重晶石螯合解堵剂作用机理及其评价方法研究

以重晶石加重剂为主要成分的钻井液滤饼形成的重晶石堵塞是造成油气储层伤害、影响油气产量的主要因素之一。常规的酸化解堵措施难以溶解重晶石堵塞物,而研制高性价比的非酸螯合解堵剂并制定科学的解堵施工工艺是解决重晶石堵塞的有效工程手段。氨基多羧酸螯合剂通过与重晶石表面的钡离子形成强螯合物,促进重晶石的快速溶解,有助于解除重晶石滤饼堵塞。文章归纳了常见的氨基多羧酸螯合剂的结构特征,从螯合解堵机理角度认为DTPA对重晶石堵塞的油气井解堵效果最佳;同时分析了常用的螯合解堵剂评价方法的优缺点,建立了一套准确、简单、快捷的重晶石螯合解堵剂性能的评价方法。相比于其他评价方法,高温动态溶解率评价方法具有实验耗时短、对实验器材要求低、实验结果直观等优点,推荐使用高温动态溶解率评价方法去评价螯合解堵剂的性能。

聚合物交联凝胶堵漏性能评价方法研究进展

堵漏性能是聚合物交联凝胶的一项重要性能,但目前国内外尚无统一凝胶堵漏评价的方法和仪器。本文综述了现有聚合物交联凝胶堵漏评价方法及凝胶堵漏仪器研究进展,总结了现有凝胶堵漏评价方法,详细分析了模拟孔隙漏失评价法、模拟裂缝漏失评价法和突破压力评价法的堵漏评价原理、优缺点及其应用实例,并且介绍了一些凝胶堵漏性能评价新方法及新仪器,如高温堵漏凝胶性能评价系统、完井套管承压模拟装置及中高压可视型堵漏模拟装置等。对聚合物凝胶堵漏研究具有重要的参考价值。

增效反应中聚合氯化铝红外结构特征的变化

对聚合氯化铝 (PAC)进行增效改性是制备高性能无机高分子絮凝剂的重要手段之一。用多核络合剂络合、聚合硅酸交联和聚丙烯酰胺复合三种增效方法改性PAC ,分别获得了结构有别于PAC的新型絮凝剂CO PAC ,CR PAC和PAM PAC。其傅里叶红外光谱 (FTIR)表明 ,在三种无机高分子结构中均存在Al—OH以外的新化学键 ,且原有基团的特征吸收峰位置因受结构畸变而发生一定的低频红移 ,证实了PAC增效反应并不是单纯的物理混合加成作用 ,而是形成了具有特殊结构的无机高分子的化学反应。这类无机高分子絮凝剂所具有的优良絮凝特性是由增效剂和PAC间以化学作用为主的物理化学因素共同作用的结果。

泥饼结构物理模型与数学模型研究

通过对泥饼结构的物理模型与数学模型进行研究,可以准确地定量分析出14项泥饼质量参数。将钻井液静态滤失形成的真实泥饼的针入度曲线归结为5种类型,各反映不同泥饼内在质量的差别。通过分析泥饼在纵向压力作用下发生破坏的过程中力学特征的变化,建立了泥饼层状结构物理模型,解释了虚泥饼以及泥饼的可压缩层、密实层和致密层间的差别及其物理意义。将各类泥饼针入度曲线视为由4段连续光滑的直线和曲线组成的同一种典型曲线演变而成,建立了其数学模型。用数字化仪读入实测泥饼针入度曲线后,用泥饼质量评价软件CSEFCP可定量求解涉及泥饼厚度、强度和弹塑性等的14项泥饼质量参数,以快速、准确、方便地对泥饼质量进行定量评价。

废弃钻井完井液固液分离技术研究进展

固液分离技术是废弃钻井完井液治理的关键技术之一。固液分离的效率和效果主要取决于对废弃钻井完井液体系的胶体稳定性的破坏,这是由絮凝剂、助凝剂、废液稀释比和絮凝动力学等因素共同作用的结果。为实现废弃钻井完井液固液分离工艺在现场的实施,国内外开发了多种组合式技术和装备,采用混凝、沉淀、气浮、过滤、氧化等单元联合处理,已经可以经济地处理废弃钻井完井液。

