和交联剂浓度越大,温度、矿化度越高,锆冻胶成冻时间越短,成冻强度越大。三种无机盐离子对锆冻胶成冻性能的影响顺序为:Ca Cl2Mg Cl2Na Cl,当基液p H值在7~8时,成冻效果最好。差示扫描量热分析仪(DSC)测试结果表明锆冻胶适用于温度小于130℃的油气藏。     

一种带压作业化学封堵材料的制备与评价

为满足日益严峻的不压井(带压)作业对冻胶材料的要求,实验室采用聚丙烯酰胺(HPAM)、交联剂Smel30、淀粉和促凝剂氯化铵为原料制备了一种适用性广、性能优良的带压作业封堵材料,研究了促凝剂、温度、pH值、金属离子和模拟油对该凝胶体系成胶性能的影响,同时考察了凝胶的长期稳定性和破胶性能。研究结果表明,基础配方为3%淀粉+0.5%交联剂Smel30+0.8%氯化铵+1%HPAM的凝胶体系的最佳使用pH范围为5～9,尤其适用于弱碱性油藏;金属离子对其成胶时间和凝胶强度影响较小;通过调节促凝剂加量可以控制凝胶成胶时间在6～20 h,且凝胶强度可达到J级;实验室条件下采用过硫酸铵破胶剂2 h内可实现有效破胶,破胶后胶液的黏度降至300 mPa·s,便于返排。图7表4参16     

聚丙烯酰胺相对分子质量对冻胶稳定性的影响研究

聚丙烯酰胺冻胶堵剂是目前较为常用堵水调剖剂,现场应用存在聚合物相对分子质量过大、支链过多,导致过炮眼剪切严重、交联效果差,影响堵调效果。对聚丙烯酰胺相对分子质量对冻胶稳定性的影响进行了室内试验研究。用现场污水配制不同浓度的聚丙烯酰胺溶液,与酚醛交联剂交联,测试成胶前后黏度变化、成胶强度、热稳定性、抗剪切性及封堵性能。结果表明,聚合物相对分子质量为800万~1 500万,聚合物初始黏度低,成胶后强度高,热稳定性好,抗剪切能力高,封堵效果好。     

油井堵水用高强度PEI冻胶研究

实验采用丙烯酰胺与丙烯酸叔丁酯的共聚物(PAtBA)与聚乙烯亚胺(PEI)制备成胶液,从冻胶高强度的角度出发,着重研究了聚合物用量、交联剂用量与分子量、温度、盐含量以及pH值对成胶性能的影响.研究结果表明,随着聚合物、交联剂含量的增加,冻胶强度增加.在pH值为6～9时,随着pH值的增大,冻胶成胶时间延长;pH值为9～1...     

冻胶溶液在多孔介质中成胶性能的影响因素分析

油藏堵水和调剖的效果在很大程度上取决于冻胶溶液的动态成胶性。本文针对一类聚合物冻胶溶液,分别通过瓶试成胶实验、岩心流动实验和机械旋转剪切实验,研究了岩心中的稀释作用、滞留作用和剪切作用对冻胶溶液成胶性和成胶强度的影响。结果表明,冻胶溶液(3000 mg/L聚丙烯酰胺+3%交联剂+3‰助剂)在静态65℃条件下,可以形成中等强度冻胶。冻胶溶液注入到岩心后,在与地层水接触的前缘附近,受地层水稀释、孔隙中滞留和剪切三种因素的综合影响,溶液黏度损失率约95%,不能成胶;向采出液中另加入1.5%交联剂和1.5‰助剂,仍不能成胶。在注入端与冻胶溶液前缘之间,受孔隙中滞留和剪切两种因素的影响,冻胶溶液黏度损失率约70%,另加入1.5%交联剂和1.5‰助剂,可以成胶。在注入端附近,受多孔介质剪切作用的影响,冻胶溶液黏度损失约35%,可以成胶,所形成的冻胶强度降低。地层水稀释和孔隙中的滞留是影响该类冻胶溶液在油藏深部成胶的关键因素。对比无前置保护段塞、前置分子膜段塞和前置聚合物溶液段塞条件下,冻胶溶液在多孔介质中的成胶性发现,前置聚合物段塞可以减少地层水稀释和滞留对冻胶溶液组成的影响,有助于改善其成胶性。图8表2参11     

影响络合铬冻胶成冻因素研究

络合铬冻胶在深部堵水、深部调驱等方面有重要应用前景。本文针对由部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与络合铬(醋酸铬与乳酸铬复配形成铬的多核羟桥络离子)交联而成的络合铬冻胶,采用黏度法和突破真空度法研究了HPAM质量分数(0.1%～0.4%)、交联剂质量分数(0.1%～0.4%)、pH值(5～8)、温度(40～80℃)等因素对络合铬冻胶的成冻时间和冻胶强度的影响。结果表明,随着温度升高,冻胶的成冻时间(包括初冻时间和终冻时间)缩短,冻胶强度增加,当高于60℃时,成冻时间缩短更为明显。HPAM和交联剂的质量分数越大,成冻时间越短。当体系pH=7.0时成冻时间最短,体系呈弱酸性或弱碱性时成冻时间均会延长,且弱酸性时比弱碱性时成冻快,pH值对冻胶强度影响不大。络合铬冻胶的成冻时间与冻胶强度的关系符合常规冻胶所遵循的规律,即成冻时间越短,冻胶的强度则越高。     

