乳化沥青提高原油采收率研究进展

乳化沥青具有注入性能好、封堵强度高等优点,作为一种选择性堵剂在油田提高采收率领域比其他化学剂体系更具应用潜力。本文总结了国内乳化沥青堵水体系的开发历程及现场选择性堵水的应用效果。通过调研近年来国内外文献,概述了乳化沥青堵水的作用机理,一种是作为乳液的作用机理,主要是乳液颗粒被变形捕获产生贾敏效应和乳液液滴的机械滞留使水的流动阻力增大;另一种是其分散相也就是乳液破乳后沥青的作用机理,主要是沥青黏附在岩壁上起到的堵水作用。同时,总结了乳化沥青稳定的主要影响因素,包括温度、水相中的电解质浓度和pH值以及分散相中的沥青质,并且论述了各因素影响乳化沥青稳定性的作用机理。最后,详细叙述了乳化沥青应用于油田调剖堵水领域的最新研究进展,研究表明乳化沥青不仅具有优异的封堵效果,还具有独特的封堵选择性。此外,乳化沥青还能与CO_(2)吞吐、泡沫调驱组成复合增产技术进行现场应用,并且指出了乳化沥青应用于调剖堵水领域存在的问题与未来展望。

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。

非均质油藏堵水强化颗粒凝胶聚合物的合成及性能评价

在油田开发中,颗粒凝胶可用于堵水,以控制含水和封堵高渗层窜流,从而提高采收率。研究了纳米蒙脱土(Na-MMT)黏土在增强预成型颗粒凝胶(R-PPGs)中的强化作用。以丙烯酰胺为单体、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、过硫酸钾(KPS)为还原剂、纳米Na-MMT为强化材料,合成了R-PPGs。采用X射线衍射、核磁共振、场发射扫描电镜和能量色散X射线能谱对合成的R-PPG进行了物理和化学表征。研究结果表明:Na-MMT黏土的平均粒径约为(368±20)nm,纳米黏土对PPG的基体有强化效果,δ=179.90和δ=41.89处始观察到2个峰对应酰胺基的羰基和脂肪族基团。纳米黏土强化PPG中有致密网状结构,其热稳定性较好。

气井化学控水研究进展与挑战及对策探析

目前,中国已开发气田80%以上产水,严重影响气井产能。化学控水是提高产水气藏采收率的重要手段。综述了国内外常用气井化学控水材料,讨论了控水机理及适应性。结果表明,聚合物及聚合物凝胶通过阻力效应、惯性效应、润滑效应等实现不成比例气水渗透率降低(Disproportionate Permeability Reduction,DPR),其中,聚合物类堵剂适用于中高孔渗储层,通过“预处理液+改性聚合物”提高其环境适应性;聚合物凝胶适用于高温高矿化度、裂缝性产水气藏;相渗调节剂通过润湿性改变实现DPR,适用于低渗、致密、高产水气藏,不适用于裂缝性气藏;功能流体(纳米流体、微乳液体系等)多针对特定储层(如凝析气藏)条件设计,通过润湿性改变实现DPR;泡沫凝胶通过贾敏效应、分流作用实现DPR,适用于强非均质性和裂缝性气藏。同时,分析了气井控水面临的挑战,并进一步提出了根据水来源制定不同控水策略、研制分离膜控水新材料、预处理液改造储层环境和适度产水与控水一体化等6个气井控水策略及研究方向。研究成果可为气井控水实践提供指导。

