耐温抗盐凝胶堵水调剖体系的研究与应用

为了适应高温高盐裂缝型油藏的复杂地层情况,研究了一种AM/AMPS（丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸）耐温抗盐凝胶堵水调剖体系。确定了最优配方为1.0%AM/AMPS+0.1%乌洛托品+0.1%对苯二酚+0.3%硫脲+0.5%PA纤维,考察了该凝胶体系的成胶时间、成胶强度和脱水率,并探讨了该体系的热稳定性和抗盐性。实验结果表明：该凝胶体系具有很好的耐温抗盐性能,在140℃、模拟油田地层水环境中成胶时间大于15h,凝胶强度保持在G级（目测代码法）,120d脱水率小于2%。岩心封堵实验结果表明,该凝胶体系堵水率达到99.70%以上,堵油率小于6.00%,具有优良的选择性。现场应用中取得了良好的堵水调剖效果。该凝胶体系为高温高盐裂缝型油藏的高效开发提供了技术支持,值得推广应用。     

耐温耐盐酚醛冻胶研制及性能调控机理

注水油藏控水稳油过程中最常用的堵剂之一是聚合物冻胶,而存在高温高盐苛刻条件的油藏中冻胶应用的关键是其耐温抗盐性能。因此分别评价了在盐含量为25×10⁴mg/L的模拟盐水中,110℃和155℃条件下不同分子结构的丙烯酰胺(AM)/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)二元共聚物和AM/AMPS/N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)三元共聚物与对苯二酚、六亚甲基四胺交联制备的冻胶成胶性能,明确了以AMPS含量为30%的AM/AMPS共聚物做主剂更容易形成稳定冻胶。通过分析不同脱水程度冻胶的固体核磁共振碳谱(C-NMR)谱图发现,耐温耐盐冻胶的重要特征是长期热处理后仍保持一定含量的酰胺基甲基丙磺酸。在此基础上综合冻胶的冷冻扫描电镜(Cryo-SEM)和红外光谱(FTIR)分析结果认为,选择高AMPS含量的聚合物,调控交联剂的用量,可以优化冻胶中伯酰胺、酰胺基甲基丙磺酸等盐敏基团的存在状态,由此有效抑制酰胺基甲基丙磺酸的内催化水解,从而调控冻胶的耐温耐盐性能。     

耐温耐盐 P（AM-AMPS-St-AA）共聚物压裂液稠化剂的合成与性能

为获得性能优良的压裂液稠化剂, 以丙烯酰胺 （AM）、 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 （AMPS）、 苯乙烯 （St） 和丙烯酸 （AA） 为单体, 采用水溶液聚合法制备出了 AM/AMPS/St/AA 四元共聚物 TKF, 优化了聚合反应条件, 并采用红外光谱表征了 TKF的结构。研究了以稠化剂 TKF 为主剂的压裂液的成胶性能、 耐温抗盐性能、 抗剪切性能和破胶性能。结果表明： 在如下条件下合成的 TKF 具有良好的性能：St 加量为 AM 质量的 9%, AMPS、 AM质量比为 3:7, AA加量为 AM质量的 1.60%, 引发剂加量（相对于单体总量） 0.24 %, 反应温度 45℃, 反应时间 4h, pH 值 8。以稠化剂 TKF 为主剂的压裂液的成胶性、 耐温耐盐性能及抗剪切性能优良。在质量分数 3%的溶液中用 0.3%六次甲基四胺交联后, 所得压裂液冻胶黏度可达 211 mPa·s; 耐温能力达 150℃左右; 在压裂液冻胶中加入 10 g/L 的 CaCl₂后黏度仍为 100 mPa·s; 在温度 140℃、 剪切速率 170 s^-1下剪切 120 min 后的黏度保留率仍大于 90%。该压裂液用过硫酸铵破胶后的破胶液黏度小于 5 mPa·s, 几乎无残渣, 对地层伤害较小。图 6表2参11     