黄原胶溶液及其冻胶的流变特性研究

为拓宽黄原胶(XG)的应用范围,采用一种有机锆交联剂ZW35对黄原胶溶液进行交联,形成黄原胶冻胶。对黄原胶溶液及其冻胶的交联比、剪切变稀性、粘弹性、触变性以及耐温耐剪切性能进行了研究。结果表明,0.2%XG溶液的表观黏度为17.5mPa·s,随着交联剂用量的增加,黄原胶冻胶的表观黏度先增加后降低,在交联剂用量为0.4%时,表观黏度达到较大值200.4mPa·s。黄原胶冻胶的弹性模量G′、黏性模量G″和触变环面积均比黄原胶溶液有显著的提高,表明黄原胶冻胶的网络结构强度得到增强。0.2%XG溶液在30℃的表观黏度为17.5mPa·s,而黄原胶冻胶(0.2%XG+0.4%ZW35)在80℃、170s~(-1)下剪切90min后的保留黏度仍有82.6mPa·s,耐温耐剪切性得到提高。黄原胶溶液及其形成的黄原胶冻胶均呈现出剪切变稀特性,其流动曲线均可采用非线性共转Jeffreys本构方程进行表征,各体系的模拟值与实验值吻合良好。     

新型耐温抗盐堵剂的研究

以丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/N-十二烷基丙烯酰胺三元共聚物(NKP)为主剂,与改性的聚乙烯亚胺(PEI-GX)反应制备了一种新型耐温抗盐堵剂NKP/PEI-GX;考察了PEI改性率、堵剂的pH、剪切、NKP相对分子质量(M)和地层岩性对堵剂NKP/PEI-GX凝胶性能的影响。实验结果表明,堵剂NKP/PEI-GX成胶时间随PEI改性率的增加而延长;剪切、地层岩性及pH=6～8时对堵剂NKP/PEI-GX凝胶性能的影响不大,pH>9时堵剂发生沉淀;随M(NKP)的增大,堵剂NKP/PEI-GX的凝胶黏度呈增大趋势,但更易于脱水。当M(NKP)=1.6×107、PEI改性率为80%、pH=6～8时,堵剂NKP/PEI-GX在100℃下的成胶时间(30 h)是堵剂NKP/PEI的7.5倍,老化30 d后其凝胶强度可达H级,有望成为在高温、高盐条件下使用的一种新型堵剂。     

耐高温弱凝胶体系的室内研究

以聚合物HPAM为主剂,加入有机酚醛类交联剂和有机复配稳定剂,制备了高温弱凝胶调驱体系。考察了聚合物浓度、交联剂浓度、稳定剂浓度、温度、矿化度及pH对成胶性能的影响。确定了弱凝胶体系的最佳适用条件：聚合物HPAM浓度1200-1800mg／L,交联剂浓度800mg／L;稳定剂浓度80mg／L,体系pH为6～8,在此条件下可耐油藏高温达110℃。弱凝胶体系可实现成胶时间可控,凝胶强度可调。     

海上稠油热采封窜体系室内研究

针对海上热采气(汽)窜问题,室内考察了一种耐温高强度环保型碱木素冻胶封窜体系的表观黏度、成胶温度、pH值对体系成胶时间、成胶强度的影响,研究了该体系的热稳定性和岩心封堵能力。研究表明,组成为5%碱木素+2%潜在醛类交联剂HDI+1.5%酚类交联促进剂DB+0.5%酰胺类耐温改进剂UR+1%高分子腈类韧性改进剂PL的碱木素封窜体系在常温(25℃)下的黏度为4.7 mPa·s,具有良好的可泵注性;体系成胶温度≥75℃,75℃下成胶时间为30 h,成胶强度为0.084 MPa,温度升高后体系的成胶时间缩短,成胶强度略降,当温度达到280℃时,成胶时间为5 h,成胶强度为0.068 MPa;体系使用的最佳pH值为7.0~9.0之间;该体系在250℃放置60 d后仅有少量脱水,重量变化在5%以内,成胶强度达0.067 MPa,说明体系热稳定性强,可满足高温储层的使用需求。岩心封堵实验表明,该体系封堵岩心后残余阻力因子为114.3;将碱木素封窜体系与泡沫复合使用的碱木素泡沫复合体系(碱木素封窜体系+2.5%磺酸盐类阴离子起泡剂COSL-07),残余阻力因子123.2,封堵效果良好。双管实验表明,碱木素泡沫复合体系使高渗管产液体积分数由80%降至55%,低渗管产液体积分数由20%升至45%,双管综合采出程度提高16.9%,说明该体系具有优良的选择性封窜和分流能力,可起到良好的调堵封窜作用,从而有效提升蒸汽驱驱油效果。     

Synthesis, characterization and evaluation of polyacrylamide graft starch/clay nanocomposite hydrogel system for enhanced oil recovery

