Research and Advances of Silicate Plugging Agent in the Oilfields

The paper overviews the research and application of silicate plugging agent, according to the different mechanisms and application forms, the plugging agent is divided into silicate gel, silicate precipitation, silicate/polymer, silicate/surfactant, silicate gel/foam and so on. This paper chiefly introduces the conception, mechanism and development tendency of the different systems mentioned above. The development tendency manifests as fully utilize personal properties and cooperate with other plugging agents or technologies, including the study of reaction mechanism, combination of plugging agent, grasping water flood timing, developing deep profile control and water shutoff technology, combining with other measures (chemicals huff and puff), in order to play the role of such blocking agents, further enhance oil recovery.

聚合物凝胶堵漏剂配方及其在高原铁路超深水平孔中的应用进展

高原铁路横穿藏东南缘,区域岩性复杂多变,岩体强度以及完整程度差异极大,致使线路勘察异常艰难。在开展的超深水平定向孔钻探勘察中,孔内漏失、掉块严重,严重影响钻探进度。分析认为,漏失通道大,水泥浆、PAM+SZ803高分子堵漏剂等传统堵漏材料径向渗透力弱、凝结性差和提下钻时的抽汲作用等多因素,共同导致掉块卡钻、坍塌埋钻、漏失、钻孔弯曲等井下复杂现象发生。为解决水平孔超深部裂缝性漏失问题,利用聚合物凝胶自由交联作用机理,合成一种新型聚合物凝胶堵漏剂。通过实验测试配方中交联剂、延缓剂(GH-8)、羧甲基纤维素的含量以及温度对成胶黏度、成胶时间影响,当聚乙烯醇3%、硼砂2%,羧甲基纤维素0.3%、GH-80.6%,交联温度30~45℃时,成胶时间74~91 min,成胶黏度247400~254400 mPa·s,符合生产需求。承压封堵模拟实验研究表明,加入3%木屑后承压能力还可提高47%,漏失量减少30%以上。生产试验表明,本凝胶堵漏剂配方可有效解决裂缝性漏失问题,护壁效果明显,具有很好的推广应用前景。

聚合物凝胶堵漏材料在石油工程中的应用研究进展

石油勘探和开采过程中出现的井漏问题是影响井下安全和施工周期的主要因素之一。聚合物凝胶堵漏材料较常规堵漏材料相比具有相对突出的优势,阐释了聚合物凝胶堵漏材料的作用机理;综述了近年来聚合物凝胶堵漏材料的研究进展;总结了预交联型、延迟交联型、刺激响应聚合物凝胶堵漏材料的应用和研究现状。最后对聚合物凝胶堵漏材料的未来研究方向进行了展望。

国内外油田硅酸盐堵剂研究进展

综述了硅酸凝胶体系、硅酸盐沉淀体系、硅酸盐/聚合物复合体系、硅酸盐/表面活性剂复合体系和硅酸凝胶/泡沫复合体系,主要介绍了不同体系堵剂的概念、作用机理、发展现状及发展趋势。

抗高温的遇水膨胀型交联聚合物凝胶颗粒选择性堵水剂JAW

在交联剂存在下使丙烯酸钠、丙烯酰胺、季铵盐单体及抗高温单体进行引发共聚合，制得交联聚合物凝胶，机械破碎后在胶体磨中研磨至一定粒度，得到遇水膨胀型交联聚合物凝胶颗粒堵水剂ＪＡＷ。在室内对主要性能所作的评价表明，该堵水剂抗温性良好（≤１３０℃），堵水率高（＞９２％）而堵油率低（＜８％），具有良好的封堵选择性。

地下聚合交联成胶的耐酸耐高温凝胶堵剂

研制了用于注蒸汽油藏堵水酸化联合作业的两种地下聚合、交联、成胶的凝胶类堵剂。筛选出的最佳配方如下。①丙烯酰胺体系AM 1:5 0%AM+0 035%引发剂PP+0 02%苯酚+1 0%甲醛液+0 05%稳定剂SS;②疏水缔合共聚体系AM 2:AM 1+1 0%AA+0 06%阳离子疏水缔合单体NA。250℃下的成胶时间,AM 1约为12小时,AM 2约为25小时,可通过配方调整在4～38小时范围改变。生成的凝胶按Sydansk提出的目测相对强度等级为J级,即高刚性凝胶,可抗高温,在250℃至少15天内不变化。表面浸泡在土酸液中的凝胶在250℃下可稳定存在9～10天(15%HCl+5%HF)或16～17天(5%HCl+1%HF)。AM 1的耐温耐酸性好于AM 2;AM 2的耐高温性好于AM 1。在人造岩心中AM 2凝胶堵塞物的突破压力为85 3MPa/m。两种堵剂还可用于封堵蒸汽窜流及高温油藏堵水调剖。图1表1参4。

