新型合成聚合物超高温压裂液体系

松辽盆地深层火山岩储层埋深大于5 000 m,储层温度高达180℃,需要开发一种能应用于超高温(180℃以上)储层的新型低伤害压裂液。在室内合成交联剂AC-12的基础上,通过优化压裂液添加剂的用量,研发了新型的合成聚合物压裂液配方。室内实验表明,合成聚合物压裂液在180℃下具有很好的耐温耐剪切性能,在180℃、170 s-1剪切120 min后,压裂液黏度在100 mPa.s以上。通过将剪切速率由170 s-1增加到1 000 s-1、2 000 s-1,再降到170 s-1,模拟压裂液在泵入过程中管路高剪切和裂缝低剪切的黏度变化情况,得到该配方高剪切下的黏度恢复能力强,进入裂缝后有足够的黏度使支撑剂全悬浮,该压裂液具有高剪切下的黏度恢复性能。同时,合成聚合物压裂液容易破胶,破胶液黏度低,残渣含量少,可以在高温深井使用。

高温高盐油藏低化学交联疏水缔合聚合物成胶前溶液性能研究

针对高温高盐、低渗透油藏条件下凝胶强度、长期稳定性和大剂量注入能力之间的矛盾,提出了采用疏水缔合聚合物为主剂,物理"交联"和化学交联相结合的技术思路。提出了高温高盐、低渗透油藏条件下凝胶成胶前溶液应具备的性能要求,并且针对新疆石南4油藏条件,对以疏水缔合聚合物AP-P4为主剂的成胶前溶液进行了性能评价,试验表明,该溶液具有耐温抗盐、抗剪切、抗地层水冲稀、注入压力低的特点。

水溶性酚醛树脂作为水基聚合物凝胶交联剂的研究

用由苯酚和甲醛合成的水溶性酚醛树脂作两性离子聚丙烯酰胺的交联剂 ,得到了性能良好的水基凝胶并成功地应用于沈阳油田的深部调剖。本文报道了水溶性酚醛树脂的两步催化合成工艺 ,确定了原料配比、反应温度、反应时间等合成条件 ,考察了水溶性酚醛树脂的稳定性 ,简要介绍了形成的凝胶物性以及调剖效果。

制备聚合物冻胶用有机铬和有机铬铝交联剂组成研究

为了改善制备聚合物冻胶堵水调剖剂用的延缓作用有机铬交联剂的性能 ,合成了多种有机铬和有机铬铝交联剂 ,讨论了配方因素和操作条件的影响 ,考察了这些交联剂与HPAM (日本三菱公司的MO40 0 0 )形成冻胶的过程和冻胶强度 (粘度 )。成胶溶液中HPAM浓度 40 0 0mg/L ,Cr3 + 或Cr3 + +Al3 + 浓度 1.5mmol/L ,NaCl浓度 80 0 0mg/L ,pH≈ 6 ,室温成胶。实验研究结果如下 :①在单配体体系中 ,乳酸铬的延缓交联效果优于丙酸铬 ;②在双配体体系中 ,乳酸 /丙二酸铬的延缓交联作用优于乳酸 /丙酸铬 ;③加入乙二醇的三配体体系乳酸 /丙酸 /乙酸铬可使交联时间延迟 48小时以上 ;④Cr3 + 、Al3 + 摩尔比范围适当的乳酸 /丙二酸 /乙酸铬铝具有良好的延迟交联作用 ,可在很宽的 pH范围使用 ;⑤亚硝酸钠作为重铬酸钾还原剂的使用效果优于硫脲和亚硫酸钠 ,使用应过量 ;⑥有机酸、Cr理论摩尔比为 3∶1,实际摩尔比至少为 4∶1,计入调节 pH的廉价酸如乙酸时至少为 11∶1;⑦加入草酸盐离子可防止生成的HPAM /Cr3 + 冻胶发生失水收缩。

