黏土稳定剂防膨率测试新方法及对比评价

实验室目前最常用的黏土稳定剂评价方法是离心法。此方法的实验过程往往在读取膨润土膨胀体积时容易产生较大误差,不同组次实验回归性差。基于离心法推出质量法评价黏土稳定剂的防膨能力,通过测量离心后离心管内上层清液的质量,随后利用公式求得膨润土膨胀体积,通过实验验证,得出与离心法相比质量法具有操作简单、准确度高、人为因素影响小的优点。用质量法测量3个类型7种黏土稳定剂的防膨率,得出黏土稳定剂浓度与防膨率具有较强的对数关系。

隐形酸完井液用黏土稳定剂的合成及评价

隐形酸完井液用黏土稳定剂的合成与评价是一个复杂而重要的过程,它直接关系到油气井的完井效果和储层保护。以下是对完井液用黏土稳定剂的合成与评价的综合概述:PDADMAC24合成工艺简单,所用化工原料种类较少,生产工艺简单易行。室内实验结果表明,PDADMAC24是一种非常有效的完井液用黏土稳定剂,与缓蚀剂及添加剂的配伍性好,耐温高,稳定作用强,防膨率高达91.00%以上,可明显提高完井和保护储层的效果,并且施工简便。

环氧氯丙烷/二乙烯三胺黏土稳定剂的合成与评价

在钻井、水力压裂、注水等过程中,地层中的黏土矿物易发生水化膨胀和运移,影响油井产能。针对黏土膨胀的问题,室内合成了一种小分子量有机胺类黏土稳定剂ETP-1,对反应的合成条件进行了优化,通过红外光谱检测确认了合成产物的结构,并对其抑制黏土膨胀和颗粒分散的能力进行了评价。实验结果表明:1)ETP-1的最佳合成条件是二乙烯三胺与环氧氯丙烷摩尔比为2∶1,反应温度为75℃,反应时间为2.5 h。2)最优条件下合成的ETP-1黏土稳定剂在2%加量下防膨率为86.67%,可在100℃下保持良好的防膨率,且具有良好的耐冲刷性能。3)与无机盐复配后,防膨效果明显提高,与CaCl2按1∶1比例复配,用量1%时防膨率达到92.22%,且其长效性较无机盐有了明显提升。4)岩屑回收实验和扫描电镜分析结果证明,ETP-1具有抑制黏土颗粒分散的作用。该实验中所取得的成果认识,可为小分子量阳离子型黏土稳定剂分子的设计、合成和评价提供参考。

膨胀仪法测定黏土稳定剂防膨率的影响因素

室内实验常用膨胀仪测定黏土稳定剂的防膨率。在制作完岩心泄压时,通过在岩心筒内壁上开槽,使筒内压力迅速恢复到大气压,从而制备出外观完好的岩心。研究了膨润土的种类、粒径、膨胀仪测杆与压片质量等因素对防膨率测量结果的影响。研究表明:选择0.075~0.150 mm渤海土、质量最接近的测杆与压片组合(质量差仅为0.0008 g)进行平行实验,得到的防膨率相对平均偏差为0.3%,最大极差为0.7%。

离心法测定黏土稳定剂防膨率的影响因素

针对离心法测定防膨率过程中存在误差较大(允许误差5%)、精度不高等问题,研究了膨润土的种类、烘干温度、粒径、超声处理与否和静置时间对防膨率测定结果的影响。实验结果表明:不同类型的膨润土由于所含黏土矿物种类、含量不同,相同条件下其水化膨胀体积和测定的防膨率差异较大;烘干温度为100℃时测定的防膨率平均相对偏差和最大极差较小;不同粒径范围的黏土颗粒测定的防膨率差异较大,但相对平均偏差和最大极差差异不大;超声作用提高了使用不同粒径黏土测定的防膨率数值,但测定的稳定性较差;将黏土在蒸馏水中静置分散2 h,黏土颗粒基本膨胀完全,能够满足实验要求。通过选用四种常用黏土稳定剂用离心法测定防膨率并与页岩膨胀仪法的测定结果进行比较,最终确定,离心法测定黏土稳定剂防膨率可选用精质新疆土,烘干温度为100℃,粒径范围为200~300目,不经过超声处理,蒸馏水中静置2 h,平均相对误差和最大极差较小。