高孔高渗油藏无机堵水剂适应性及注入参数研究

目的针对海上高孔高渗油藏油水关系矛盾突出的问题,展开了延迟成胶弹性硅酸凝胶堵水剂(6%(w)水玻璃+0.85%(w)三元弱酸一铵GL-1+0.1%(w)正电胶)的适应性及注入参数研究。方法采用目测法考查了堵水剂的成胶性能和长期稳定性能;采用填砂管实验对堵水剂的注入性、封堵性、耐冲刷性和渗透率选择性进行评价,并对注入量、作用位置和注入速度进行优化。结果适应性评价结果表明:堵水剂从A级强度到E级强度的成胶时间为72 h,最终凝胶强度可达I级,满足现场施工要求;堵水剂具有良好的注入性,最高注入压力仅为0.72 MPa;堵水剂具有良好的渗透率选择性、封堵性和耐冲刷性,能够优先进入高渗窜流通道,成胶后对高渗窜流通道的封堵率均高于96%,突破压力梯度均高于4.46 MPa/m,在50 PV回注水的高强度冲刷下,封堵率仅下降2.31%;堵水剂具有良好的长期稳定性能,在65℃下老化180天,脱水率仅为2.61%。注入参数研究结果表明:堵水剂最佳注入量为0.8 PV,最佳注入流量为3 mL/min,最佳作用位置为填砂管中部;在最佳注入参数下,封堵率可达98.03%。结论延迟成胶弹性硅酸凝胶堵水剂可用于高孔高渗油藏堵水。

改性聚乙醇酸暂堵剂研发及其在河南油田的应用

酸溶性暂堵剂对地层伤害较大,解堵较麻烦,油溶性暂堵剂不适合高含水的油层;河南油田低渗透油藏地层温度为50~120℃,注水驱油见水快,常规水溶性聚乙醇酸暂堵剂和聚乳酸暂堵剂水解温度大于80℃,不能完全满足低渗透油藏暂堵压裂的需求。结合颗粒类水溶性聚乙醇酸暂堵剂和聚乳酸暂堵剂的特性和暂堵原理,采用催化剂和抑制剂使聚乙醇酸和聚乳酸发生酯化反应,生成聚乙醇酸和聚乳酸融合物,再加入成核剂及结晶促进剂,可得到改性聚乙醇酸暂堵剂。经测试,改性聚乙醇酸暂堵剂在50~120℃温度下具有常规聚乙醇酸暂堵剂的溶解性能和暂堵强度;当改性聚乙醇酸暂堵剂的总用量占比达到18%、粗粒径与细粒径质量配比接近1:1时,其封堵强度大于40 MPa,暂堵性能良好。现场试验7井次,加入改性聚乙醇酸暂堵剂后,单井施工压力最高增加了6.1 MPa,日增油5.3 t,取得了明显的增油效果。

鄂尔多斯盆地低渗透油田注水井化学调剖体系研究

为解决高温、高pH和高盐度条件下交联聚合物凝胶不稳定的问题,使用过硫酸钾作为引发剂,通过自由基聚合合成了聚(丙烯酰胺)接枝黄原胶共聚物。采用六亚甲基四胺(HMTA)和对苯二酚(HQ)组成交联剂进行交联。为了评估凝胶化行为,进行了流变学实验和瓶测实验。结果表明:接枝共聚物凝胶的导流能力优于商业上常用的聚丙烯酰胺凝胶。随着交联剂和接枝共聚物质量浓度的增加,凝胶形成时间减少,凝胶强度增加。因此,该堵水凝胶在改善老化油田、处理高油田异质性方面具有良好的应用前景,有助于提高油田的采收率。

海上某盆地胶结型防漏堵漏钻井液技术

分析了我国海上某盆地地质特征和历史井漏情况,明确了该盆地钻井防漏堵漏难点:地层裂缝发育且存在微米级至毫米级的多尺度裂缝,甚至裂缝和孔、洞并存,导致堵漏材料选配难、一次堵漏成功率低;地层发育大段风化壳、部分地层破碎严重、钻井中裂缝极易二次发育等,导致恶性漏失甚至失返性漏失等复杂情况。针对上述难点,以聚乙烯醇、聚丙烯酸以及含邻苯二酚结构的有机物为原料,合成了一种胶结型堵漏剂BFD-1。实验结果表明,人造疏松岩心在加有4%BFD-1的水溶液中浸泡后,岩心抗压强度提高率达19.34%。以BFD-1为核心,复配现场常用堵漏材料,构建了适用于不同尺寸范围漏失通道的防漏堵漏钻井液体系,具良好的防漏堵漏性、胶结性,并可有效阻止压力传递。研究成果可为该地区钻井井漏防治提供有力技术支撑。

