交联聚合物冻胶调堵剂性能评价指标及方法

交联聚合物冻胶 (凝胶 )因其独特的结构及优良的性能 ,而成为国内外油田堵水调剖作业中应用最广泛的堵剂。根据聚合物、交联剂及其它添加剂的不同 ,交联聚合物凝胶又可细分为多种类别的堵剂 ,这些堵剂尽管结构、形成路径和使用范围不同 ,但其基本性能及性能评价指标差异不大 ,现有的性能评价方法[1] 多数缺乏科学性和实用性。本研究以聚丙烯酰胺凝胶堵剂为基准 ,建立了交联聚合物凝胶堵剂系统的性能评价方法 ,针对堵剂的溶解性能、成胶性能及在多孔介质中的封堵性能等量化指标进行了探讨 ,提出了聚合物凝胶调堵剂性能评价指标及定量评价方法。

预交联凝胶颗粒调剖剂性能评价方法

由丙烯酰胺等在地面交联聚合形成网状凝胶黏弹体 ,经干燥、粉碎、分筛等工艺过程制备形成遇水膨胀但不溶解的预交联凝胶颗粒 ,因其独特的性能优势被广泛地用于存在水驱通道的高含水油藏深部调剖。但目前对这种新型调剖剂性能仅通过膨胀倍数这单一量化指标进行评价 ,缺乏科学性和实用性。简述了预交联凝胶颗粒调剖剂的制备及作用机理 ,对调剖剂的性能建立了系统的量化指标 ,即吸水膨胀倍数、吸水膨胀率、膨胀时间、颗粒的圆度和粒径及凝胶颗粒的强度 ,并建立了相应的评价方法。对凝胶颗粒的吸水膨胀性能、颗粒粒度分布、颗粒强度以及在多孔介质中的封堵性能等进行了探讨。

区块整体弱凝胶调驱矿场试验及效果

利用弱凝胶在高渗透大孔道中的运移及低渗透小孔隙地层中的不可入性能 ,对存在高渗透通道的水驱油藏进行深部调驱试验 ,可以改善高含水开采期油层深部的非均质程度 ,实现油藏的稳油控水 (或增油降水 )。应用弱凝胶在辽河茨榆坨采油厂青龙台油田龙 11区块进行的整体调驱矿场试验结果表明 ,弱凝胶深部调驱可以有效地改善了严重非均质油藏高含水开采期的水驱开发效果 ,减缓了油田的自然递减速度 ,并获得较好的增油降水效果。在实施 1 5a内 ,不考虑自然递减及其他作业措施的情况下 ,区块累积增油 712 6 1t ,产水量减少 14 0 5 4m3 ,投入产出比大于 1∶7。

渤海SZ36-1油藏深部调剖剂研究与应用

渤海SZ36-1油田具有油田水矿化度高、砾石充填完井及平台生产空间狭小等特点,常规深部调剖剂的溶解及耐盐性不能满足该油田深部调剖的要求.研制出抗盐速溶交联聚合物弱凝胶深部调剖剂(RNSTP-CTm),它由梳形抗盐聚合物、间苯二酚及复合助剂等组成.室内及现场试验均表明,该调剖剂在高矿化度盐水中能迅速地分散溶解,适宜在温度40～70℃、矿化度40g/L以下的油藏和作业空间受限的海上油田及陆地油田进行注水井深部调剖.SZ36-1-A21井深部调剖试验后,井组日增油50～60t、有效期超过1a,累计增油超过万吨,取得了良好的深部调剖效果.