羧甲基多乙烯多胺黏土稳定剂的合成及防膨机理研究

以氯乙酸、二乙烯三胺、三乙烯四胺及多乙烯多胺等为原料合成了羧甲基多乙烯多胺黏土稳定剂,以合成的黏土稳定剂的防膨率为考察指标,通过单因素实验优化了羧甲基多乙烯多胺黏土稳定剂的合成条件。通过防膨实验、岩屑回收实验、耐冲刷实验、热重分析、激光粒度分析、XRD分析及扫描电镜分析等评价了羧甲基多乙烯多胺黏土稳定剂的防膨性能,阐述了其防膨作用机理。实验结果表明,经羧甲基多乙烯多胺处理过的膨润土与水处理过的膨润土相比粒径显著增大,层间距减小,表现出良好的抑制黏土矿物水化分散性能、防膨性能、耐温性能和长效性。合成的3种羧甲基多乙烯多胺黏土稳定剂中羧甲基三乙烯四胺的综合性能最好。

提高高温黏土稳定剂防膨率检测结果的准确性研究

在稠油开采用高温黏土稳定剂质量评价过程中发现,其主要性能防膨率检测准确率较低,针对该问题进行原因分析,并对高温高压反应器和离心管进行了筛选实验,优选综合性能好的反应器和离心管进行了验证实验,在实验室应用效果较好,提高了高温黏土稳定剂防膨率检测结果的准确性。

聚季铵盐类黏土稳定剂抑制砒砂岩膨胀的研究

砒砂岩区水土流失严重,解决砒砂岩遇水膨胀溃散是目前有效防止砒砂岩区水土流失问题的主要方法。试验采用湿法提纯,从砒砂岩中分离出蒙脱石,通过XRF、XRD、吸蓝量和膨胀指数测试,对砒砂岩及蒙脱石的矿物组成和基本物理参数进行分析。测试了不同浓度聚季铵盐阳离子黏土稳定剂(LYPO)溶液和二甲基二烯丙基氯化铵/丙烯酰胺共聚物(LYPW)溶液处理后砒砂岩的膨胀体积,并用红外光谱测试、Zeta电位测试、热重测试进行了表征。试验结果表明,阳离子黏土稳定剂(LYPO)溶液和二甲基二烯丙基氯化铵/丙烯酰胺共聚物(LYPW)溶液对抑制砒砂岩膨胀的最佳浓度为0.8%,处理后砒砂岩膨胀率分别为48.37%和49.55%。通过Zeta电位分析可知,两种试剂溶液对砒砂岩的抑制作用体现在两个方面:试剂溶液与蒙脱石晶层之间的离子交换、试剂溶液中的聚合物分子链与蒙脱石颗粒之间的吸附作用在蒙脱石颗粒表面形成一层聚合物保护膜。试验过程中处理过的砒砂岩遇水溃散的性质得到显著改善。

注水用黏土稳定剂的筛选与评价

大庆油田萨零组油层渗透率特低，水敏性强，试验区3口注水井注入15g／L黏土稳定剂时出现困难，需对黏土稳定剂进行再筛选再评价。实验黏土稳定剂为5种商品有机聚季铵盐，用矿化度4．534g／L、pH=7．9的模拟地层水配液，先用优选浓度30g／L的聚季铵盐溶液处理钙蒙脱石，再分别进行不同组合的水蒸汽、二乙醇蒸汽、水洗后处理，用X射线衍射法测定钙蒙脱石干态晶层间距d（001），结果表明经聚季铵盐DNT-014处理后的钙蒙脱石，在后处理中d（001）变化最小，DNT-014作为黏土稳定剂，耐水、耐水蒸汽冲刷、抗有机物取代的能力最强。DNT-014主链链节及两个侧基中各含一个季铵盐基团，相对分子质量18630。在储层岩心流动实验中求得，30g／L黏土稳定刺溶液的注入量应为5～10PV，超过此注入量后岩心渗透率基本上不再下降；注入10PV黏土稳定剂后再注入模拟地层水时，岩心渗透率仅有小幅度下降；在5种聚季铵盐中DNT-014的防膨性能最好。2005年12月开始在31：1注水井连续注入30g／L的DNT-014溶液，结果使注水压力平均降低1．01MPa，注水强度上升30．59％，视吸水指数上升36．99％。图3表5参7。