低渗透油田微生物堵剂的多尺度封堵性能

封堵低渗透油藏的多尺度水窜通道是提升这类油藏水驱开发效果的关键,开发了一种内源微生物堵剂,优化了其菌种发酵营养液配方,并基于室内静态实验表征了其基础物性,最后通过岩心动态实验评价了其封堵适应性。所优化的菌种发酵营养液配方为:1.0%~2.0%糖蜜+0.2%~1.0%硝酸钠+0.5%~2.0%磷酸二氢钾+0.2%~1.0%磷酸氢二钠+0.1%~0.5%硫酸铵+0.01%~0.1%工业酵母膏+0.01%~0.03%硫酸铁+0.01%~0.03%硫酸锰。在营养液中培养4 d后,微生物趋于稳定,形成的分散颗粒呈正态分布,粒径集中在40~160μm之间,粒度中值在90μm左右,且具有良好的抗剪切性、耐盐性及稳定性。初始态的微生物调堵剂能顺利进入低渗透岩心、非均质岩心和裂缝性岩心。进入岩心后,微生物基于其自生长特性与孔隙及裂缝介质匹配,对渗透率为5×10^(-3)μm^(2)的岩心的封堵率达到80%;对渗透率为5×10^(-3)/100×10^(-3)μm^(2)的非均质岩心的封堵率达92%;对渗透率为5×10^(-3)/300×10^(-3)μm^(2)的非均质岩心的封堵率达95%。微生物堵剂对开度为30μm的裂缝性岩心的封堵率达84%;对开度为80μm的裂缝性岩心的封堵率接近90%。微生物堵剂既可以封堵不同尺度的多孔介质水窜通道,又可以封堵不同尺度的微裂缝水窜通道,具备封堵低渗透油田多尺度水窜通道的潜力。

用于稠油热采井的耐温凝胶堵剂研制与评价——以春光油田为例

针对河南春光油田稠油热采水平井水窜严重的问题,通过耐高温凝胶堵剂配方研究及性能评价,配套双封定位封堵工艺,实现了水平井不同水窜位置的有效封堵。所研制的耐高温凝胶堵剂,具有耐温耐盐性能好和封堵强度高的特点,耐盐1.00×10^(5)mg/L,耐温达到350℃,高温60 h后突破真空度仍保持在0.065 MPa以上,现场实施后有效延缓了稠油水平井水窜速度,改善了稠油热采水平井开发效果。

改性二氧化硅封堵剂的制备及性能评价

为了降低水基钻井液滤液对储层的扰动,以丙烯酰胺、苯乙烯、乙烯基三甲氧基硅烷对纳米SiO_(2)进行表面改性,将柔性链聚合物接枝在纳米刚性SiO_(2)粒子表面,形成一种新型的有机-无机复合封堵剂。实验结果发现:该封堵剂提高了泥饼的致密性和封堵性能,并对岩心孔隙进行了有效封堵,有效抑制岩屑水化现象,为水基钻井液在低渗-致密储层开发过程中的应用提供技术支持。

超深基坑岩溶超大突涌水封堵抢险治理技术

在岩溶地区开挖超深基坑,当岩溶埋深较小且地下水较丰富时,基坑易发生底部突水、涌泥、涌砂等险情,严重时可造成基坑坍塌,直接影响周边环境安全。在地质条件复杂、岩溶发育、突涌水量大且险情紧急的情况下,外围帷幕注浆结合内部突涌水点反压封堵的常规封堵抢险方法见效慢、耗时久、成本高,突涌水无法快速封堵,险情无法快速排除。为此结合广州市综合交通枢纽地铁车站35m深基坑底部岩溶发生1000m3/h超大突涌水抢险工程,采用双液浆2层囊袋式内封堵注浆技术,在基坑内对突涌水点直接进行钻孔注浆封堵,利用囊袋保证双液浆可快速凝固,第1层囊袋封堵钻孔和涌水点,第2层囊袋封堵钻孔旁的岩溶孔洞、裂缝等,上下层囊袋互相补充,并对溶洞底进行双液注浆堵漏,防止浆液流失。工程实践表明,治理大涌水量、高水压的基坑岩溶突涌水时,双液浆2层囊袋式内封堵注浆技术具有易操作、直接、快捷、针对性强的特点,可实现快速有效注浆、快速抢险的目的。

