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。

影响酸性铬冻胶成冻因素的研究

研究了乏酸条件下 (pH =3～ 5 )影响PAM /Cr(Ⅲ )冻胶形成的因素。冻胶形成用初冻时间 (运动粘度达到 2 0 0mm2 /s的时间 )和突破真空度BV(代表冻胶强度 )表征。根据铬 (Ⅲ )的多核羟桥络离子交联水溶液中PAM分子而成冻的机理 ,基于只有低水解度PAM才能形成酸性铬冻胶的事实 ,认为在乏酸条件下PAM的交联主要是通过酰胺基进行的。所用PAM的水解度为 8.2 8%,相对分子质量为 5 .1× 10 6。对于PAM/Na2 Cr2 O7/Na2 SO3 /水成冻体系 ,当 pH =4～ 6、温度 (4 5～ 90℃ )较高、PAM浓度 (2 .5～ 10 g/L)较大、含盐量约为 4g/L(NaCl,CaCl2 )时 ,初冻时间较短 ;对于PAM/Cr(NO3 ) 3 /水成冻体系 ,Cr(NO3 ) 3 浓度 (0 .1— 1.6 g/L)较小、pH =3～ 5时成冻时间较短。酸性铬冻胶的强度 (BV值 )与初冻时间的关系符合一般冻胶的规律 ,即成冻时间越短 ,则冻胶强度越高。

多孔介质剪切下铬冻胶体系成胶行为研究

采用安瓿瓶和填砂管考察了铬冻胶体系的静态成胶和动态成胶过程.结果表明:同一配方下铬冻胶在多孔介质中动态成胶的初始成胶时间是其在多孔介质中静态成胶的初始成胶时间的1～3倍,最终成胶时间是其在多孔介质中静态成胶时间的1～3.5倍.铬冻胶在多孔介质中静态成胶的初始成胶时间是其在安瓿瓶内静态成胶的初始成胶时间的1～2倍,最终成胶时间是其在安瓿瓶内静态成胶时间的3～5倍.随着剪切速率的增大,铬冻胶体系受到的剪切作用增强,其初始成胶时间和最终成胶时间均延长,成胶后的封堵能力降低.随着聚合物浓度和交联剂浓度的增大,铬冻胶的初始成胶时间和最终成胶时间均延长,成胶后的强度增大.聚合物分子的吸附和捕集作用不是引起压力增大的主要原因,引起压力变化的主要因素是铬冻胶在多孔介质中的成胶.

缓交联铬冻胶体系影响因素分析

缓交联铬冻胶体系由部分水解聚丙烯酰胺、重铬酸钠与有机还原剂硫脲组成。由于硫脲的还原能力弱 ,因此该体系成冻时间较长 ,其终冻时间长达 8～ 10d ,可用于油藏的深部调剖。分析了铬冻胶的形成过程 ,通过测定成冻时间 (包括初冻时间及终冻时间 )和突破真空度评价了各种因素的影响。研究结果表明 ,随着交联剂质量分数的减少、pH值的升高 ,铬冻胶体系的成冻时间延长 ,强度增大 ;随着部分水解聚丙烯酰胺质量分数的增大 ,成冻时间缩短 ,强度增大 ;随着温度的升高 ,成冻时间缩短 。

两性缔合聚合物/有机铬冻胶调堵剂的性能

用西南石油学院研制的新型水溶性两性缔合聚合物配制了两性缔合聚合物／ 有机铬冻胶调堵剂，全面考察了成胶体系和形成的冻胶作为调堵剂的性能，探讨了该冻胶的调剖堵水机理。本研究表明，该新型调堵剂具有成胶时间可调、耐盐性极好、抗压强度大、稳定性好等特点，可望在高矿化度和裂缝性复杂油藏条件下使用。