一种新的丙烯酸高级酯制备方法

用熔融酯化方法制备了丙烯酸高级酯 ,研究了单体量比、催化剂、阻聚剂、反应时间、反应温度等因素对该酯化反应的影响。确定用该法制备丙烯酸高级酯的适宜工艺为 :n(丙烯酸 )∶n(十八醇 ) =1 2∶1 0 ,m(对甲苯磺酸 )∶m(总单体 ) =1 0∶10 0 0 ,m(对苯二酚 )∶m(总单体 ) =0 5∶10 0 0 ,采用分段升温方法 ,于 110～ 140℃回流条件下反应 6h ,高级酯相对单体总质量的收率可达 90 %以上。测定了丙烯酸高级酯的熔点、沸点和元素组成 。

多核无机高分子絮凝剂PMC红外结构及其性能

分别用含Fe、Mg、Al和Zn金属核的络合剂(FMA)及含活性SiO2的交联剂(PSi)改性增效聚合氯化铝(PAC),合成了一种硅稳定型多核无机高分子絮凝剂(PMC)。通过分析PMC絮凝剂的红外光谱(FT-IR)发现,在波长为900～1100cm-1、1500～1700cm-1和3000～3600cm-1波段,PAC的特征吸收峰消失,原有基团也发生了一定程度的畸变,多金属核间的羟基化作用使得PMC中产生了有别于PAC的新化学键,表明PMC分子结构中可能不再有单核无机高分子聚合物。这种增效反应导致PMC的相对分子质量比PAC增大,选择性荷电吸附能力增强,因而特别适合处理油田含油污水和印染污水等变组分污水。对天然水体和印染污水的对比絮凝实验表明,PMC絮凝剂的絮凝速度、脱色率和悬浮物去除率均高于传统絮凝剂PAC和PFS(聚合硫酸铁)。对油田采油污水和炼油厂含油污水,经质量浓度为150～250mg·L-1的PMC强化絮凝处理后,污水的化学耗氧量(COD)和含油率均可达到国家规定的污水回注标准或排放标准。

稠油化学降粘技术研究进展

综述了稠油开采、集输和管道输送中使用的化学降粘剂 (主要是油溶性聚合物降粘剂 )及化学降粘技术。这是国内外研究、开发均很少的一个领域。全文除前言外包括以下四大论题。①油溶性降粘剂降粘技术 :原理 ,降粘剂结构特点及国内油田应用于稠油井采油的一个实例。②油溶性降粘剂 :发展简史 ,结构类型 (主要为共聚物降粘剂 )及国内外现场应用的 1 1种商品降粘剂 ( 1 0种用于长距离管输 ,1种用于稠油井生产 )。③在我国油田的应用问题 :集输 ,水乳化降粘 (使用水溶性乳化剂 ) ,作为辅助手段的油溶性降粘剂 ,稠油改质降粘。④研究中存在的问题与方向 :油溶性降粘剂的作用机理及合成中的新思路 ,适当结构的降粘剂与表面活性剂的复配 ,化学降粘的局限性。参考文献 63条。

FMA污水絮凝剂的研制与应用

针对吐哈温米油田采油污水的特点研制了一种多核无机聚合物污水絮凝剂FMA ,其结构特征是分子中含有多种具有不同电化学特性的金属和非金属元素。本文探讨了反应机理 ,评价了FMA的絮凝特性。FMA与杀菌剂及地层水具有良好的配伍性。FMA具有一定的阻垢性 ,加量为 5 0mg/L时对钙镁垢的阻垢率即达 90 %以上。用FMA处理过的污水不易结垢 ,也不会增加页岩的膨胀性。现场试验表明 ,FMA在 5 0— 40 0mg/L加量时使温米油田污水悬浮物去除率达 93 %以上 ,含油去除率达 99%。FMA生产工艺简单 ,成本低廉 。

丙烯酸十八酯制备方法研究

采用两种酯化方法制备了丙烯酸十八酯 ,研究了影响酯化反应的因素。用甲苯作携水剂的溶剂酯化方法的适宜工艺为丙烯酸与十八醇摩尔比 1 .2∶ 1 .0 ,对甲苯磺酸 3 .0 % (质量分数 ) ,对苯二酚 1 .0 % (质量分数 ) ,在 1 1 0～ 1 2 0°C回流反应 8h,高级酯产率 90 %以上。不使用携水剂的熔融酯化法的适宜工艺为 :丙烯酸 /十八醇摩尔比 1 .2∶ 1 .0 ,对甲苯磺酸 1 .0 % (质量分数 ) ,对苯二酚0 .5 % (质量分数 ) ,回流条件下逐步升温反应 6 h,高级酯产率 90 %以上。系统比较了两种方法制备的丙烯酸十八酯的熔点、沸点和元素组成 ,用红外光谱和核磁共振谱对比分析并证实其结构特征无明显差异 ,表明用熔融酯化法制备丙烯酸十八酯既可减少催化剂和阻聚剂的用量 ,又能保证以较高产率获得较纯的丙烯酸高级酯 ,是一种高效、可靠地制备该类单体的先进方法。