In this paper the suitability of a graft polymer nanocomposite hydrogel system for enhanced oil recovery was examined using polyacrylamide graft starch/clay nanocomposite (a laboratory synthesized product) and chromium (III) acetate (crosslinker). X-ray diffraction analysis, Fourier transform infrared spectrometry analysis, field-emission scanning electron microscopy and transmission electron microscopy were carried out to reveal the laboratory synthesized product as a nanocomposite. The effects of various parameters like salt concentration, pH, temperature, polymer concentration and crosslinker concentration on the properties of the developed gel system were systematically evaluated. The thermal stability of the nanocomposite gel and the conventional gel system were also determined by thermogravimetric analysis. The graft polymer nanocomposite gel system exhibited acceptable gel strength, gelation time and gel stability compared with the conventional gel system. The nanocomposite gels prepared using a low crosslinker concentration showed higher gel strength and required longer gelation time than the conventional gel which is more desirable properties for the effective placement of gel during enhanced oil recovery operations. In addition, sand pack flooding experiments show that the graft polymer nanocomposite gels had better plugging capacity than the conventional gel systems under reservoir conditions. Hence, this gel system may be suitable in the water shutoff treatments required for enhanced oil recovery from oilfields.     

复合交联聚合物弱凝胶体系的研制与性能评价

由于弱凝胶调驱体系抗剪切性能弱而限制了其在油藏中的应用,以共聚物丙烯酰胺/丙烯酸/N-乙烯基吡咯烷酮为主剂,加入甲醛–苯酚复合交联剂和高温稳定剂,制备了调驱性能较好的弱凝胶体系。考察了聚合物质量浓度、稳定剂质量浓度、交联剂/聚合物质量比、交联剂配制摩尔比、温度、pH值以及矿化度对成胶性能的影响。确定了弱凝胶体系的最佳使用条件:聚合物AM/AA/NVP质量浓度2 000 mg/L,交联剂/聚合物质量比2/1 000,交联剂(甲醛/苯酚)摩尔比4∶1,稳定剂(硫脲)质量浓度100 mg/L,pH值为7,温度60℃。室内调驱性能评价表明,该体系具有良好的抗剪切性能,黏度保留率达到91.38%,同时封堵率在99%以上,突破压力大于7 MPa,并且还具有一定的选择封堵能力,剖面改善率达到80%以上。     

复合凝胶堵剂的研制及应用

简要介绍了复合凝胶堵剂的制备方法.考察了凝胶含量、凝胶体系溶液pH、溶液温度、地层水矿化度对成胶速度和成胶黏度的影响.结果表明,凝胶含量在0.8％ ～ 2.0％,溶液pH 7.0 ～9.0,溶液温度65℃,地层水矿化度达20 000 mg/L条件下,凝胶溶液具有很强的成胶能力,并且成胶速度快,成胶黏度高.岩心封堵模拟实验结果表明,该凝胶堵剂封堵率达96.7％,高渗分流率由堵前82％下降到10％,低渗分流率由堵前18％上升到90％,有效封堵窜流通道,启动低渗通道.现场应用效果明显,压力比措施前上升4.5 MPa,增油量达569.1 t,投入产出比为1∶3.36.     

一种深部调剖用聚合物/有机铬冻胶体系

针对中原油田砂岩油藏的地质特点,用可延缓释放Ｃｒ＾３＋的一种有效铬交联剂与延缓剂配合,研制成功了深部调剖用的一种聚合物（ＨＰＡＭ）／有机儿冻胶体系,本文报道了中组分的筛选,体系ｐＨ值,温度,水矿化度,剪切作用对冻胶形成和冻胶粘度的影响及冻胶的稳定性。     

异常高温胍胶压裂液体系研制与应用

目前国内常规的压裂液体系仅适用温度150℃以下的地层。室内对影响超高温压裂液性能的主要添加剂——稠化剂和交联剂进行了改性,通过严格控制反应条件,得到低残渣、高黏度的超高温胍胶稠化剂GHPG和超高温延迟交联剂BA1-21,研制出耐温190℃以上的超高温压裂液体系。对超高温改性胍胶的性能进行了评价,对超高温压裂液体系交联剂延迟交联性能、耐温耐剪切性能进行了评价。在ZG63井实施压裂改造8d后,压裂液返排率74.9%,平均产气6000m3/d,初步达到了改造储层并认识储层的效果。该技术对国内深层超高温储层压裂具有一定指导意义。     

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。     

高温压裂液体系研发及在海上气田的应用

国内常规压裂液体系仅适用于150℃以下地层,而海上气田高温深井的地层温度高达160℃。文中通过室内实验优选了温度稳定剂、高温延迟交联剂和破胶剂的加量,研制出耐温160℃的高温压裂液体系,延迟交联时间可控制在2}5min,破胶时间少于3h。该体系在海上气田BY2井158℃储层压裂施工中得到成功应用,压后45h内压裂液返排率85.5%,日产气9.6x1 04 m3,达到了改造储层和增产的目的。该技术对海上高温储层压裂具有一定的指导意义