含油污泥疏水缔合聚合物调剖剂研究

对含油污泥掺入聚合物交联凝胶调剖剂的可能性进行了实验研究。含油污泥取自靖安油田污水处理站,含泥41.9%,含油33.5%,含水18.7%,含杂质5.9%,粒径峰值70μm,80%分布在20～200μm,用石灰粉调pH至中性。将质量分数为5%的含油污泥与1～3g/L的疏水缔合聚合物AP-P4溶液混合,加入杀菌剂和交联剂,在60℃下观察,加量10～200mg/L的醋酸铬不能使体系成胶。使用乌洛托品+苯酚+间苯二酚为交联剂,加入一种稳定剂和杀菌剂,在60℃下形成的聚合物凝胶黏度随AP-P4浓度增大而增大(0.723～49.9Pa.s),但均低于不含污泥的体系。在60℃、60天老化过程中,低AP-P4浓度(1.0,1.5g/L)含污泥凝胶黏度下降快,保留值低且发生失水收缩,较高AP-P4浓度(2.0,2.5,3.0g/L)时凝胶耐热性较好。水测渗透率为1.235～0.561μm2、长30cm的石英砂充填岩心,注入0.3PVAP-P4浓度2.0g/L的含污泥成胶体系并在60℃成胶后,封堵率超95%,水突破压力≥7.35MPa。

一种新型低伤害合成聚合物冻胶压裂液体系

报道了题示压裂液体系的性能.合成聚合物稠化剂FA-200不含水不溶物,水溶液呈中性,被能造成酸性环境(pH值4～6)的交联剂AC-12交联而形成冻胶.依次增加稠化剂用量(0.25%～0.6%)和交联剂用量(0.5%～0.8%),加入1.0%乳化剂和1.0%助排剂,得到了适用温度为50℃、80℃、100℃、120℃、140℃的5个配方,在相应温度下剪切50～90 min保留粘度大于150、88、98、94、53 mPa·s,在变剪切之后粘度能恢复.该体系破胶剂为过硫酸铵,其加量随温度升高而减少,破胶彻底,破胶液粘度低.0.5%稠化剂压裂液破胶后残渣含量为125.6 mg/L.该体系压裂液特别适用于碱敏性地层和CO2泡沫压裂.图5表2参2.

堵剂聚乙烯亚胺冻胶成冻影响因素研究

研究了聚乙烯亚胺（PEI）交联的聚合物强冻胶（强凝胶）的成冻性能。成冻液用4．0g／LNaCl盐水配制。组分选择结果如下：从冻胶90℃、2个月稳定性考虑，在4种聚合物中，M=8．0×10^6、HD=5％的HPAMDF800最好，M=1．5×10^4的PEIQL1001-C3好于M=3×10^3的QL-1001-C1。发表了DFS00／QL1001-C3体系在75℃、90℃、105℃下的成冻时间（形成G级凝胶的时间）等值图和突破真空度（冻胶强度）等值图，及1．5％／1．2％、1．2％／0．6％、0．9％／0．3％的DF800／QL-1001-C3体系在3个温度下的2项性能数据，表明PEI冻胶的成冻规律与一般冻胶相同，即聚合物、交联剂用量增大，成冻温度升高，则成冻时间缩短，成冻强度增大。pH值6～7时成冻时间较短。配液盐水中NaCl浓度由5．0g／L增至30g／L时，1．2％／0．6％体系成冻时间延长，成冻强度下降。碳酸钙、石英砂对该体系的成冻性能无影响。PEI毒性小，推荐该体系用于海上油田堵水调剖。图8表4参7。

调驱用RSP3抗盐聚合物弱凝胶研制

目前使用的调驱用弱凝胶抗盐性差。分析了常用或推荐的改善弱凝胶调驱体系抗盐性的措施 ,包括清水预冲洗地层 ,使用钙镁离子络合剂 ,使用有机交联剂 ,使用粘土胶液和无机凝胶 ,认为均不能令人满意。合成了RSP系列抗盐聚合物 (类梳状聚合物 ) ,用中等分子量 ( 9.5× 1 0 6 )、低水解度 ( 1 0 % )的一种抗盐聚合物RSP3和有机铬交联剂CL 2配制了弱凝胶 ,并与几种常用HPAM进行了比较 ,结果如下。用模拟长庆油田高矿化度、高钙镁含量地层水 ( 2 .3 %NaCl+ 1 .7%CaCl2 溶液 )配制的 0 .3 %RSP3溶液的粘度 ,在 3 0℃下为 3 7.5mPa·s,65℃下为 2 3 .0mPa·s,在 65℃下放置 2 4小时后为 2 0 .5mPa·s,均较相同条件下 4种HPAM同浓度溶液粘度高约 1倍。用该模拟地层水配制的 0 .2 5%RSP3 /CL 2凝胶属于中等变形不流动凝胶 ,在 51℃、60℃放置 60天以上不析水、不破解 ,而 3种HPAM的 0 .3 %凝胶在热老化过程中或发生析水 ,或破解 ,或强度下降。用人工海水 ( 3 %NaCl+ 0 .3 %CaCl2 溶液 )配制的RSP3溶液 (和弱凝胶 )性能更好。