黄胞胶/铬冻胶调剖剂对非目的层的伤害研究

在沿流动方向有多个测压孔的岩芯流动实验装置上研究了黄胞胶/Cr^(3+)冻胶调剖剂对不同含油饱和度、不同渗透率岩芯的封堵程度,讨论了表面堵塞及解堵方法在调剖中的应用,初步探讨了调剖剂对非目的层伤害的防治方法。

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。

铬冻胶堵剂突破压力的测定

在室内测定了不同的聚丙烯酰胺质量分数和相对分子质量、地层渗透率、温度、矿化度等条件下铬冻胶堵剂的突破压力 ,对各因素影响铬冻胶堵剂突破压力的原理进行了简单分析。结果表明 ,堵剂的突破压力值随聚丙烯酰胺质量分数和相对分子质量以及温度的增加而增加 ,随渗透率增加而减小。铬冻胶堵剂的突破压力与注入水矿化度之间并不存在规律性的关系 ,只是在矿化度为 10 g/L时突破压力有最大值。

铬冻胶与高渗油藏窜流通道强度的适应性研究

中高渗油藏经过长期注水开发,储层物性发生了变化,导致注入水沿着高渗透带形成不同强度的窜流通道,严重影响开发效果。针对现场常用的铬冻胶,通过动态封堵实验研究了不同聚合物浓度(3 000 mg/L和5 000 mg/L)铬冻胶体系在不同渗透率窜流通道中的注入、封堵性能及驱油效果,并引入了拟阻力系数和拟残余阻力系数,分析了铬冻胶与窜流通道强度的适应性。实验结果表明,聚合物浓度越高,冻胶的注入性能越差,但是封堵性能以及调剖增油效果越好;窜流通道渗透率越高,冻胶封堵强度越弱,而调剖增油效果越差;铬冻胶对3 D、5 D、10 D、50 D的窜流通道适应性较好,对于100 D、150 D、200 D的窜流通道适应性较差。该研究结果为铬冻胶应用于现场封堵高渗油藏窜流通道提供了参考依据。

高温下丙二酸对铬冻胶缓交联作用

考察丙二酸对铬冻胶的缓交联性能,通过氧化还原电位测定、液相色谱表征、黏弹性分析等方法研究硫脲抑制丙二酸破胶作用机制。结果表明:在高温下尽管丙二酸具有较强的延缓乙酸铬与聚合物成胶的作用,但形成的冻胶放置2~5 d后强度逐渐降低;体系中丙二酸含量越高,冻胶越不稳定,丙二酸的破胶作用可能与丙二酸水溶液具有较高氧化电位有关;硫脲的加入可有效减小丙二酸水溶液的氧化还原电位,从而抑制丙二酸的破胶作用。

低渗透地层用铬冻胶双液法工作液化学稳定性研究

通过测定铬冻胶2种工作液在不同温度、pH值下的粘度变化,评价了2种工作液的化学稳定性。试验结果表明,第一工作液(Na_2Cr_2O_7体系)在温度大于75℃时,稳定性极差;与第一工作液相比,第二工作液(Na_2SO_3体系)的化学稳定性随温度升高变化较缓。2种工作液在pH值较低时稳定性极差,在pH值较高时稳定性较好。

一种延迟交联铬冻胶的研制及性能评价

为获得成胶时间可调、耐温抗盐性能好的高强度铬冻胶,通过加入能显著改善成胶效果的添加剂研制了能满足50数90℃油藏温度的铬冻胶调剖剂。采用强度代码GSC法和突破真空度法研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和交联剂重铬酸钠(Na_2Cr_2O_7)加量、还原剂Na_2SO_3和硫化物HN质量比、温度和矿化度等因素对铬冻胶成胶时间和冻胶强度的影响,并考察了冻胶体系对岩心的封堵和驱油效果。结果表明,随HPAM加量的增大,冻胶成胶时间缩短,强度增大;随Na_2Cr_2O_7加量的增大,冻胶成胶时间缩短,强度先增加后降低;随Na_2SO_3和硫化物HN质量比的降低,冻胶成胶时间延长,强度降低;铬冻胶的最佳配方为:0.5%HPAM、0.24%Na_2Cr_2O_7、0.16%Na_2SO_3和0.30%HN;体系中添加HN后,成胶时间由5 h延长至17 h,冻胶强度(突破真空度BV值)由0.076降至0.070 MPa;温度升高,冻胶成胶时间缩短,BV值增加;矿化度增加,冻胶成胶时间延长,BV值降低;对高渗管的封堵率大于96%,可提高原油采收率21.6%数22.8%。冻胶的耐温抗盐性良好,热稳定性较好,适合矿化度低于50 g/L、温度为50数90℃油藏的调剖堵水。

