延迟成胶弹性硅酸凝胶堵水剂及其性能研究

针对现有硅酸凝胶堵水剂普遍存在成胶时间短、成胶后脆性大的问题,结合L油田油藏条件,通过考察活化剂类型及用量,弹性改善剂类型及用量,以及水玻璃用量对成胶时间和弹性模量的影响,得出了一种延迟成胶弹性硅酸凝胶堵水剂。其配方为:6%水玻璃+0.85%活化剂三元弱酸一铵GL-1+0.1%弹性改善剂正电胶,该配方在油藏温度65℃下,成胶强度达到E级的时间为72 h,成胶后的弹性模量为589.46 Pa。采用填砂管实验评价了堵水剂的注入性及封堵性,结果表明堵水剂在L油田中具有良好的注入性及封堵性,在渗透率为1168.06×10^(-3)~5061.57×10^(-3)μm^(2)的填砂管中,注入0.8 PV的最高注入压力仅有0.72 MPa,封堵率均>96%。该堵水剂可用于L油田的油井堵水。

煤层注射成胶型抑尘剂影响因素及抑尘效果研究

为解决煤层注水降抑尘技术中水分易流失,开采时注水抑尘效果较差等问题,提出一种既能增加煤层保水率又能改善煤层脆性的抑尘方法:研制出以海藻酸钠(SA)为基质的成胶型抑尘剂,并开展比表面积试验、氮气吸附试验、扫描电镜试验和产尘率试验,研究表面活性剂、黏度及注射压力对成胶型抑尘剂的影响。结果表明:表面活性剂有利于煤层润湿,但对抑尘效果影响较小;抑尘剂黏度增大有利于保水,可使保水时间由10 h提升至30 h,但会导致材料难以进入煤层内部;注射压力对于抑尘剂的抑尘效果具有较大影响,当煤层注射压力较小时,抑尘剂难以快速渗入煤的内部孔隙中,随着压力的增大,抑尘剂逐渐渗入煤孔隙中。当注射压力升至3 MPa后,抑尘效果不再随压力的增加而增加,产尘率由4%降低至2.3%,相对降幅达50%,有效降低了产尘。

成胶型抑尘剂对煤体协同增润效应研究

为从源头控制煤矿开采过程中粉尘的产生,采用文献分析和试验的方法,筛选出润湿和保水性能较好的海藻酸钠单组分抑尘材料,并以此为基础制备出一种以海藻酸钠为主的煤层成胶增润型抑尘剂,其主要成分构成是质量分数为0.25%的海藻酸钠、0.15%的葡萄糖酸内酯、0.15%的乙二胺四乙酸二钠钙和0.1%的十二烷基硫酸钠,同时对制备的成胶型抑尘剂进行含水量、保水率、扫描电镜和比表面积及孔径测定。结果表明:该抑尘剂能够提高煤层的含水量和保水率,含水量比水为抑尘剂处理后的煤高近4倍,保水率比水处理的煤时间延长2倍以上;扫描电镜测试和比表面积和孔径测试表明,成胶型抑尘剂可增强材料对煤体的胶粘作用,且能够进入煤的内部孔隙在煤内外表面均成胶,有效地提高了保湿效果,实现从根本上控制煤体产尘。

地下成胶堵水体系在海上油田的适应性及先导性试验

为了控制海上油田油井过量产水,评价了地下成胶堵水体系(1%功能微球+3%功能单体+0.8%促胶剂)在海上油田的注入性、封堵性、选择性、耐水冲刷性等性能,并进行了堵水先导性试验。研究表明,地下成胶堵水体系从A级到I级强度的成胶时间长达134 h,能满足现场施工对成胶时间的要求;体系具有良好的注入性,在渗透率为1020×10^(-3)μm^(2)的填砂管中,注入压力仅为0.28 MPa,且随渗透率的增加而降低;体系具有良好的选择性、封堵性及耐水冲刷性,能优先进入高渗窜流区域,成胶后对高渗窜流区域的封堵率达90%以上,连续用水冲刷100PV,封堵率仅下降约5.0%;体系成胶后具有良好的耐候性,在65℃下浸泡60 d后强度损失率仅为4.1%。现场先导性试验结果表明,地下成胶堵水体系堵水效果明显,能有效控制目标井复杂来水,实现目标井的“降水增油”。