低渗透裂缝型油藏复合堵水剂研制与应用

针对低渗透裂缝型油藏堵水施工过程中堵水剂易沿裂缝向地层漏失这一问题,提出了复合堵水剂的堵水工艺。选定聚酰胺-胺树枝聚合物/有机酚醛交联体系进行配方优选,并研究与复配的预交联颗粒的性能。实验结果表明,由2000 mg/L聚合物、1500 mg/L乌洛托品、250 mg/L间苯二酚、1600 mg/L乙二酸、180 mg/L硫脲、200 mg/L氯化钴组成的凝胶体系的成胶强度为21600 mPa·s,稳定时间为103 d,与其复配的预交联颗粒在地层水中的膨胀倍数为15.7,且具有较好的抗盐性。0.3 PV(0.05 PV的浓度为2000 mg/L的预交联颗粒、0.2 PV浓度为2000 mg/L的聚合物凝胶体系和0.05 PV的浓度4000 mg/L的聚合物凝胶体系)的复合堵水剂对人工造缝岩心的封堵率高达97.25%以上,突破压力梯度最高达13.68 MPa/m,并且具有较好的调整产液剖面的能力。现场施工后施工井综合含水率下降了10.5%,取得了较好的堵水效果。

一种新型选择性堵水技术及其现场应用

采用分别以重铬酸盐+还原剂和有机铬酸盐为交联剂的两种聚合物铬冻胶为堵水剂,依据在温度75℃、矿化度19227 mg/L条件下测绘的成胶时间等值图和突破真空度(强度)等值图选择冻胶堵水剂配方,要求冻胶强度达到Sydansk相对强度代码H级.将不同成胶时间的冻胶设置在高渗透条带不同位置,实施油井选择性堵水.1966年投入注水开发的胜二区22N169井,地层温度70～75℃,地层水矿化度16～17 g/L,含Ca2++Mg2+ 385 mg/L,到2003年3月已被水淹,但数值模拟得到的剩余油饱和度分布表明该井仍有生产潜力.采用上述堵水技术从油套环空注入堵水剂585 m3,其中近井地带(半径3～6 m)64 m3,过渡地带(半径6～9 m) 107 m3,远井地带(9～16 m) 414 m3,使原油产量由1.3 t/d增至9.6 t/d,含水由96.9%降至36.0%,到2003年10月该井仍处于增产有效期.图6表1参6.

复合离子深度调剖剂的应用

油田常用的调剖剂在抗盐、抗剪切等方面存在一定缺陷 ,为此研究了一种深度调剖剂 .复合离子聚合物由具有阴、阳、非离子的单体三甲基单烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、丙烯酸共聚而成 ,相对分子质量约为 40 0万 ,阳离子摩尔分数为 18% .复合离子聚合物与六次甲基四胺微交联形成复合离子调剖剂 ,其最佳配方为 :复合离子聚合物的质量分数为0 .6 % ,六次甲基四胺的质量分数为 0 .4% ,pH值调节剂的质量分数为 0 .1% ,其余为自来水 ,养护温度为 45℃ .将配制的调剖剂用于大庆矿场 ,结果表明 :调剖后主力吸水层葡Ⅰ 2相对吸水率下降了 36 .4% ,与其相连通的 2口油井 ,调剖初期单井日增油为 5 .5t,含水率下降了 7.9% 。

高温油藏暂堵剂的制备与性能研究

针对现有油田暂堵剂耐盐性差、在高温地层条件下凝胶时间较短的问题,设计研发了以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、功能单体2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为主要原料,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,高温引发剂过氧化二异丙苯为引发体系,利用溶液聚合法合成了一种耐温耐盐性化学胶塞暂堵剂.研究了引发剂加量、交联剂加量、固含量以及增韧剂加量对聚合物凝胶的成胶时间、溶胀度及压缩强度的影响.结果表明:该体系的凝胶时间大于2,h,在矿化度为2.2×105,mg/L的模拟地层水中溶胀度可以达到9,g/g,压缩量为80%,条件下强度大于0.4,MPa,在330,℃下没有明显的热分解,适用于高温高盐油藏的堵漏工作.

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。

一种低温铬冻胶堵剂的研制

针对温度低于 50℃的砂岩油藏的调剖堵水 ,在室内研制了一种聚合物 /有机铬冻胶堵剂。该堵剂以超高分子量 ( 2 .4× 1 0 7)部分水解聚丙烯酰胺为主剂 ,以三氯化铬 /醋酸钠体系为交联剂 ,在 3 0— 50℃温度下能形成高强度的冻胶。室内配方研究结果如下 :HPAM用量 80 0— 2 50 0mg/L ,三氯化铬、醋酸钠摩尔比 4— 2 ,有机铬催化剂用量3 0 0— 50 0mg/L ,配制水矿化度 (NaCl含量 )≤ 2 0 0 0 0mg/L ;pH值 5— 9;成胶时间 5h— 7d ,可调 ;形成的冻胶粘度>50 0 0 0mPa·s;稳定性大于 1 80d。