耐盐耐高温三元聚合物压裂液稠化剂的制备与性能评价

为获得在超高矿化度及210℃高温条件下使用的压裂液稠化剂,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酰吗啉(ACMO)为原料制备了三元聚合物稠化剂(APC-30),考察了APC-30的增黏性、耐温耐盐性和稳定性;研究了APC-30与有机锆交联剂BPA混合交联后形成的冻胶压裂液的耐温耐剪切性、黏弹性和破胶性能。结果表明,在单体质量比AM/AMPS/ACMO=70∶24∶6、复合引发剂K_2S_2O_7-NaHSO_3加量0.4%、抑制剂HCOONa加量1.2%的条件下制备的APC-30的增黏性、耐温耐盐性及稳定性均优于二元聚合物压裂液稠化剂AP-30。在矿化度450 g/L、温度200℃、剪切速率170 s~(-1)的条件下,APC-30的黏度保留率为35%。具有六元杂环结构的吗啉基团的引入可明显提高压裂液冻胶的耐温抗剪切能力。APC-30压裂液冻胶在210℃、170 s~(-1)下剪切2 h的黏度为175.8 mPa·s。APC-30压裂液冻胶具有高弹低黏的特性和优异的压裂悬砂能力,破胶液残渣含量低、易返排,可用于油田现场压裂施工。     

红河油藏封堵裂缝用酚醛冻胶的制备与性能评价*

为封堵红河长8油藏的直通型水窜裂缝,以部分水解聚丙烯酰胺G3515为成胶剂、水溶性酚醛树脂为交联剂、氯化铵为催化剂,制备了成胶时间与强度不同的冻胶,评价了冻胶的稳定性、注入性和封堵能力。结果表明,冻胶的稳定性较好,由0.5%G3515、0.5%水溶性酚醛树脂、0.2%催化剂和0.3%纳米颗粒QC-W配制的冻胶在70℃下放置180 d的弹性模量大于10 Pa。冻胶的注入性良好,成胶液在70℃下的黏度低于500 mPa·s。冻胶的封堵能力较好,含0.8%G3515的强冻胶在直径为0.7数1.8 mm细管中的突破压力梯度达到4 MPa/m以上,含0.3%G3515的弱冻胶在直径为0.7数1.5 mm细管中的突破压力梯度达到1 MPa/m以上,满足红河油田大剂量注入的要求。图7表2参14     

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55 h,成胶后弹性模量为16.6 Pa,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。图4表8参18     

AM/AMPS/AA三元共聚物压裂液稠化剂的合成

以丙烯酰胺、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为单体,采用水溶液聚合法制备出了AM/AMPS/AA三元共聚物。优化出3种单体共聚的最佳条件为:单体AA加量为单体AM的8%～12%;单体AMPS的加量为15%～20%;引发剂用量在0.20%～0.25%之间;反应温度为30℃;反应时间为4h以上。通过实验研究,将由三元共聚得到的产品提纯后配成质量浓度为0.05%的水溶液,其表观黏度可达40.5mPa·s;用硫酸铝交联,所得冻胶液黏度可达240mPa·s,用过硫酸铵破胶,黏度可降低到5mPa·s以下,几乎无残渣,减小了对地层的伤害。     

疏水缔合聚合物P（AM/PTDAB/AMPS/NaAA）的制备 及性能评价*

采用水溶液聚合后水解法,以丙烯酰胺(AM)、(4-丙烯酰胺基)苯基十四烷基二甲基溴化铵(PTDAB)、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸(AMPS)为原料合成了疏水缔合聚合物P(AM/PTDAB/AMPS/NaAA),通过考察反应条件对合成聚合物的特性黏数、溶解性以及增黏性的影响规律确定了最佳合成条件,研究了最佳合成条件下所合成聚合物的耐温抗盐性、剪切稳定性以及热稳定性。聚合物的最佳合成条件为:PTDAB加量为总单体质量的0.5%~0.8%,AMPS加量为总单体质量的15%,总单体质量分数为25%,复合引发剂加量为总单体质量的0.1%,pH值为8,引发温度30℃。采用矿化度100 g/L的盐水配制的质量浓度2000 mg/L的合成聚合物溶液的黏度仍大于30 mPa·s;采用矿化度20 g/L的盐水配制质量浓度2000 mg/L的合成聚合物溶液在转速5000 r/min下剪切3 min再静置4 h后的黏度保留率可达80%以上;聚合物溶液在85℃高温老化150 d后的黏度大于20 mPa·s。所合成四元共聚物表现出优异的耐温抗盐性、剪切稳定性以及热稳定性,性能优于高相对分子质量抗盐聚丙烯酰胺P(AM-AMPS-NaAA)。     

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 （Na₂Cr₂O₇） 加量、 还原剂 Na₂SO₃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 Na₂Cr₂O₇加量的增大, 冻胶成胶时间缩短, 强度先增加后降低; 随 Na₂SO₃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% Na₂Cr₂O₇、 0.16%Na₂SO₃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%～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。图4表6参15     