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。

多孔介质中酚醛树脂冻胶动态成胶规律

为认识酚醛树脂冻胶在多孔介质中动态成胶行为,通过测定黏度和注入压力随成胶时间的变化,研究酚醛树脂冻胶在安瓿瓶和多孔介质中的静态成胶及多孔介质中动态成胶过程;考察聚合物和交联剂质量分数对成胶时间和冻胶强度的影响.结果表明:静态条件下,酚醛树脂冻胶在多孔介质中的初始和最终成胶时间分别为安瓿瓶内成胶的1～1.5倍和1.5～2倍;多孔介质中,动态初始和最终成胶时间分别为静态条件下的2倍和2～3倍;随聚合物和交联剂质量分数增大,成胶时间缩短,冻胶强度增大,但在成胶过程中冻胶向深部运移的能力降低.后续水驱结果表明:动态成胶过程中,冻胶封堵位置主要集中在岩心入口端,封堵率达99.8%以上;只有当酚醛树脂冻胶可以在多孔介质中产生明显的运移时,冻胶体系才具有深部调剖的能力;当多孔介质的渗透率为8μm2左右,HPAM质量分数小于0.2%,酚醛树脂预聚体质量分数小于0.6%时,冻胶可以进行深部调剖.多孔介质中静态成胶形成的为整体冻胶,而动态成胶形成的为分散的冻胶颗粒.

聚丙烯酰胺/水溶性酚醛树脂反相乳液水分散液的成胶性能

所报道的反相乳液含25％聚丙烯酰胺、15％交联剂（水溶性甲阶酚醛树脂），可用作深部调驱剂，是将交联剂借助乳化剂分散在采用复合乳化剂制备的白油外相聚丙烯酰胺反相乳液中制得的，储存稳定性良好，其水分散液在加入转相剂后几天内发生转相，交联形成水基凝胶，黏度迅速升至峰值后下降，此后大体稳定至少30～40天，160天后仍有较高值。实验水分散液用矿化度8．476g／L的孤-联采出污水配制。转向剂加量增大时（0．4～1．6g／L），20g／L的聚／交反相乳液水分散液65℃时的转相时间和成胶时间缩短，成胶黏度增大。转相剂加量为0．8g／L、反相乳液浓度增大时（5～20g／L），水分散液65℃时成胶时间缩短、成胶黏度增大即成胶性能增强。转相剂加量为0．8g／L、反相乳液浓度20g／L的水分散液，25℃和35℃时基本不成胶，在45～65℃范围p14越高成胶性能越好。转向剂加量0．8g／L、反相乳液浓度20g／L的NaCl盐水分散液65℃时的成胶性能随含盐量增大（≤20g／L）而改善，在不合盐的水中不成胶；当配液用水为含聚0，985g／L、矿化度7．365g／L的油田污水＋清水时，只有当污水比例≥2／3时才能成胶，但凝胶黏度低，为4～8Pa·s。图7参4。

剪切条件下铬冻胶体系动态成胶研究

在75℃条件下,分别在IKA搅拌器和振荡器剪切下研究了铬冻胶的动态成胶情况。结果表明,成胶液在剪切条件下可以形成不连续冻胶,其成胶时间随剪切速率的增大而延长,所成冻胶黏度随剪切速率的增大而降低。与静态条件成胶相比,剪切条件下开始成胶的时间延长,冻胶黏度降低。IKA搅拌剪切下,聚合物含量为0.2%、交联剂为0.02%Na2Cr2O7+0.04%Na2SO3的成胶液不能成胶,交联剂为0.04%Na2Cr2O7+0.08%Na2SO3、0.06%Na2Cr2O7+0.12%Na2SO3的2种常用配方成胶液的临界成胶剪切速率分别为27.08 s-1和35.20 s-1;IKA振荡剪切下,聚合物含量为0.2%,交联剂为0.02%Na2Cr2O7+0.04%Na2SO3、0.04%Na2Cr2O7+0.08%Na2SO3、0.06%Na2Cr2O7+0.12%Na2SO3的3种常用配方成胶液的临界成胶剪切速率分别为10.47 s-1、17.28 s-1、20.94 s-1;75℃下,配方为0.2%HPAM+0.04%Na2Cr2O7+0.08%Na2SO3的成胶液,IKA搅拌剪切下的临界剪切成胶时间为1.5 h,IKA振荡剪切下的临界剪切成胶时间为4 h。

不同剪切条件下酚醛树脂冻胶动态成胶研究

实验研究了酚醛树脂冻胶在搅拌剪切和振荡剪切条件下的动态成胶过程、动态成胶时间、临界成胶剪切速率及剪切对剪切后静置成胶粘度的影响,结果表明:不同剪切条件下酚醛树脂冻胶体系交联反应过程均经历了诱导、成胶、稳定、下降等4个阶段,与静态成胶相比多了下降阶段,并且相同配方的冻胶体系搅拌剪切作用强于振荡剪切;随着聚合物和交联剂用量增大,冻胶体系初始成胶时间和最终成胶时间均缩短,与静态成胶相比,冻胶体系初始成胶时间在低剪切速率下缩短,而在高剪切速率下延长;相同配方的冻胶体系在搅拌剪切下的临界成胶剪切速率小于其在振荡剪切下的临界成胶剪切速率;在诱导阶段剪切对静置后冻胶体系粘度没有影响,因此在现场注冻胶过程中注入时间应控制在诱导阶段之前。