地层内聚合丙烯酰胺凝胶堵水技术的改进

介绍了用亚硫酸盐作前置预处理液的丙烯酰胺甲叉双丙烯酰胺地层内聚合形成凝胶的新堵水方法以及该方法在封堵油井管外窜槽、松散地层出砂形成的鼠洞及出水层等方面的现场应用实例。使用该方法可减少堵剂用量，大大提高封堵成功率，封窜成功率为１００％。

耐温抗盐选择性堵水剂的合成及性能研究

为了得到耐温抗盐的凝胶堵水剂,采用丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、疏水单体和无机矿物填料———凹凸棒土,在乳液聚合的条件下合成目标产物。以过硫酸铵作为自由基引发剂,采用适当的交联剂,得到凝胶的网络结构。通过傅立叶变换的红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TGA)证实疏水单体对凝胶进行了疏水改性。借助扫描电子显微镜(SEM)考察凝胶的表面形貌,为改性后凝胶吸水性的改善作了进一步佐证。研究了矿化度、温度对凝胶吸水率的影响,凝胶在120℃水中的最大吸水率可达190g/g,在130℃,25×104mg/L矿化度的模拟地层中老化600h以上,没有观察到分解,且具有很好的强度。

中温堵水剂DQ-4的研制及应用

针对长庆油田中高温(≥70℃)油井水淹问题,以耐温耐盐的多元共聚物为主剂,配以交联剂和稳定剂,制得了耐温耐盐凝胶型堵水剂DQ-4。优选出了堵水剂DQ-4的最佳配方(质量分数):0.6%主剂+0.2%交联剂+0.1%稳定剂。采用瓶试法成胶实验、流变实验和岩心流动实验评价了DQ-4的各项性能。实验结果表明,DQ-4的各项性能指标均达到了现场应用的要求。2010-2011年在长庆油田现场试验11口井,措施有效率72.7%,累计增油2 023.38t,初步实现了对水淹油井的降水增产,取得了较好的经济效益。

油井两段塞堵水技术

本文针对孤岛油田高含水油井堵水问题,开展了交联聚合物+改性干灰砂堵水技术研究。通过对两段塞的堵剂性能以及岩心封堵实验的评价,确定了冻胶及改性干灰砂的配方,同时优化了现场条件下的施工参数及工艺流程。室内实验结果表明:交联聚合物堵剂封堵率达到92.3%以上,且性能稳定;无机交联堵剂制备岩心渗透率高,耐冲刷性能好,酸处理后可进一步提高岩心的渗透率,抗压强度高达3.77 MPa,60℃下的初凝时间约为3 h左右。采用油井两段塞堵水技术将聚合物冻胶和无机交联剂干灰砂堵剂按体积比20:1注入,前后两个段塞有机组合达到油井堵水防砂的目的,现场实施了5口井,单井平均增油1191 t,有效期11个月,效果明显。

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。

黄原胶增粘地下交联暂堵剂体系的研究

针对缝洞型油藏区块油水同出的问题,以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸为聚合单体,黄原胶为增稠剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸钾为引发剂,采用自由基聚合方法,设计开发了一种可在地下聚合交联形成凝胶的暂堵用剂体系。考察了固含量和交联剂用量对暂堵剂体系的初始粘度、成胶时间和凝胶强度的影响。结果表明,黄原胶加入可有效增加体系粘度,随交联剂用量增加,抗压强度增加,成胶时间缩短。凝胶产物在250℃高温下没有明显的热分解,可用于高温碳酸盐岩地层的封堵。在蒸馏水和模拟地层水中,凝胶产物的溶胀动力学均满足二级动力学模型。

一种抗高温聚合物凝胶类堵剂ZAY的研制和室内评价

当前研制的堵剂的种类已经很多,但是十分有效的抗高温类的堵剂还是比较少的,也一直是近期技术攻关的重点。基于这点,在抗高温聚合物凝胶类堵剂方面应用常规实验方法做了一些室内试验,室内评价证明堵剂能在中高温(91℃)情况下顺利地进行调剖堵水,而且效果很好。塔里木油田DH1-5-6井开采初期主要靠注水采油,近期由于含水急剧上升导致产量急剧下降,日产油由200t降到67t。在注入堵剂ZAY以后,产量明显升高,日产油提高13%左右。

聚合物凝胶堵漏剂的研究及应用

随着新型非常规油气资源的开采,钻井过程中井漏所引起的问题也越来越频繁。主要通过不同聚合物体系成胶时间及粘度分析实验和凝胶抗温性评价实验确定了以羟丙基瓜尔胶为聚合物和以聚钛氧烷为交联剂的凝胶堵漏剂配方,并对所研制体系的性能进行评价,最后,现场实际应用表明所研制的聚合物凝胶堵漏剂可以实现对特殊地层的恶性漏失进行封堵,具有良好的应用价值。