适宜高温高盐地层的无机涂层调剖剂室内研究

交联聚合物调剖在高温、高地层水矿化度条件下的应用受到限制。为了解决塔里木盆地高温、高矿化度地层水深层油藏的调剖问题,研究了WJSTP无机凝胶涂层调剖剂。该调剖剂与高矿化度地层水反应后形成密度与水相当的无机凝胶,以吸附涂层方式在岩石骨架表面逐渐结垢,形成无机凝胶涂层,使地层中的流动通道逐渐变窄而造成流动阻力,达到使地层流体转向、扩大波及体积的目的。采用瓶试实验和岩心物理模拟方法,研究了该调剖剂与油田水反应的凝胶化性能,以及无机凝胶涂层对多孔介质的封堵性能,并通过管流试验模拟涂层对大孔道的封堵效果。结果表明,WJSTP调剖剂与高矿化度地层水形成的无机凝胶具有极好的耐温、耐盐及热稳定性能,通过多次涂层,可实现多孔介质中不同程度的封堵,在管流模型中获得同样的无机凝胶涂层封堵效果。

缓膨高强度深部液流转向剂实验室研究

基于深部调剖(调驱)液流转向改善水驱技术发展要求,通过材料分子结构设计,在常规吸水体膨网络结构中引入控制吸水速度的高分子网络,形成具备缓膨、高强、性能可调等综合特性的互穿网络结构体系。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等方法进行了材料微观结构分析,观察到材料互串结构的均匀性。静态吸水体膨实验表明,缓膨颗粒转向剂在水中具有良好的悬浮分散性,完全吸水膨胀时间大于20 d,吸水后弹性模量在104Pa以上,远高于常规体膨颗粒类转向剂。填砂管物理模拟实验证实其具有良好的深部注入性能及吸水体膨封堵性能,可有效克服常规体膨颗粒材料吸水膨胀速度过快、强度较低、进入地层深度有限等不足,为深部液流转向改善水驱(聚驱)技术的实施提供了物质条件。

配套暂堵实现强凝胶堵剂的选择性堵水实验研究

针对笼统堵水作业时非目的层易被污染问题 ,利用产水层的高压、高能有利于流体进入低压低渗透非目的层原理 ,提出堵水作业前配套使用弱凝胶暂堵保护剂 ,从而实现高强度凝胶类堵剂笼统作业时选择性堵水的目的。同时 ,还简述了配套暂堵选择性堵水原理、高强度凝胶堵剂与弱凝胶暂堵剂性能 ,评价了堵剂与暂堵剂配套使用时相互性能影响以及选择性封堵性能。图 3表 5参

地层内聚合丙烯酰胺凝胶堵水技术的改进

介绍了用亚硫酸盐作前置预处理液的丙烯酰胺甲叉双丙烯酰胺地层内聚合形成凝胶的新堵水方法以及该方法在封堵油井管外窜槽、松散地层出砂形成的鼠洞及出水层等方面的现场应用实例。使用该方法可减少堵剂用量，大大提高封堵成功率，封窜成功率为１００％。

油层解堵剂CY-3的性能与应用

提出了使用解堵剂ＣＹ３解除油藏水堵的方法。讨论了油层中水堵（水锁）的形成。简介了解堵剂ＣＹ３的组成，测定了ＣＹ３降低油田污水和淡水表面张力的能力，通过人造和天然岩心模拟实验考察了ＣＹ３解除泥浆和油污造成的堵塞的能力。通过若干井例简介了ＣＹ３在国内许多油田应用的情况。

利用储层成垢离子物源实现优势通道调整提高水驱效率

为了解决CaCl_2水型油田地层水的高矿化度对深部液流转向剂性能的负影响,降低转向剂成本,进而实现降本增效的目的,本文研究了一种由多种无机材料经特殊工艺加工合成的复合硅酸盐微凝胶转向剂OMGL在CaCl_2水型油田高矿化度地层水中的凝胶性能、封堵转向性能及现场应用情况。该转向剂主要利用高矿化度地层水(注入水)中的Ca2+、Mg2+作为交联剂发生交联反应。室温下,0.6%OMGL在油田水中凝胶化反应在12~24h内完成;随着OMGL浓度升高,体系的凝胶化程度增高,组分为3%OMGL+1%CaCl_2水溶液体系的凝胶化程度达100%。OMGL与地层水中的Ca^(2+)、Mg^(2+)发生凝胶反应形成的粒径0.05~2μm的微凝胶,对低渗小孔基质进入困难,而在优势通道岩石骨架表面通过—Si—O—Si—键形成稳定的微凝胶涂层。转向剂OMGL对渗透率级差在10~50倍范围岩心的调堵效果比较理想。该转向剂已在国内外不同温度不同矿化度条件油藏开展深部调驱现场试验,改善水驱效果良好,注水压力平均升高2~3 MPa,对应油井增油效果良好,有效期在1年以上。