基于微流变法的铬冻胶体系动态成胶过程测定

针对部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与氯化铬(CrCl_3)的交联体系,采用光学微流变仪,以宏观黏度因子(MVI)和弹性因子(EI)为评价指标,研究了在不同交联剂浓度、pH值、盐浓度、温度条件下体系动态成胶的微流变特征。结果表明,随着交联剂质量分数增大、温度升高、初冻时间缩短、MVI值和EI值增大,冻胶强度增加;pH=7时的冻胶最稳定,弱碱性环境下,体系的MVI值和EI值减小,成冻时间延长且冻胶强度降低;弱酸性条件下,初冻时间缩短,但体系易破胶;随着NaCl浓度的升高,MVI值和EI值减小,初冻时间缩短冻胶强度降低。此结果与常规评价方法对比表明两者具有一致性。此外,通过对体系微观结构的表征,初步建立了一种原位测定铬冻胶体系动态成胶的微流变方法。

耐温黄胞胶铬冻胶调堵剂室内研制

从黄胞胶 (XC)在水溶液中的性质出发 (溶液增粘性 ,假塑性 ,耐酸碱性 ,盐对构象转变的影响 ,降解性等 ) ,设计了黄胞胶铬冻胶的基本配方 :0 .6 %XC +0 .15 %Na2 Cr2 O7+0 .45 %NaHSO3 +0 .1%甲醛液 (杀菌剂 ) +0 .0 1%热稳定剂。在基本配方的基础上考察了每一组分用量的变化对XC/Cr3 + 成胶体系 85℃或 80℃时成胶时间、冻胶强度 (承载质量 )、冻胶稳定性 (7天脱水率 )的影响 ,表明基本配方即为最佳配方 ,各组分用量可在一定范围内变化 ,配方中还应包含 pH调节剂。该调堵剂可用于

新疆FC热采油藏带压修井用铬冻胶暂堵剂的研制

注蒸汽热采的过程中,部分井因堵塞、结垢等问题需检泵作业。由于埋藏浅、地层疏松,井间普遍存在汽窜问题。为降低施工风险,检泵前需进行长时间排液。针对这一问题,研制了一种铬冻胶,对近井地带进行暂时封堵后可直接检泵作业,提高了修井效率,保存了地层能量。研制的铬冻胶由0.8%阳离子聚合物H12、0.3%交联剂乙酸铬、0.2%酸性纳米颗粒组成,由此配置的成胶液黏度约为300 mPa·s,在90℃地层条件下成胶时间为7 h,形成的冻胶储能模量约为45 Pa,属于高强度冻胶。该冻胶3 d内具有良好的稳定性,在3 d后注入破胶剂丙二酸能有效破胶,满足高温暂堵的要求。

铬冻胶缓交联体系

利用丙二酸和纳米颗粒对铬冻胶进行优化,通过正交实验、流变测试、黏度测试等方法确定了高强度铬冻胶配方,并考察了该配方铬冻胶的性能。实验结果表明,丙二酸能有效延缓铬冻胶体系成胶时间,纳米颗粒能提高铬冻胶的成胶强度和长期稳定性;优选铬冻胶配方为0.6%(w)聚合物+0.3%(w)交联剂+0.02%(w)丙二酸+0.3%(w)纳米颗粒,该配方铬冻胶70℃下成胶时间52 h,满足深部调剖对成胶时间的需求,弹性模量为16.4 Pa,具有较好的耐温性、抗盐性、抗剪切性,成胶后突破压力梯度可达2 MPa/m以上,封堵性强。

