一种硼冻胶压裂液延迟交联体系

本文分析了硼冻胶压裂液交联机理,提出了硼酸盐延迟交联新体系和定量确定延迟交联时间的方法,研究了影响延迟交联作用的三种因素。延迟交联体系比瞬间交联体系在性能上具有明显的优点。     

影响络合铬冻胶成冻因素研究

络合铬冻胶在深部堵水、深部调驱等方面有重要应用前景。本文针对由部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与络合铬(醋酸铬与乳酸铬复配形成铬的多核羟桥络离子)交联而成的络合铬冻胶,采用黏度法和突破真空度法研究了HPAM质量分数(0.1%～0.4%)、交联剂质量分数(0.1%～0.4%)、pH值(5～8)、温度(40～80℃)等因素对络合铬冻胶的成冻时间和冻胶强度的影响。结果表明,随着温度升高,冻胶的成冻时间(包括初冻时间和终冻时间)缩短,冻胶强度增加,当高于60℃时,成冻时间缩短更为明显。HPAM和交联剂的质量分数越大,成冻时间越短。当体系pH=7.0时成冻时间最短,体系呈弱酸性或弱碱性时成冻时间均会延长,且弱酸性时比弱碱性时成冻快,pH值对冻胶强度影响不大。络合铬冻胶的成冻时间与冻胶强度的关系符合常规冻胶所遵循的规律,即成冻时间越短,冻胶的强度则越高。     

聚丙烯酰胺凝胶堵水剂及延迟交联机理研究

本文介绍了能适应灰、砂岩孔、缝型油藏并可延迟交联的PAM凝胶堵水剂体系。其特点是:①应用有机多元延迟交联剂与化学反应平衡原理,较好地解决了交联几率与交联度的相互矛盾问题;②利用一剂多效应与氧化-还原反应原理,有效地解决了体系内自生酸调pH值和热稳定性的方法与技术难题;③运用优选法筛选出了一套不用铬离子的PAM凝胶堵水剂与延迟交联的配方。通过灰岩封堵模拟试验、脱水凝胶的红外光谱和电镜扫描检验,该堵剂的堵效、强度和封堵周期都是令人满意的。     

聚丙烯酰胺冻胶用铬（Ⅲ）交联剂的定量测定

考察了多种因素对Ｃｒ（Ⅲ）ＥＤＴＡ分光光度法测定铬（Ⅲ）交联剂浓度的准确度的影响，确定此方法在油田矿场条件下相对误差在±４％以内。此方法可用于油田调剖堵水现场铬（Ⅲ）交联剂产品质量检验及调剖堵水过程监测，已在江苏油田真４９井调剖堵水现场得到实际应用。     

铬离子与聚丙烯酰胺交联反应动力学研究

从部分水解聚丙烯酰胺与铬离子交联形成冻胶的本质出发,建立其交联反应动力学模型。未反应的Cr^3 用超滤法进行分离,并用比色法测定其浓度。通过试验得出交联反应动力学方程为：＝dx(Cr^3 )/dt=k[c(Cr^3 )]^1.22[c(-COO-)]^0.53[c(H^ )]^-0.9025℃时的反应速率常数k=1.13mmol^0.15/(1^0.15.h),反应活化能为78.5kJ/mol.     

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     

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(2.4×107)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30-50℃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800-2500mg/L,三氯化铬、醋酸钠摩尔比4-2,有机铬催化剂用量300-500mg/L,配制水矿化度(NaCl含量)≤20000mg/L;pH值5-9;成胶时间5h-7d,可调;形成的冻胶粘度＞50000mPa*s;稳定性大于180d.     

粉煤灰填充增强的聚丙烯酰胺/铬(Ⅲ)冻胶堵剂SZD-3

本文报道了粉煤灰填充的聚丙烯酰胺／铬冻胶堵剂SZD－3的研制和应用情况。堵剂SZD－3为由经乙醇和表面活性剂处理的聚丙烯酰胺、铬交联剂,粉煤灰按质量比7：3：100混合而成的粉剂,在现场配制成10％的悬浮液注入施工井粉煤灰填充堵剂SZD－3形成的冻胶,稳定性和承压强度均显著提高。将SZD－3用于孤岛油田7口注水井的调剖,获得了良好的效果,在本项研究中引用落柱法测量冻胶的承压强度。     

延迟交联无机硼水基冻胶高温压裂液

用普通粉状压裂用植物胶制成了延迟溶胀、在港胀过程逐渐释放光机硼交联剂的压裂液稠化剂。用这延迟溶胀稠化剂、普通植物胶稠化剂及pH调节剂、温度稳定剂等添加剂配制的压裂液，交联时间延迟不少于5－6man，可泵性好，耐温性能大幅度提高，在150℃、170_s(-1)条件下剪切100min，粘度仍在100mPa·s以上。该压裂液已成功地使用于井温138－155℃的油井压裂施工．增产效果良好。     