耐温长效黏土稳定剂CNW-1的研究

以丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵为原料,采用氧化还原引发体系,在低温条件下通过水溶液聚合合成了新型聚季铵型阳离子黏土稳定剂CNW-1。室内评价了CNW-1的性能并对其作用机理进行了深入的研究,结果表明:CNW-1与酸液及地层水配伍性好,防膨性能好,膨胀仪法和离心法测得1%的CNW-1溶液防膨率均大于90%,具有耐冲刷、抗温和长效的优点。在胜利纯梁油田现场应用19井次的结果表明,CNW-1作为稳定剂处理油水井,有效率为100%,有效期超过200 d,取得了良好的增产增注效果。

一种黏土防膨剂的优化及性能评价

将配伍性、耐水洗率和防膨性等作为指标,对以环氧氯丙烷、多乙烯多胺缩聚物及氯化钾为主剂的系列复合型防膨药剂(NW-DJ-01~08)进行了筛选。并在此基础上,应用JMP软件结合混料实验方法进一步分析了上述药剂中3种最优黏土防膨剂和氯化铵进行复配后的防膨性能。结果表明:NW-DJ-02、NW-DJ-06和NW-DJ-08防膨率较为优异,体积分数为1.0%防膨率分别为84.21%、88.42%、77.89%。3种防膨剂与氯化铵在复配体积比为2.0∶3.4∶2.6∶2.0,体积分数为2.0%时,具有最优防膨率(93.68%),总体性能优于目前常用防膨剂。

一种阳离子聚合物黏土稳定剂的合成及性能

以丙烯酰胺(AM),氯化1-甲基-1-烯丙基咪唑(MAC)和烯丙醇聚氧乙烯醚(APEG)制备了AM/APEG/MAC三元聚合物,最佳反应条件:m(AM)∶m(APEG)∶m(MAC)=2∶2∶96,引发剂用量0.6%,pH=1,45℃,单体总质量分数20%。考察了不同条件下聚合物溶液的防膨能力以及对钠蒙脱土(NaMMT)和泥页岩水化膨胀的影响,结果表明:该聚合物在质量分数为1.5%时的防膨率为72%;同时,该聚合物与0.2mol/L的KCl或NaCl复配能够显著抑制NaMMT晶层间距的膨胀,提高泥页岩在水中浸泡后的压入硬度。

多烯多胺盐黏土稳定剂的合成及性能评价

通过多烯多胺类物质二乙胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺分别与盐酸、草酸、乙酸反应合成黏土稳定剂。对合成产物的性能进行评价,结果表明:采用盐酸合成的黏土稳定剂在0.5%(质量分数)投加量、140℃、放置14 d条件下的防膨率达87%以上;耐水冲刷能力顺序为四乙烯五胺盐酸盐>三乙烯二胺盐酸盐>二乙烯三胺盐酸盐>乙二胺盐酸盐。岩心流动实验表明,多烯多胺盐酸盐黏土稳定剂防止黏土颗粒膨胀和运移的综合性能良好,对岩心的伤害率在20%以下。

新型小分子黏土稳定剂的合成及性能

以溴代环己烷和烷基叔胺为原料合成了一类具有全新结构的黏土稳定剂,并考察其防膨效果和长效性,通过XRD和SEM分别从微观和直观上对所研制产品防膨效果进行表征.产品A的防膨率为77.06%;冲洗11次后,膨胀率为28.70%;由XRD谱图可知其晶粒大而完整,层间距为1.309 nm.结果表明,自制产品A具有防止黏土矿物水化膨胀、控制黏土微粒分散运移等一系列优良性能.