阳离子聚合物铬冻胶的研制与性能评价

针对高强度铬冻胶堵剂普遍成胶过快的问题,通过优选阳离子聚合物并利用铝溶胶对配方进行优化,制得适用于深部调剖的阳离子聚合物有机铬冻胶堵剂,并对其性能进行了评价。结果表明,对于丙烯酰胺(AM)/丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)二元共聚物有机铬冻胶,其阳离子度越低,成胶时间越长;铝溶胶可以有效延缓阳离子聚合物有机铬冻胶成胶时间,并能提高其强度和长期稳定性;阳离子聚合物有机铬冻胶体系最优配方为0.8%聚合物Y5(阳离子度5%)+0.3%醋酸铬+0.2%铝溶胶,90℃下的成胶时间为55h,成胶后弹性模量为16.6Pa,属于高强度冻胶;该冻胶堵剂注入性好,同时具有较好的抗剪切性和耐温抗盐性,封堵率可达96%以上,满足深部调剖对堵剂的要求。

高温铬冻胶缓交联研究

铬冻胶成本低、配制简单,是目前最常用的堵剂之一。针对高温下不同水解度的聚丙烯酰胺做成胶液所配制的铬冻胶成胶时间短的问题,选择以AM-AMPS共聚物配制胶液,利用AM-AMPS共聚物高温下缓慢水解来延缓聚合物和乙酸铬的交联反应。研究结果表明,乙酸及纳米SiO_(2)可延缓该AM-AMPS共聚物的水解速度,有效延缓堵剂成胶时间;另外,纳米SiO_(2)可提高冻胶体系强度及其稳定性。最优配方为0.6%聚合物AM-AMPS+0.5%乙酸铬+0.5%乙酸+0.3%纳米SiO_(2),100℃下的成胶时间为35 h,成胶后弹性模量为14.1 Pa,100℃90 d脱水率小于0.5%,成胶后突破压力梯度达到5 MPa/m。

铬冻胶调驱体系实验研究

针对油藏非均质性特点,进行了铬冻胶调驱实验研究。研究表明:随着聚合物浓度和交联剂用量的增加,调驱体系成胶时间减小,体系的成胶强度和稳定性增加;随着促凝剂质量分数增加,调驱体系成胶时间和成胶强度增加,稳定性随交联剂和促凝剂质量分数的增加先增加后减小。对优选出的最佳成胶体系配方性能评价表明:体系的成胶时间和成胶强度随着矿化度的增加均先减小后增加;随着p H值的增加,体系的成胶时间增长,成胶强度先增加后下降。该体系的耐冲刷性好,最终采收率在水驱基础上提高21.26%,在非均质地层中具有良好的调驱效果。

黏度定量突破真空度法快速测定冻胶强度

为了快速准确地评价交联聚合物冻胶强度,将旋转黏度计法与突破真空度法相结合,提出了黏度定量突破真空度法。该方法先通过测定实验体系的几个突破真空度值(BV)与相应黏度,做出标准曲线,之后可以通过测定的该体系其他BV值,从曲线上直接得出对应的体系黏度。以HPAM-铬冻胶体系为例,研究了不同聚合物质量分数、交联剂质量分数、温度和矿化度条件下,冻胶体系BV值与对应黏度的关系,结果表明:在实验条件范围内,无论体系的强度是增大或减少,黏度都表现出相应的线性变化关系,从而证实了所提出的黏度定量突破真空度法的可信性。使用瓜胶-有机硼冻胶体系和黄原胶-有机铬冻胶体系进一步验证了该方法的普适性,表明该方法可在简单易行的实验条件下,准确反映出体系的冻胶强度。