一种稠油降粘剂的研制与应用

利用自制的丙烯酸高级酯单体与其它单体共聚合成了一种新型油溶性聚合物降粘剂马来酸酐 苯乙烯 丙烯酸高级酯三元共聚物 .研究了该共聚物的合成工艺以及单体配比、加入量、相对分子量、加入温度等因素对降粘剂的降粘效果的影响 ,获得了最佳合成工艺 .将该降粘剂用于吐玉克稠油泵上掺稀举升工艺 ,加入量为 1 0 0～ 2 0 0mg/ 1 ,在稀油掺入量比原来降低 50 %以上时仍能维持正常生产 ,对该稠油具有明显降粘效果 .

稠油的类乳化复合降粘作用机理

讨论了油水乳状液的粘度与水外相体积分数之间关系的 3种理论公式 (Einstein ,Hatschek ,Richardson公式 )和真实乳状液的各种复杂类型 ,包括极少量水与油形成的核心 环状流。提出在稠油中加入少量的水、油溶性降粘剂、乳化剂 ,使稠油形成油相不易聚结的水外相类乳状液 ,以大大降低稠油粘度的方法并讨论了涉及的机理。将5 0℃、6 3.5s- 1 下粘度 >17.8Pa·s的胜利乐安稠油与加有 0 .1%特制乳化剂、0 .0 5 %油溶性共聚物降粘剂MSA的水在 5 0℃混合 ,油水体积比分别为 8.5∶1.5和 8.0∶2 .0 ,药剂加量以药剂与稠油的质量比表示 ,形成的类乳状液的粘度分别为 6 73.2和 2 4 1.5mPa·s (5 0℃ ,113.5s- 1 ) ,降粘率分别为 96 .6 %和 98.8%。在油水体积比 8.5∶1.5 ,MSA加量 0 .0 5 % ,乳化剂加量 0 .1% ,温度 5 0～ 80℃的条件下 ,用煤油代替水 ,在 <80℃时稠油降粘率均较小 ,且温度越低 ,降粘率差别越大。考察了MSA加量 (0 .0 1%～ 0 .1% )、乳化剂加量 (0 .0 5 %～ 0 .1% )、油水体积比 (8.5∶1.5～ 7.0∶3.0 )、乳化温度 (5 0～ 70℃ )的影响。本方法可用于稠油的井筒降粘开采。图 2表 4参 13。

含硅多核无机高分子絮凝剂研究进展

含硅多核无机高分子絮凝剂 (Si IPF)是近 10余年来发展迅速的高效无机高分子絮凝剂的代表。对Si IPF的发展历程、国内研制的品种 (文献报道的有 2 4种 )、合成原料、制备工艺、化学结构特征、絮凝特性、商品化问题作了评述 ,其中分析了硅离子、金属离子相互作用对Si IPF分子结构和絮凝特性的影响 ,指出通过膏化技术、同质反应工艺或表面载体技术提高Si IPF存储稳定性的途径和工艺措施。表 1参 70。

注聚调驱井聚合物堵塞物的矿物复合结构形貌及组成特征

胜利油田渤19区块注交联聚合物开采多年后,因注入水的水质不达标导致聚合物过度交联形成强凝胶,造成聚合物注入区块许多油水井的堵塞。对现场聚合物垢样品所做的化学组分、表面元素能谱及红外光谱的研究表明,垢的主体结构由交联的聚丙烯酰胺组成,交联体吸收了大量水分,在交联体内小环境中因富集而形成氯化物矿物晶体无机垢结构,而在成垢的过程中又将地层内的一些粘土矿物包裹于交联体内,形成具有聚合物-矿物复合结构的强胶凝态物质,严重影响聚合物注入—调剖—驱油过程中的聚合物溶液的流动。

钻井液润滑性的合理评价

研究了钻井过程中的摩擦特点，确定了用ＬＥＭ—２动态润滑仪评价钻井液润滑特性的合理使用方法，发现通过调整仪器的内置常数ＣＮＳＴ，就可使不同载荷及转速对测量结果的影响减至最小，从而使不同载荷下测得的摩阻系数Ｃｆ具有可比性．开发了一种与该仪器ＳＨＣ软件系统配套使用的全中文数据处理软件——ＬＥＭＳＳ系统，可完成对钻井液体系及一种或多种润滑剂在不同用途下的评价试验数据处理，以三种不同的图形方便直观地输出评价结果．用该仪器评价了常用钻井液体系的摩阻系数，大多数水基钻井液的Ｃｆ在０．２～０．４，但只要Ｃｆ≤０．２，就可认为其润滑性能满足工程要求．