可熔融丙烯腈共聚物的组成及流变性与热性能

分别采用水相沉淀聚合法和乳液聚合法制备了丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物(AN/MA,投料比为85/15(物质的量比)),采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、元素分析(EA)、乌氏黏度计、高级扩展流变仪(TA)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)对共聚物的组成、流变行为和热性能进行了研究。结果表明,水相沉淀聚合法和乳液聚合法制备的AN/MA共聚物物质的量比分别为84.85/15.15,85.30/14.70,均与投料比接近。两种聚合方式制备的共聚物的特性黏度分别为0.53 dL/g与0.51 dL/g,且熔体在30 min内均能保持良好的热力学稳定性,满足熔融加工的条件。与水相沉淀聚合法制备的共聚物相比,乳液聚合法制备的共聚物具有更优良的热力学稳定性和流变性能,可熔融加工性更佳。

地层内聚合丙烯酰胺凝胶堵水封窜技术

用亚硫酸盐作为前置预处理液，加快丙烯酰胺-甲叉基双丙烯酰胺地层内聚合堵水，这是一种新技术。加入亚硫酸盐，可使丙烯酰胺-甲叉基双丙烯酰胺体系反应时间加快，对堵剂溶液和凝胶强度基本没有影响。利用该技术堵水封窜，可大大节约堵剂用量，并提高封堵成功率。该堵水技术的堵剂现场配制、地层内聚合，堵剂用量少，施工工艺简单。现场堵水试验结果表明，该堵水技术简单易操作，堵水成功率高，对封堵管外窜槽尤其有效。

TP系列聚丙烯酰胺凝胶堵底水技术

本文介绍了在底水驱动油层的底部注入丙烯酰胺溶液，就地聚合后形成聚丙烯酰胺凝胶隔板，防止底水上窜的油井堵底水工艺及在冀东油田柳２５区块３口油井四井次现场试验的结果。所用堵剂为ＴＰ系列，分别适用于２０－４５℃（ＴＰ－９１１）、４０－７５℃（ＴＰ－９１０）、６０－１２０℃（ＴＰ－９１５）地层，在注水井调剖、油井堵层间、层内、指进水作业中已获得广泛应用。

不同重复单元数的聚乙二醇正十六烷基醚的结晶性能

聚合物相变材料是一类新型清洁、储能材料。分别采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TG)等研究了重复单元数(n)为2,10和20的聚乙二醇正十六烷基醚(C16En)的结晶结构、结晶性能和热稳定性。重复单元数n的变化对C16En的性能有重要影响。C16En在0℃下可形成完整的结晶结构,在n≥10时,C16En的结晶结构与聚乙二醇相似。C16E10的熔融温度和结晶温度分别为33.7和15.0℃,热焓达到148J/g,5%失重温度296℃,热稳定性优于正十六烷和1-十六醇,是一种有前途的聚合物相变材料。

磁场调控下制备可熔融丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物

外加不同强度间歇磁场(MF,0T,0.1T,0.3T,0.6T,0.9T和1.1T)的干预下,采用水相沉淀聚合法制备了一系列投料摩尔比为85/15的丙烯腈/丙烯酸甲酯共聚物(85/15AN/MA)。通过核磁共振分析仪、差示扫描量热分析仪和热台显微镜对共聚物进行了表征分析。结果表明,外加磁场对可熔融85/15AN/MA的共聚物组成、数均序列长度(NASBL)、立构规整性、热稳定性和熔融行为有较大的影响。当磁场强度为0.9T时,85/15AN/MA的共聚物组成与投料比最为接近,NASBL最短,三单元间规立构体含量最高,热稳定性高,在220℃时熔融行为更为明显,共聚物的可熔融加工性明显提高。