海水基聚丙烯酰胺高温冻胶体系的研制与性能评价

南海A油田注气开发中,油井气油比急剧增大,气窜明显,为此开展了海水基高温冻胶封窜体系研究。选用非离子聚丙烯酰胺（NPAM）和酚醛体系作为主剂和交联剂,探索增大聚合物浓度、加入除氧剂和高温稳定剂3种方式增强冻胶高温稳定性效果;形成了海水基高温冻胶体系配方,并考察了其对天然气的耐受性和封堵能力。结果表明：尽管采用高浓度聚合物能够增强冻胶热稳定性,但在125℃下,即使采用高浓度（0.8%）NPAM,冻胶老化48 h后脱水率在90%以上;除氧剂的加入也难以显著改善冻胶热稳定性;高温稳定剂可明显增强冻胶的耐温性,是构筑海水基高温冻胶体系的关键组分。优化形成的海水基高温冻胶体系配方为：0.4%NPAM+0.3%乌洛托品+0.3%间苯二酚+0.8%稳定剂。该体系在125℃下的成胶时间为10～12 h,60 d内仍能维持较好冻胶状态,不破胶;弹性模量大于1500 mPa,脱水率小于10%。冻胶能在高温高压环境下与天然气稳定共存,不破胶;冻胶能对岩心形成良好封堵,稳定残余阻力系数210,封堵率99.5%,且耐冲刷性较强。     

国外延缓交联和延缓破胶技术的发展概况

对国外近年来延缓交联和延缓破胶技术的发展研究情况进行了综述,介绍了交联剂与有机配位体的复合交联体系、调节基液pH值延缓交联技术、延迟释放交联剂的缓交联技术、有机复合硼交联剂体系和延缓破胶技术的作用机理及影响因素,指出这是适用于深井高温油气层开采的一项新技术,建议国内重视和加强这方面的研究。     

低初始黏度可控凝胶调堵剂的研制及性能评价

为了满足聚合物驱后深部定点调堵的需求,进一步挖潜剩余油,研发了一种以相对分子质量2500万的部分水解的阴离子型聚合物、金属离子交联剂、调节剂、缓凝剂、增强剂组合的低初始黏度可控凝胶调堵剂体系,对其性能进行了评价。研究结果表明:用现场回注污水配制的配方为500数1000 mg/L聚合物LH2500+1000数2500mg/L交联剂CYJL+200数500 mg/L调节剂(柠檬酸)+100数150 mg/L缓凝剂(亚硫酸钠)+100数200 mg/L增强剂(多聚磷酸钠)的凝胶初始黏度低,在10 mPa·s以内;成胶时间10数40 d内可控,成胶黏度2000 mPa·s以上。体系耐矿化度可达20000 mg/L,应用pH范围为8数9;体系具有较好的岩心封堵性能,对水测渗透率为0.48数3.9μm~2的岩心封堵率均在99%以上,残余阻力系数为95.6数396.1。三层并联岩心实验结果表明该体系对中、低渗透层的污染少,可以满足现场的封堵要求。图2表7参10     

聚丙烯酰胺／有机铬聚合物凝胶体系的制备与评价

以聚丙烯酰胺（PAM）为原料，有机铬为交联剂，制备了PAM／有机铬聚合物凝胶体系。考察了交联剂三氯化铬与醋酸钠质量比及加量、聚丙烯酰胺加量、温度及稳定刺加量对聚合物凝胶体系性能的影响。确定了PAM／有机铬聚合物凝胶体系最佳配方：交联剂加量为3．0％-4．0％，其中三氯化铬与醋酸钠质量比为l：3．5，PAM加量为0．2％-0．3％，稳定剂加量为0．1％-0．2％，甲醛加量为0．2％。性能评价表明，该凝胶体系可适用较宽的温度范围，具有较好的耐温抗盐性，及对不同裂缝性地层的良好封堵能力，具有较好的实际应用价值。     

纤维强化凝胶合成与性能评价

暂堵材料的性能很大程度上决定了暂堵转向改造效果的好坏,而常规暂堵材料往往不能满足超深、超高温、超高压、亏空储层施工需要。针对上述问题,以耐温达到160 ℃、强度高于30 MPa、破胶时间达到10 h为目标,提出将温敏凝胶和全可降解纤维合成纤维强化凝胶。其技术原理是,温敏凝胶的化学网状结构和纤维的物理网状结构协同形成了三维复合网状骨架,大幅提高了暂堵材料的强度,对纤维强化凝胶进行性能评价。结果表明,在80～100 ℃下,纤维强化凝胶的成胶时间可控制在5～26 min;暂堵时间也大幅提高,160 ℃下近10 h才完全破胶;实验2 mm缝宽条件下,承压能力超过30 MPa,且缝宽越大承压能力越高,6 mm缝宽下承压能力可达到40 MPa,适合“三超”亏空储层暂堵转向改造,能够满足现场施工需要。      