泥饼厚度影响因素研究

使用 Ｆ Ｃ Ｐ２０００ 泥饼针入度仪，对吐哈油田常用泥浆体系进行系统评价实验，建立了反映泥饼不同力学特征的泥饼层状结构理论模型．认识到影响泥饼实厚的最主要因素是钻井液的固相含量，但只有增加级配合理的惰性粒子而不是膨润土才能切实提高泥饼的综合质量，聚合物稀释剂和包被剂对泥饼实厚有重要影响，但影响规律视其种类和加量的不同而有很大的变化，主要取决于不同条件下聚合物分子与固相颗粒的不同作用机理．对水基钻井液体系而言，泥饼实厚为０．５ ～ １．５ｍ ｍ 是较合适的．

泥饼强度影响因素研究

用ＦＣＰ－２０００泥饼针入度仪对吐哈油田常用聚合物泥浆和聚磺泥浆体系中影响泥饼质量的因素进行了系统研究．结果表明体系中固相颗粒的含量及其粒度分布对泥饼强度的影响最大．虽然作用机理不同，但起抑制和封堵作用的处理剂都能提高泥饼强度，而尤以含有钾铵基聚合物的泥浆的泥饼强度最大．实验中还发现一具有规律的异常现象，即压力增加时，泥饼致密层变厚，但其强度却降低．现场泥浆检测标明，钾铵基聚磺泥浆具有最好的泥饼强度，最高可达４００ｇ以上．对水基钻井液体系而言，一般泥饼强度为２００ｇ左右即能满足工程要求．

一种商品蒸汽驱油用高温发泡剂组分剖析

对一种商品蒸汽驱油用高温发泡剂HTFA样品用乙酸丁酯进行萃取分离和提纯，然后对分离组分分别进行了化学分析、红外光谱分析、元素分析、核磁共振谱分析及X射线衍射分析等多种性能及结构表征实验。推断出其组份是以油溶性乳化剂烷氧基聚氧乙烯基甲苯磺酸钠为主要成份，与水溶性助乳化剂甲基丙烯酸钠、碳酸钠、硫酸钠等复配、乳化而成。结合各组份元素定量分析结果，推断其组成比例为主乳化剂约占乳液总重量的8％－9％，助乳化剂约占0．5％－1％，其余为水和少量其他助剂。

一种新型酸溶性高失水暂堵剂的研制与评价

研制了一种可用于油气储层防漏堵漏的新型高失水酸溶性暂堵剂ＸＡ，其最佳组成为碳酸钙（ＣＣ）８０％～８５％、氧化钙（ＣＬ）５％～１０％、新闻纸（ＮＰ）５％～１０％和皮革纤维（ＬＦ）５％～１０％．这种新型暂堵剂在１５％盐酸中的酸溶率可达９０％以上，用于储层防漏堵漏时，易于酸化解堵，不会伤害油气层．利用ＤＳ—２堵漏仪对ＸＡ各组分与其堵漏性能的关系进行了系统研究，优化了其组成配方，分析和评价了其作为一种高失水酸溶性暂堵剂的性能，并提供了现场使用方法．

泥饼弹塑性影响因素研究

泥饼弹塑性反映泥饼在渗透、压缩、多孔和摩阻等方面的综合特性．主要就惰性固相颗粒粒度分布和包被性聚合物对反映这些性能的各参数的影响进行了实验研究．证实了泥饼的弹塑性和泥饼的强度是一对矛盾．含有细的和粒度分布大的固相颗粒的泥饼结构致密，可压缩性和渗透性小．聚合物含量增大使泥饼结构疏松，含水率和压缩性大．对吐哈油田１７ 口井的现场泥浆的泥饼质量进行的检测表明，ＡＰＩ失水泥饼实厚一般不超过１ｍ ｍ ，其强度多在１００ ～１５０ｇ；ＨＴＨＰ泥饼实厚在１ ～１．５ｍ ｍ ，强度为１５０～４５０ｇ，最高可达到５００ｇ 以上．但由于ＨＴＨＰ泥饼密性好，致密层厚，一般韧性稍差．