用作延缓交联剂的多重乳液热稳定性研究

拟用作聚合物水基凝胶延缓交联剂的多重乳液按下述方法制备:1.5%醋酸铬水溶液与加入3%油包水乳化剂的柴油按体积比70∶30混合,制成W1/O乳液,后者与加有1%水包油乳化剂的矿化度32 g/L的模拟地层水按体积比70∶30混合,制成(W1/O)/W2多重乳液。用电导率法测定乳液静置30天析出水相中醋酸铬含量并计算乳液破裂率,结果表明多重乳液的稳定性远小于相应的W1/O乳液,使用油包水乳化剂T161(HLB值3.8)和水包油乳化剂Tween20(16.7)的多重乳液的稳定性好于使用Span80(4.3)和Tween20的多重乳液,30℃、50℃、70℃破裂率分别为11.5%,17.8%,28.0%和21.0%,56.0%,67.3%。加入T161的柴油与模拟地层水之间的界面剪切粘度ηs大于加入Span80时的相应值,表面活性剂加量0.3%时,30℃,50℃,70℃下60 minηs值(mN.s/m)分别为0.112,0.100,0.096和0.0442,0.0349,0.0257。在水相中加入0.02%和0.10%Tween20使加入3.0%T161的柴油与模拟地层水之间30℃、60 minηs值降低14.3%和27.3%,油包水乳化剂为Span80时则降低34.9%和65.4%。用T161/Tween20制备的多重乳液稳定性较好的原因,是油水界面的T161分子不易被Tween20分子顶替。图9表3参9。

新型疏水缔合聚合物压裂液的流变性能研究

以丙烯酰胺、丙烯酸钠等为原料,采用溶液聚合法制备了新型疏水缔合聚合物增稠剂(SRFG-1),进而合成了一种不含金属元素的低分子化合物交联剂(SRFC-1);以自制增稠剂和交联剂为主剂,配制了一种新型疏水缔合压裂液体系。考察了自制增稠剂质量分数、自制交联剂质量分数、KCl质量分数、温度和溶胀时间对表观黏度的影响。结果表明:在120℃,170s-1条件下,自制增稠剂最佳质量分数为0.5%,自制交联剂最佳质量分数为0.1%,KCl质量分数为1%,溶胀时间为0.5h。自制的压裂液流变性能好于市售两种聚合物压裂液。

交联聚合物溶液深部调剖矿场试验

本文介绍了聚丙烯酰胺 /柠檬酸铝交联聚合物溶液深部调剖矿场试验。结果表明 ,低浓度的交联聚合物溶液可堵塞水驱形成的水通道 ,使驱替液进入含油层 ,提高注水井注入压力 ;交联聚合物溶液进入高渗层可产生微观溶液流改向作用 ,具有调剖、驱油功能 ,能增加生产井的产油量 ,降低产液量和含水率 ;交联聚合物溶液可不断向地层深部推进 ,起到深部调剖、液流改向作用 ;通过调整聚合物浓度、注入方式可控制注入压力、改善驱油效果 ,提高原油采收率。

高强度复合凝胶选堵剂CY-98结构与性能研究

本文介绍的高强度堵水剂CY 98,是针对中原油田高温高盐和高含水油藏的选择性堵水开发的 ,它是由水玻璃与改性树脂交联的聚合物形成的复合凝胶 ,其强度和弹性都比交联聚合物凝胶有很大提高 ,在两口油井的堵水作业中获得了良好的应用效果。本文报道CY 98的配方原理、基本组成、凝胶形态结构及堵剂的物化性能 :堵剂溶液流变性能、成胶条件、凝胶稳定性及凝胶动态力学性能。