高温高矿化度可动凝胶的研制与性能评价

实验室研制了适合尕斯高温油藏的高矿化度调剖堵剂——可动凝胶体系,确定了其最佳配方:部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)浓度1 200 mg/L,有机酚醛浓度300 mg/L,间苯二酚浓度100 mg/L,硫脲浓度100 mg/L.结果表明,在110℃下该体系成胶时间为2d,在高温高矿化度条件下,该可动凝胶体系膨胀速度快、稳定性好、封堵能力强,能明显改善剖面吸水能力,剖面改善率为90.1％ ～95.2％.     

高分子预交联凝胶颗粒的制备与性能评价

渤海绥中36-1油田储层非均质性强、大孔道窜流十分普遍,导致注水或常规调剖过程中化学剂沿大孔道窜流指进,驱替效果降低。为了改善这一问题,以钠膨润土、丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、醋酸铬、过硫酸铵、硫脲为原料制备了复合交联插层高分子预交联凝胶颗粒(XD),评价了XD的吸水膨胀性、增黏性、强度、韧性及调驱效果,分析了XD的调堵机理。结果表明,XD遇水膨胀,在水中的悬浮分散性较好。体系初始黏度较低,注入性较好。XD吸水膨胀性良好,膨胀时间可控,膨胀一定时间后体系黏度增加,在65℃地层水中浸泡20 h的膨胀倍数约为8。具有吸附能力的酰胺基团在水中逐渐伸展,增加了XD表面的黏度,但微球的完整性仍然保持,XD在膨胀前后均具有良好的强度和韧性。XD体系调驱后二次水驱可在一次水驱的基础上提高采收率15.7%,满足渗透率大于3μm2甚至更高渗透储层的深部调堵需求。图6表1参10     

锆冻胶分散体调驱剂的制备与性能评价

为减弱地面剪切和吸附与稀释作用等因素对冻胶成冻性能的影响,将已成冻的锆本体冻胶经胶体磨的机械剪切制得锆冻胶分散体,室内研究了本体冻胶强度、剪切时间和剪切间距对锆冻胶分散体黏度和粒径的影响,考察了锆冻胶分散体的封堵调剖性能。结果表明,通过调整聚合物和有机锆交联剂的加量,可以调节锆本体冻胶体系的成冻时间和成冻强度,随着聚合物和交联剂加量的增大,交联越快,强度越大;锆冻胶分散体为粒径5.66数224.87μm的颗粒,黏度在1.8数41.0 m Pa·s内可调;随着本体冻胶强度和剪切间距的增大,锆冻胶分散体黏度和粒径增大;剪切时间越长,锆冻胶分散体黏度越低,粒径越小;驱油实验结果表明,随岩心渗透率增加,冻胶分散体对岩心的封堵率降低,锆冻胶分散体能有效调整渗流剖面,采收率增幅为46%。     

低温互穿网络凝胶堵剂的研制与性能评价

针对扶余油田低温低渗透裂缝性砂岩油藏的性质,研制了一种适合于该油藏的互穿网络凝胶体系。确定了互穿网络凝胶的最佳配方:互穿网络聚合物IPN浓度2 000 mg/L,交联剂A用量(体积分数,下同)1.00%,交联剂B用量1.00%,粉煤灰用量6.00%。此凝胶在30℃下成胶时间短,老化45 d后成胶强度为G级。岩心封堵实验表明,岩心封堵率最高可达99%以上,突破压力梯度在7.55 MPa/m以上。该凝胶堵剂具有选择性封堵性能,封堵水层、不封堵油层,其吸水剖面改善率分别达99.41%和96.60%。     

高矿化度油藏弱凝胶调驱剂配方研制及性能评价

针对狮子沟N1油藏地层水矿化度高,一般弱凝胶难以成胶的问题,对比了不同弱凝胶体系在淡水和盐水中的成胶性能,得出梳形聚合物（KYPAM）＋酚醛类交联剂体系在高矿化度盐水中具有较好的成胶性能。优化配方试验得到弱凝胶适宜的配方为：梳形聚合物KYPAM浓度1 300-1 600 mg/L,酚醛类交联剂浓度200 mg/L,促凝剂浓度100 mg/L,除氧剂浓度100 mg/L。性能评价试验结果表明,该弱凝胶体系具有良好的抗盐性和抗剪切性,并且对非均质地层具有很好的调驱效果,可使水驱采收率得到大幅度提高。