耐温抗盐型HPAM／酚醛树脂冻胶体系研究

由水解聚丙烯酰胺（HPAM）与酚醛树脂交联,制备了HPAM／酚醛树脂冻胶体系。该体系中,m（苯酚）：m（乌洛托品）：m（四乙烯五胺）=1：1．5：1,聚合物HPAM浓度7000mg／L。考察了氯化钠和氯化钙浓度、溶液pH、温度对HPAM／酚醛树脂冻胶体系成胶性能的影响。结果表明,HPAM／酚醛树脂冻胶体系耐温可达120℃,当氯化钠浓度为15000mg／L,氯化钙浓度为2000mg／L时,该冻胶体系成胶时间和冻胶强度影响不大,溶液pH值控制在8．0较合适。考察了该冻胶体系的封堵性能,结果表明,该冻胶体系封堵率达99．42％,并具有一定的选择性堵水作用。     

纳米颗粒增强AM/AMPS复合凝胶反向堵水技术

针对普通聚合物调驱剂强度低、耐温耐盐性差等问题,研制了添加纳米SiO2颗粒的AM/AMPS聚合物复合凝胶堵水剂,并分析其堵水机理.实验研究表明:AM/AMPS+SiO2复合凝胶具有良好的耐温耐盐性、耐冲刷性及封堵性能,其堵水机理为改善润湿性,将岩层由亲油变为亲水.使用该复合凝胶对文留油田的油井实施反向堵水驱油作业,驱油...     

黄原胶溶液及其冻胶的流变特性研究

为拓宽黄原胶(XG)的应用范围,采用一种有机锆交联剂ZW35对黄原胶溶液进行交联,形成黄原胶冻胶。对黄原胶溶液及其冻胶的交联比、剪切变稀性、粘弹性、触变性以及耐温耐剪切性能进行了研究。结果表明,0.2%XG溶液的表观黏度为17.5mPa·s,随着交联剂用量的增加,黄原胶冻胶的表观黏度先增加后降低,在交联剂用量为0.4%时,表观黏度达到较大值200.4mPa·s。黄原胶冻胶的弹性模量G′、黏性模量G″和触变环面积均比黄原胶溶液有显著的提高,表明黄原胶冻胶的网络结构强度得到增强。0.2%XG溶液在30℃的表观黏度为17.5mPa·s,而黄原胶冻胶(0.2%XG+0.4%ZW35)在80℃、170s~(-1)下剪切90min后的保留黏度仍有82.6mPa·s,耐温耐剪切性得到提高。黄原胶溶液及其形成的黄原胶冻胶均呈现出剪切变稀特性,其流动曲线均可采用非线性共转Jeffreys本构方程进行表征,各体系的模拟值与实验值吻合良好。     

高压注水井带压作业凝胶封堵体系性能评价

为满足高压注水井带压作业对凝胶封堵体系的强度、成胶时间以及可破胶的性能要求,采用丙烯酰胺 （AM）/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）为二元聚合物体系、三羟甲基化合物（Smel30）为交联剂制备了一种 耐温抗盐凝胶封堵体系。研究了温度、无机盐、模拟油含量、剪切时间对凝胶体系成胶时间和凝胶强度的影响, 同时研究了破胶剂过硫酸钠用量对凝胶体系破胶效果的影响。结果表明,温度由40 ℃升至100 ℃时,凝胶体系 的成胶时间由23.5 h 缩短至2.0 h、凝胶强度由39.4 Pa 增至88.6 Pa。无机盐可使聚合物链间距离减小,成胶时间 缩短,凝胶强度略有增加;3 种无机盐对凝胶体系成胶时间和凝胶强度的影响从小到大依次为NaCl＜MgCl₂＜ CaCl₂。凝胶体系抗油污和抗剪切能力较强。加入1%～10%的模拟油可使凝胶体系的成胶时间由8 h 增至15 h, 凝胶强度的变化较小;在60 ℃、500 r/min 的条件下剪切60 min 后,成胶时间从7 h 增至17 h,但凝胶强度仍能保 持81%。凝胶体系的热稳定性较好,在60 ℃老化15 d 未出现明显脱水,且凝胶强度为67 Pa。过硫酸钠可以高效 低成本破胶,按体积分数为30%的量在凝胶体系中加入质量分数为30%的过硫酸钠,60 ℃下的破胶时间为20 h, 残液表观黏度为64.4 mPa·s,可以通过气体或清水将破胶残液顶替至地面,易于返排,满足现场施工要求。     