一种耐温抗盐的交联聚合物调驱体系

题示可用于高温高盐油藏的调驱体系由聚合物HPAMAX-73、含Cr3+≥4.5g/dL的羧酸铬交联剂XL-Ⅲ及添加剂组成。通过组分用量筛选确定AX-73用量为1700mg/L,XL-Ⅲ用量为42mg/L,配液用水为含钙镁离子1512mg/L、矿化度8.0×104mg/L的盐水。该体系在80℃静置3天生成的弱凝胶,粘度η*(80℃,0.422Hz)超过200mPa.s,为1700mg/LAX-73溶液粘度ηp(80℃,7s-1)的17倍多。该体系在10~80℃范围的交联速度随温度升高而增大,在45~80℃范围成胶时间小于10小时。矿化度在4.0×104~8.0×104mg/L范围时,生成的弱凝胶粘度随矿化度减小而增大。在储层油砂存在下由于一部分聚合物和交联剂被吸附,该体系生成的弱凝胶的粘度有所下降。该体系在80℃反应3天生成的弱凝胶经受1~5min剪切后,粘度下降48.0%~68.8%,在80℃静置时粘度逐渐恢复,180小时后恢复率为84.2%~72.3%。在80℃、氮气保持下生成的弱凝胶,在相同条件下老化90天后,粘度保持率高达73.0%,保留的粘度值为150mPa.s。图3表5参1。

水平井化学堵水配套药剂研究

针对水平井化学堵水需要,研发了3种化学剂。一是化学环空封隔材料,由可溶性淀粉、丙烯酸、交联剂、淀粉酶、引发剂等在水溶液中聚合而成,讨论了合成条件。35%、45%的反应混合物1PV注入填砂管,在60℃聚合48或24小时,水测突破压力梯度>30MPa/m。聚合产物有弹性,在水中发生溶胀、降解和溶解,最终产物包括未溶解、部分溶解的淀粉、多糖、短链聚丙烯酸等,固体物粒径<100μm,降解96小时后黏度4mPa·s,降解时间随温度升高(3585℃)而减小(从约100小时到约20小时)。二是聚合物铬凝胶,聚合物为北京恒聚的耐温抗盐聚合物,无机铬交联剂中的还原剂亚硫酸盐为工业副产物,加有0.01%无机强还原剂。三是无机强造壁封堵剂,由G级油井水泥、硅灰、超细水泥、聚丙烯纤维组成,凝固时间38小时,抗压强度>12MPa。

堵水调剖用有机铬交联剂的微胶囊化研究

选择轻质碳酸钙作固化剂,加适量黏合剂(聚乙二醇溶液),将含Cr3+67%的胜利采油院有机铬交联剂(墨绿色液体)固化,按1∶1质量比将固化交联剂与成球促进剂(微晶纤维素)混合,加适量黏合剂,在挤出滚圆机上制成粒度1632目的素丸,再以乙基纤维素水分散体为包衣剂,在给定工艺条件下用流化床法制成覆膜有机铬交联剂。根据70℃下在水中的铬释放率曲线和聚合物-交联剂体系黏度发展曲线,确定覆膜后最佳热处理温度为60℃,包衣膜厚度(以素丸质量增加率表示)决定延缓交联时间,当素丸质量增加率由10%增大到40%时,实验成胶体系黏度增加到10Pa·s以上所需的时间由16h延长到32h,包衣膜厚度可按要求选择。使用微胶囊化的交联剂可使聚合物溶液成胶时间明显延后。

聚合物-多重乳液交联剂深部调剖体系研究

以醋酸铬水溶液为水内相,柴油为油相,T161为W/O乳化剂,T20为O/W乳化剂制备了具延缓交联作用、可用于深部调剖体系的W/O/W多重乳液交联剂。通过成冻时间和冻胶强度（冻胶突破真空度）测定,考察了多种因素对HPAM/多重乳液体系的影响。用矿化度4.16 g/L的桩西106井采出污水配制的HPAM/多重乳液体系,随聚合物用量（0.3%-0.7%）、多重乳液用量（0.2%-1.0%）、温度（65-85℃）增加,成冻时间缩短而冻胶强度增大,温度≥80℃时成冻时间过短,不能满足深部调剖的要求。用矿化度19.6 g/L的胜坨286井采出污水配制的HPAM/多重乳液体系,成冻时间和冻胶强度均大幅减小。在长20 cm、水测渗透率2.0-2.2μm2的填砂管内,该体系65℃下的封堵率随聚合物用量增大按二次曲线式增长,随多重乳液用量增大按线性增大,在实验条件下均大于80%。HPAM用量0.3%、0.4%、0.5%,多重乳液用量0.2%、0.4%的体系,65℃下的最短成冻时间不短于7 h。