新型无机凝胶涂层深部液流转向剂

利用地层水中成垢离子,研制了环保型无机凝胶涂层深部调驱液流转向剂(WJSTP)。WJSTP溶液注入地层后与地层水交联反应,形成密度与水相近的无机硅酸盐凝胶,凝胶以整体或微粒形式分散悬浮于水中,通过吸附方式在岩石骨架表面逐渐结垢形成无机凝胶涂层,使深部地层水流优势通道逐渐变窄形成流动阻力,导致后续流体转向而达到改善水驱效果的目的。该剂具有快速溶解、耐温、抗盐、环保、长效等特点,先后在塔里木轮南油田、柴达木跃进油区、大港油田等不同温度不同矿化度油藏开展了单井组或区块整体深部调驱现场试验,试验井组转向或增油有效率达100%,井组注水压力平均升高2～3 MPa,对应油井增油、降水有效率达80%以上。

新型选择性堵水剂的研究与应用进展

生产井特别是水平井和分支井采用笼统注入法实施堵水作业时,堵剂的选择性对预防产层伤害十分重要。综述了国内外主要是国外近期选择性堵水剂的研究和应用进展。选择性堵水剂按作用原理分为两类。一类是聚合物类相渗（透率）调节剂,通过大分链在水相中伸展、在油相中收缩降低水相渗透率,包括以DMDAAC为阳离子的两性聚合物poly-DMDAAC和性能更好的乙烯基单体/酰胺三元共聚物（后者在60℃、6.89-27.56 kPa压降下水、油相流动阻力比高达270-13）,实施堵水作业后油井产油能力逐渐提高。另一类是选择性水相封堵剂,除硅酸盐类、沥青类、乳化稠油外,主要介绍了由阴离子表面活性剂、反离子盐（钾盐）、缓冲溶液组成的黏弹性表面活性剂（VEAS或VAS）体系,该体系一般与相渗调节剂共同使用。介绍了两类选择性堵水剂在国外一些油田的应用情况。讨论了选择性堵水效果评价问题和选择性堵水剂研发方向。图2表1参12。

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、对非目的层污染少等优点。影响凝胶颗粒性能的因素很多。重点研究了交联体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。图7参4（白宝君摘）

割缝衬管水平井堵水技术现状及发展趋势

割缝衬管是目前国内外水平井完井的主要方式,该类复杂结构井的堵水工作对于其整体开发效果的提高具有重要意义。对相关堵水技术现状进行了分析,指出环空封隔(ACP)定位注入技术可有效克服堵剂笼统注入的局限及风险,是适合割缝衬管水平井结构特点的堵水新思路。但目前环空封隔材料的性能尤其是触变性制约了该技术的进一步发展。在总结探讨存在问题的基础上,提出应结合国内水平井结构及施工工艺特点,建立相应技术标准,开发高性能环空封隔材料,进而为割缝衬管水平井堵水技术的发展、突破奠定基础。另外,应结合国内水平井所处油藏条件苛刻的实际,进一步开展抗温抗盐、选择性堵剂的研究。

无机凝胶成胶性能及封堵效果实验

利用仪器检测和理论分析方法，研究了无机凝胶转向剂（OMGL）的凝胶化程度、极限成胶浓度和封堵性能，并观测了岩石孔隙骨架表面无机凝胶形貌。结果表明：OMGL溶液与水中Ca抖反应可生成无机凝胶。OMGL和ca2＋浓度愈大，凝胶化程度愈大，OMGL浓度是ca2＋浓度的2～3倍时，无机凝胶化程度最为合理。凝胶化程度对温度不敏感。在岩心渗透率相同条件下，随OMGL浓度增加，残余阻力系数增大；在OMGL浓度相同条件下，随岩心渗透率增加，残余阻力系数减小。OMGL溶液和ca2＋溶液浓度组合与岩心渗透率间存在合理匹配关系，可根据ca2＋浓度推测岩心的封堵效果。无机凝胶以“-si-0-si-”离子键方式在岩石骨架表面吸附形成涂层，而非沉淀在通道中。