地铁堵漏用吸水树脂复配研究

在调研地铁渗漏现状、治理方法及堵漏材料的基础上,开展了堵漏用吸水树脂复配实验研究,提出了一种基于吸水树脂的深、中、浅复合止水方法,为地铁堵漏提供了新思路。将吸水树脂与常用堵漏材料丙烯酸盐复配,测试凝胶时间、微观结构和干湿循环条件下的稳定性。结果表明:添加吸水树脂可以大幅缩短丙烯酸盐的凝胶时间,显著提高堵漏效果;吸收树脂的目数越大(即颗粒越小),凝胶时间越短,且吸水树脂颗粒能更好地被丙烯酸盐凝胶体包裹,复合凝胶材料无微细裂纹,进一步增强了阻水性能。同时,提出吸水树脂用于地铁堵漏的双通道灌浆泵施工工艺,一个通道以液体形式输送丙烯酸盐,另一个通道以压缩空气为介质输送吸水树脂,在双通道末端混合进入裂缝,以此将复配凝胶材料用于动水条件下深层裂缝的渗漏水治理。

堵水调剖在低效水驱油藏中的发展与应用

目前油田存在含水较高的现象,为了保障石油开发开采能力,加快对油田化学堵水调剖技术的研究十分重要。首先调研了国内油田应用的堵水调剖技术与各类堵水调剖剂的性能、作用机理研究以及在油田的应用现状,重点介绍了化学堵水调剖剂,然后进行实际应用。通过油藏的地质特征、高渗透层的窜流特征,开展井组筛选标准、堵剂优选、方案优化的深入研究,在现场试验取得良好增油效果,能够有效提高水驱控制程度和采出程度,为低效注水开发区块提供了重要的借鉴意义。

渤南油田罗36块减缓自然递减治理对策研究

罗36块位于渤南油田十区,为四周被断层夹持的小型狭长断块。面对罗36块裂缝发育,注水易窜与能量低的矛盾,在沙四段原油性质较差,油稠、凝固点高的影响下,自然递减率逐年上升,成为困扰罗36块可持续发展的主要因素。自然递减率越大,老井产量下降速度越快,直接影响到各项开发指标及经济效益。确定储层非均质性强和原油粘度高是影响单井减产的两大主因。针对此两类问题,制定治理对策,通过堵水调驱、挤入降粘剂等一系列调整治理,罗36块自然递减率呈现向好趋势,自然递减率由8.58%降低为3.1%,开发指标得到提升,储量得以有效动用。

西南地区急倾斜薄煤层充水采空区地面注浆堵水工艺研究及应用

针对金沙水电站蓄水区南岸的相关煤矿采空区的治理,选择帷幕注浆堵水为治理方案。通过钻孔将水泥浆充填采空区及其上部裂隙,切断金沙江与矿井之间的径流通道,其中帷幕孔注浆采用水泥-水玻璃双液浆注浆工艺,一般注浆孔采用水泥浆单液注浆工艺。室内凝结时间检测试验的结果中,水泥浆的终凝时间随着水灰比的增大而逐渐从500 s以上下降到20 s左右,根据试验结果确定了合适的水泥浆配比。注浆堵水质量检测得到4组水泥芯体的采空区无侧限抗压强度均值分别为1.21、1.21、1.36、1.29 MPa,注浆段波速值为365~384m/s。抗压强度大于1 MPa,横波波速大于350 m/s,表明注浆堵水工艺实施后的质量评价结果整体满足要求,具有可行性与实用性。