FT－213两性离子聚合物凝胶调剖剂的研究与应用

介绍了两性离子聚合物ＦＴ－２１３、交联剂ＢＹ系列及基于此种聚合物和文联剂的凝胶型调剖剂，考察了配方筛选、凝胶化条件、封堵效果及其它性能评价，简介了现场施工配方、施工工艺及调剖效果。ＦＴ－２１３调剖剂具有地面粘度小、凝胶时间可调、耐盐性好、凝胶粘度大、封堵效率高的特，适用于井温４５－１２５℃的注水井调剖。

可降解纤维压裂液的破胶性能实验研究

所报道的可降解纤维为一种有机酸酯聚合物,可在高温下水解降解而释出酸,在压裂液中既具有降阻、防止支撑剂回流、降滤等纤维功能,又能促进破胶。加入该种纤维的模拟压裂液(不含增稠剂和破胶剂),在80℃和120℃下的pH值随时间延长而降低,降低幅度随温度升高和纤维加量增大(0～2.7g/L)而增大,纤维加量1.8g/L时,在80℃经过100h或在120℃经过30h,pH可降至5.5。有机硼交联0.45%HPG压裂液,加入过硫酸铵100或300mg/L并在100℃放置24h后,破胶残渣量为428或315mg/L,破胶液pH值为9.2或8.5,而加入可降解纤维1.8g/L的压裂液,破胶残渣量减至203或112mg/L,破胶液pH值降至4.5或3.7。以抗氧化剂稳定的有机硼交联0.45%HPG压裂液,120℃、1701/s黏度随剪切时间延长而下降,但剪切70min的黏度高于200mPa.s,可满足中等规模的加砂压裂,剪切105min后降低温度,则黏度迅速回升,出现返胶现象。只加入该种纤维而未加破胶剂的压裂液,破胶返排后可再利用。

新型海水高性能钻井液室内研究

通过研制有机胺抑制剂AMI和铝聚合物PAL,并筛选无生物毒性降滤失剂和润滑剂,研究出了新型的保护海洋环境的海水高性能钻井液。将该体系与聚合醇钻井液、烷基糖苷钻井液的各项性能进行了对比评价,结果表明,新型海水高性能钻井液除了有高性能水基钻井液优异的抑制防塌性能和储层保护能力外,还具有较低的生物毒性,能把钻井液对环境的影响降到最低,可满足海上快速、优质、环保钻井的需要。

中原油田疏水缔合聚合物凝胶调剖剂的矿场应用

题示调剖剂由疏水缔合聚合物AP-P4、可生成酚醛树脂的3种单体化合物及酸度调整荆组成，地下成胶，形成的凝胶在高温下长期稳定性良好。在地温80～90℃的中原文、卫、马油田26口注水井用含3．5g／LAP-P4的该调剖剂实施了调剖，报道了施工情况和结果。发表了16口井的施工数据：单井处理层数4-25，处理厚度9．8-51．9m，注入剂量920～1800m^3，平均1110m^3，处理半径4．6～13．3m，平均9．4m。利用1口井的施工压力曲线说明该剂成胶以前在地层内不断发生堵塞形成-破环-再形成过程。6口井取样黏度监测数据（mPa·s）表明，该剂初配时黏度8698-14898，泵前平均12283，泵后平均11069。井口平均9992，泵剪切损失9．9％，沿程损失9．7％。成胶时间20-40h，地面成胶黏度≥100000。调剖后恢复注水的22口井，平均单井注水量增加8m^3／d。注水压力上升2．8MPa，视吸水指数下降8．2m^3／d·MPa。给出了4口井调剖前后各层相对吸水量变化及堵死层、启动层数据。26口调剖井对应油井共38口，调剖后有30口井产量增加。图3表4参3。