凝胶调剖剂在地层深部动态成胶性能评价

凝胶调剖剂在地层深部"是否动态成胶"决定了深部调剖技术的可行性,关系到凝胶调剖技术是否真正有效和规模应用。为了解凝胶调剖剂地层深部封堵性能,建立了长岩心模型,形成了凝胶调剖剂长岩心动态成胶模拟评价方法,对凝胶调剖剂地层深部动态成胶特性进行了综合评价。凝胶取样评价实验表明,随着凝胶的连续注入,岩心沿程各点取样黏度逐步降低,模型注入前端黏度降低比例大,后端趋于平缓,成胶黏度随注入量的增加不断增强,多测点压力监测表明其压力变化趋势与静态黏度观察数据一致,岩心电镜扫描微观成胶形态评价实验表明凝胶在岩心孔隙中呈致密的宽网膜状分布,其动态成胶特征与取样黏度和压力观察结果一致。综合评价结果确定铬凝胶调剖体系可实现地层深部的有效封堵。

弱凝胶调驱体系成胶性能影响因素研究

通过实验研究了影响有机铬弱凝胶体系成胶性能的主要因素。结果表明:聚合物分子量、聚合物/铬交联剂浓度、温度、体系pH值对弱凝胶体系的成胶性能影响最大,剪切作用对弱凝胶体系的成胶性能有一定影响,含油、油砂对弱凝胶体系的成胶性能影响较小,水质对弱凝胶体系的成胶性能基本没有影响。现场通过优化调驱体系配方、改进地面流程、优化搅拌时间、调整交联剂包装等措施,弱凝胶体系成胶强度和成胶率明显改善。实施弱凝胶体系调驱后,区块产油量上升、含水率下降,采收率、自然递减率、含水上升率等开发指标明显改善,值得工业推广应用。

利用引发剂阈值控制法研究长成胶时间的调剖体系

深部封堵技术是改善窜流型油藏开发效果的关键技术之一。现有淀粉配方调剖剂体系成胶时间过短,导致体系无法运移至油藏中深部,达不到油藏中深部液流转向的目的。为此,文中开展了长成胶时间体系配方研究,结果发现该体系存在一个延缓成胶的引发剂质量分数阈值(0.008%)。当体系其他组分稳定不变,改变引发剂用量,低于阈值时,可明显延长体系成胶时间,且在相同体系主剂质量分数的前提下,随着成胶时间增加,体系成胶后的黏度及黏弹性均增加。室内模拟结果表明,调剖体系成胶时间能够达到24 h以上且可控;单砂管成胶实验显示,该调剖体系突破压力梯度大于15 MPa/m,可应用于强窜流的油藏中。

红18井区采出水水质对聚丙烯酰胺成胶性能影响试验研究

对新疆克拉玛依红山嘴油田红18井区采出水水质进行了分析，参照所采集水样的化学成分，分别研究盐度、pH值、钙离子浓度对聚丙烯酰胺凝胶成胶性能的影响，并利用正交试验研究4因素（分子量、矿化度、钙离子浓度、pH值）对聚丙烯酰胺凝胶的综合影响，研究发现，钙离子浓度对凝胶性能的影响最大，Ca2＋含量高聚合物早期粘度略大，但最终粘度、强度不高；矿化度越高，凝胶强度越弱，甚至导致凝胶不成胶；分子量越高则凝胶强度越大；采出水pH值在7～7．5之间，对凝胶粘度的影响不大。

弱凝胶成胶性能影响因素研究

弱凝胶是由低浓度的聚合物和交联剂形成的以分子间交联为主、分子内交联为辅的弱交联体系，通过实验考察了影响弱凝胶成胶性能的几大因素。结果表明：弱凝胶成胶强度和成胶时间不仅受聚合物浓度、交联剂浓度以及聚合物交联剂浓度比等内部因素的控制，同时还受到地层水矿化度和pH值等外部因素的影响。

NaAlO_2-Al_2(SO_4)_3法制备拟薄水铝石成胶机理的研究

研究了拟薄水铝石和三水氧化铝的生成机理。考察了成胶pH、成胶温度对生成物类型的影响,在此基础上确定了NaAlO2溶液和Al2(SO4)3溶液成胶过程中完全中和时的临界体积比Ψ/Ψ0,在成胶过程中,当Ψ/Ψ0≤1时,NaAlO2溶液与Al2(SO4)3溶液发生中和反应生成拟薄水铝石和/或碱式硫酸铝;当Ψ/Ψ0>1时,过量的NaAlO2溶液发生自发水解反应,生成三水氧化铝。