一种环保型可多次交联植物胶调堵剂的室内研究

以天然植物原料为主剂,通过对植物胶体系各组分的优化,经过工艺处理,合成一种环保型可多次交联的调堵剂,最佳合成条件为:增强剂、黄原胶质量比3:1,二者总加量2%,稳定剂加量0.3%,90℃加热90 min。对植物胶的性能测试结果表明,该植物胶的成胶时间11.6～16.1h可调;当矿化度小于30 g/L时,冻胶为高强度植物胶,可应用于地层温度50 90℃的油藏。剪切前后植物胶的强度分别为-2.8、-3.0,恢复时间为40 min,强度保留率92.86%,剪切恢复能力较好。对不同渗透率岩心的封堵率大于99%,残余阻力系数大于250,封堵能力较高,冲刷稳定性较好。     

塔河油田低渗裂缝型储层堵水体系研究

针对塔河油田低渗裂缝型油藏的高温高矿化度特殊地质情况,首先合成了交联剂醋酸铬TH-1及酚醛树脂TH-2,以成胶时间和成胶强度为评价指标,通过筛选丙烯酰胺AM、TH-1、TH-2、引发剂等加量,制备了耐温抗盐深部调剖堵水体系THD-1,并测定了THD-1体系的耐盐性能和对岩心的封堵能力.实验结果表明,THD-1有很好的耐盐(220000 mg/L)、耐温性能,在130℃务件能稳定30 d,并有很高的强度及裂缝封堵能力,对岩心渗透率损害率较低,仅9.1%.     

耐温抗盐AM/AA/AMPS/DMDAAC共聚物的合成及评价

针对高温和高矿化度油田,以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为原料,合成了AM/AA/AMPS/DMDAAC共聚物,确定了最佳合成条件:反应时间6 h,单体总质量分数10%,AMPS含量10%,反应温度35 ℃,反应体系为弱碱性.对此共聚物性能进行了评价,结果表明,此共聚物具有优良的耐温抗盐性能,并具有很好的抗老化能力.     

聚丙烯酰胺冻胶调剖剂实验研究

研究了影响水解聚丙烯酰胺(HPAM)-间苯二酚-六亚甲基四胺冻胶调剖剂体系成胶时间和冻胶强度的各种因素。实验结果表明,未反应的体系可泵性良好,体系的pH值影响成胶时间和冻胶强度,适宜的pH值为2.7～3.8;六亚甲基四胺的加量为0.15％,间苯二酚的加量为0.05％,HPAM浓度为0.8％时,得到的冻胶强度在460 Pa·s以上,60 ℃、40天内不破胶不析水,表现出较好的热稳定性,同时具有很高的耐盐能力。岩心实验表明,挤入该溶液后,可以对高渗透岩心实行有效封堵,对渗透率为19 μm~2的岩心封堵率达98％以上。     

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。     

化学肥料工业

TE242200608323AM/AMPS/木质素磺酸接枝共聚物降滤失剂的合成与性能〔刊〕/王中华(中原石油勘探局钻井工程技术研究院)∥精细石油化工进展.-2005,6(11).-1~3用木质素磺酸钙(SL)与丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)接枝共聚合成了一种木质素接枝共聚物,并对其在钻井液中的降滤失性能进行了室内初步评价。结果表明,在AMPS摩尔分数为20%(以AM和AMPS计)、SL用量50%~60%(以AM与AMPS和SL总质量计)条件下合成的共聚物用作泥浆降滤失剂,其在淡水泥浆、饱和盐水泥浆和复合盐水泥浆中均具有较好的降滤失作用和较好的耐温…     

黄原胶/膨润土/P(AA-co-AMPS)复合高吸水树脂的合成与性能

实验以黄原胶(XG)为改性基体材料,丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为接枝单体,并添加膨润土黏土,采用水溶液聚合法合成了黄原胶/膨润土/P(AA-co-AMPS)/复合高吸水性树脂,采用单因素实验考察了影响树脂性能的各种因素。较佳工艺条件为:w(膨润土)=15%,m(AMPS)=1.7g,w(引发剂)=0.8%,w(交联剂)=0.045%,聚合温度70℃,树脂最大吸水倍数数为873.4g/g,最大吸盐水倍数达108.9g/g。分析表明黄原胶、AA、AMPS和膨润土之间可能发生了交联共聚反应,膨润土的加入使复合树脂的热稳定性增加。