油田用黏土稳定剂在黏土中的吸附及插层研究进展

综述了国内外油田常用黏土稳定剂在黏土中的吸附情况,分别介绍了无机类黏土稳定剂,阳离子表面活性剂和有机阳离子聚合物的吸附插层方式,以及在插层方式研究中可利用到的现代分析手段,评价了几种类型黏土稳定剂的优缺点,并对其前景做了展望。

压井液用有机胺黏土稳定剂的研制及评价

以二元醇、环氧氯化物及氨水为原料,合成出一种有机胺黏土稳定剂Pop-2.利用防膨性、抗温性、抗酸碱性、长效性、与无机盐复配、与压井液配伍性及岩心流动等试验对其综合性能进行了评价.该黏土稳定剂加量1％时,防膨率已达84.09％;在20 ～ 150℃、pH为2～12时,表现出良好的抗温能力和抗酸碱能力;抗洗率在90％以上,具有良好的持久性;与现场压井液具有良好的配伍性;同时,该有机胺压井液体系岩心污染后,渗透率恢复率达98％以上,具有较好的储层保护效果.

王庄油田蒸汽驱SL-2黏土稳定剂的应用

王庄油田蒸汽驱现场常用SL-2型黏土稳定剂进行防膨。通过不同浓度、温度系列筛选及岩心流动实验,对其性能进行了评价。确定了最佳应用质量分数为1.0%,注入体积0.75～1.0 PV时,SL-2防膨率83.0%,岩心渗透率保留率达87%以上,防膨有效期达50 PV。实验表明,SL-2防膨剂属耐温、高效型防膨剂,非常适合强水敏油藏开发使用。

阳离子聚合物黏土稳定剂的研制与室内研究

在室内通过对二甲胺和环氧氯丙烷进行缩合聚合反应,研制一种阳离子聚合物黏土稳定剂。通过相关实验评价性能。在20℃下,1%浓度的黏土稳定剂防膨率为87.2%。两次岩屑回收率均高于73%。24 h静态膨胀率小于27.5%。

黏土稳定剂NH-FB1在低渗透油藏注水井中的应用

针对高分子季铵盐类阳离子聚合物类黏土稳定剂在低渗透油藏应用中存在断面堵塞、注入困难的问题,研究开发了一种新型高效、适用于低渗透油藏注水开发的低分子聚合物类黏土稳定剂NH-FB1,并评价了其防膨性能、抗温性能、耐冲刷性能以及低渗透油藏岩心的注入性能。评价结果表明:NH-FB1黏土稳定剂的防膨效果好、持久性强,高温下与缓蚀剂KD-26的配伍性好,具有良好的协同效果;耐水洗率达到92.3%,耐温达到300℃;在低渗透地层中注入性能好、分子通过能力强、注入过程无伤害。NH-FB1在江苏油田低渗透油藏天95断块的注水防膨井中进行了现场应用试验,取得了良好的防膨效果,对应油井出油效果明显。

优选黏土稳定剂的室内实验研究

选取大庆油田某A组储层的天然岩心,气测渗透率分别为0.274μm2、0.442μm2和0.766μm2,针对中低渗透储层黏土含量较高的实际情况,为优选适用于该储层注水开发的黏土稳定剂,进行了液体(聚季铵盐黏土稳定剂DNT-014)、固体(QY-138)和复配盐黏稳剂(A储层强水敏型配伍液)3种黏土稳定剂的膨胀率测定实验、岩心伤害率实验和对比驱替实验。结果表明:A组储层3种不同渗透率的天然岩心,分别加入液体、固体和复配盐3种黏稳剂后,其膨胀率在1.13%～1.22%,但只有液体黏稳剂DNT-014的加入,3种岩心均不产生颗粒。黏稳剂DNT-014和QY-138的加入,对岩心渗透率伤害较小,最高伤害率分别为13.4%和19.17%;加入复配盐黏稳剂后,对岩心渗透率伤害最大,最高伤害率达32.48%。DNT-014的加入,对储层黏土矿物的膨胀和运移起到防控作用,与储层配伍性最好,对渗透率伤害最小,且达到一定注入倍数后,伤害率不再增长。针对A组储层,注水开发中应优选液体黏稳剂DNT-014。