改性淀粉-丙烯酰胺接枝共聚调堵剂的动态成胶性能

深部封堵技术是改善窜流型油藏开发效果的关键技术之一。改性淀粉-丙烯酰胺接枝共聚体系是新型的聚合物凝胶调堵剂。采用30m超长填砂管,模拟了吉林扶余油田的基质和高渗透条带,研究了这种调堵剂在油藏运移过程中的动态成胶性能。研究结果表明,该调堵剂在运移过程中仍能形成凝胶,其初始成胶时间与在静态条件下基本相同,但完全成胶时间比在静态条件下长;调堵剂完全成胶后,具有很强的封堵能力,封堵系数高达30000。

两次成胶的聚合物凝胶堵剂的研制及应用

采用2种不同的交联剂,研制了在地面温度下形成流动凝胶,注入地层后形成强凝胶的聚合物水基凝胶堵剂,通过组份用量优选得到了最佳配方:聚合物HPAM(M=1.9×107,HD=25%)8.0g/L+有机铬交联剂(以Cr3+计)0.5g/L+20%有机树脂溶液5.0g/L+增强剂(无机盐)1.0g/L,以淡水配液。该优化配方堵剂液在20℃下2h内第一次成胶,粘度升至5～6Pa·s,在72℃下4～12h第二次成胶,强度达到G级。将优化配方堵剂液1.0PV注入含1.7～2.0mm宽裂缝的人造砂岩岩心,在72℃候凝72h后突破压力梯度为32～61MPa/m。介绍了在克拉玛依油田八区下乌尔禾组裂缝性油藏一个一注六采井组,用该堵剂实施注水井调剖和采油井(2口)堵水的良好结果。图2表5参6。

交联聚合物动态成胶及运移的室内模拟研究

室内采用长岩芯填砂装置模拟了交联聚合物注入、成胶封堵和运移过程。室内模拟结果表明,注入的调剖体系能够达到设计的封堵位置,在注入过程中体系受稀释、剪切和吸附等因素影响,其浓度和成胶前的初始黏度沿程呈下降趋势。在实验所用的浓度(0.2%HPAM)条件下,孔隙介质中的堵剂体系形成有效堵塞的时间显著延长,是静态条件下的6倍;从不同部位堵剂取样成胶后黏度和岩芯封堵前后注水压力变化情况看,有效封堵距离r小于设计封堵距离r′,0.67r′<r<r′。在后续水驱作用下,一部分凝胶能够沿高渗层发生运移,产生深部调驱作用。

空间尺寸对淀粉接枝共聚物凝胶成胶效果影响及作用机理--以渤海绥中36-1油田为例

为解决渤海油藏注水开发过程中注采井间形成的低效和无效循环,需对窜流通道进行治理,而淀粉接枝共聚物凝胶具有初始粘度较低、成胶强度大、封堵效果好和耐酸耐碱等优点,并且在陆地油田大孔道或特高渗透条带治理过程中发挥了重要作用。为此,开展空间尺寸对淀粉接枝共聚物凝胶成胶效果影响的实验研究和机理探索,结果表明,化学反应空间环境对淀粉接枝共聚物凝胶成胶效果存在较大影响,成胶环境空间尺寸愈大,成胶效果愈好。为确保淀粉接枝共聚物凝胶各组成在岩心孔隙内发生交联反应,需在以磨口瓶为成胶环境和粘度为评价指标所取得配方基础上适当提高各组分质量分数。此外,在淀粉接枝共聚物凝胶注入岩心前后注入适量前置和顶替段塞将有助于促进各组分间的交联反应。

绥中36-1油田疏水缔合聚合物冻胶成胶影响因素实验研究

用疏水缔合聚合物AP-P4和酚醛树脂YG103交联生成疏水缔合聚合物冻胶,通过实验研究了在绥中36-1油田地层温度(65℃)条件下聚合物和交联剂质量分数、温度、pH、矿化度及剪切作用对成胶时间、冻胶强度的影响,并考察了冻胶的稳定性。结果表明:随着聚合物和酚醛树脂质量分数的增大,冻胶体系成胶时间缩短,冻胶强度增大;随着温度的升高和矿化度的增加,成胶时间缩短,但冻胶强度降低;随着pH值的增加,冻胶体系的成胶时间呈先缩短后增加的趋势,而冻胶强度则呈先增大后降低的趋势,当pH值在9.2～10.2时,成胶时间最短,冻胶强度最大;随着剪切强度的增加,成胶时间延长,冻胶强度略微降低;冻胶体系在65℃下老化90天后冻胶强度保留率在95%以上,没有出现破胶脱水现象,具有较好的稳定性。