高分子纳米复合材料在水基钻井液中的研究进展

传统高分子聚合物材料难以满足日益复杂的井下环境要求,而无机纳米材料又存在分散性不足的缺陷,将纳米材料接枝到聚合物链上或将聚合物嵌入纳米材料中形成高分子纳米复合材料,可发挥两种材料的协同增效作用,进而提升水基钻井液的综合性能。文章介绍了高分子纳米复合材料在改善水基钻井液流变性、优化封堵降滤失性、增强封堵防塌性方面的应用,总结了其作用效果及作用机理。高分子纳米复合材料改善钻井液流变性的机理包括聚合物增强固体纳米颗粒在钻井液中的分散性、增加流体层间内摩擦力、通过聚合物与黏土颗粒之间的氢键和静电相互作用形成空间网络结构等。优化钻井液封堵降滤失性的机理包括利用无机纳米材料对微孔进行封堵,形成致密的泥饼,利用聚合物的强吸附性和两亲性,在泥饼表面形成疏水膜等。增强钻井液封堵防塌作用的机理包括纳米颗粒桥接和堵塞页岩纳米孔隙,形成致密屏障,阻止水分子侵入页岩;聚合物链上的多功能基团在黏土表面形成竞争吸附,降低黏土对水分子的吸附;成熟聚胺类聚合物的氨基嵌入和阳离子压缩双电层的综合作用,强化页岩水化抑制性能。提出了高分子纳米复合材料面临的挑战,如大规模生产过程中无机纳米颗粒在聚合物基质中可能出现的分散不均匀问题。最后,从降磨减阻、储层保护和可持续性3个方面对高分子纳米复合材料的研究方向进行了展望。

矿用聚氨酯/水玻璃堵水复合材料的制备及研究

随着煤矿开采力度加大,突水、动水等灾害严重影响施工人员的安全,注浆堵水材料发挥着重要的作用。采用水玻璃对聚氨酯改性,制备合成聚氨酯/水玻璃(PU/WG)复合注浆材料。探究催化剂[二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、二甲基苄胺(BDMA)、二甲胺基乙氧基乙醇(DMAEE)]对复合材料固化时间和最高反应温度的影响,得到其最佳配方为DBTDL∶BDMA=1∶1(总含量为0.2%)。同时,通过力学性能、最高反应温度等参数探究不同水玻璃模数对PU/WG复合材料的影响,得到水玻璃模数为2.31的效果最好,并对其进行抗老化性能、水质影响、渗透系数等测试,结果表明其均符合最新行业安全标准AQ/T 1087—2020《煤矿堵水用高分子材料》,PU/WG复合材料在煤矿堵水方面有潜在应用前景。

基于生态保护的强富水区山岭隧道地下水限排研究

山岭隧道穿过强富水区时,常因排水方法不当导致隧道上部及周边地层含水量大幅降低,对隧道周边生态环境造成不利影响。本文依托古兜山隧道工程,开展基于生态保护的堵水限排的技术研究,采用计算疏干漏斗体积的方式,依据裘布依模型、泰斯公式计算隧道的涌水量,同时对补水量进行估算,提出适用于富水区隧道地下水的允许排放量。

软弱局部透水地层注浆止水盾尾刷更换技术

在城市轨道交通建设中,由于长距离、小半径盾构掘进情况越来越多,导致盾尾刷因长时间受力或受力不均而磨损,降低或失去密封性,需对其及时进行更换。本研究以苏州轨道交通8号线虎殿路站—虎丘湿地公园站出入场线区间更换盾尾刷为背景,基于盾尾刷更换各种止水方式比选分析,结合该工程位于软弱局部透水地层特点,提出并实施了一种多方式注浆止水的盾尾刷更换方法。即在软弱局部透水地层中,通过在盾尾注入聚氨酯、惰性浆液、双浆液,以及通过盾体径向注入惰性浆液,对盾尾前后地下水进行有效封堵,再通过拆卸一环管片进行第一道盾尾刷的拆卸与更换,更换期间实测表明地表累积沉降与日沉降均满足控制要求,注浆加固后打开观测孔止水效果良好,仅耗时14 d便恢复掘进。本研究提出的软弱局部透水地层注浆止水的盾尾刷更换成套工艺与方法取得很好的实施效果,可为今后类似工程提供参考。