预交联凝胶颗粒的吸水膨胀性能评价及应用

以膨胀倍数为主要考察指标评价了一种预交联凝胶颗粒的膨胀性能。结果表明,颗粒粒径越小,温度越高,膨胀速率越快。粒径和温度主要影响凝胶颗粒的膨胀速率,对最终膨胀倍数没有显著影响,颗粒自身分子结构是影响膨胀性能的关键。由于高价盐离子对负离子的强中和屏蔽作用,Ca2+比Na+对颗粒吸水膨胀的制约性更强。在80℃、水矿化度3.1×104mg/L条件下,颗粒浸泡80 d,膨胀倍数保留率98%以上,且柔顺性、韧性和粘弹性均保持较好。预交联颗粒在白于山长4+5裂缝性油藏现场应用14口井,调剖后,注水压力平均上升2.8 MPa,地层裂缝带得到了有效封堵,水驱剖面得到了调整,注水开发状况变好。     

高强度预交联凝胶堵漏剂研究

常规桥塞堵漏材料由于可变形性较差且不具有膨胀性或只有微小的膨胀量,堵漏效果较差。本文合成了高强度预交联凝胶堵漏剂GYN-1,并对其性能进行了评价。实验结果表明,GYN-1的抗挤压强度大于0.3 MPa,韧性好,不易破碎;吸水膨胀速率较慢,具有一定的延迟膨胀特性;对岩心具有较好的封堵作用,岩心封堵率达95%以上,封堵层抗...     

预交联凝胶颗粒膨胀性能的影响因素

预交联凝胶颗粒深部调驱技术是近几年针对高含水油田水淹、水窜严重的复杂问题而发展起来的一项深部调驱新技术。利用称量法研究了调驱用预交联凝胶颗粒(PPG)的膨胀性能,分析了PPG的制备条件及外部环境因素对PPG膨胀性能的影响。实验结果表明,随着主剂、交联剂质量分数增大以及引发剂质量分数的减小,PPG的膨胀倍数逐渐降低;表面活性剂的加入、离子含量的增大均会降低PPG的膨胀倍数,温度、pH值的增大则使其膨胀倍数增大。     

影响预交联凝胶颗粒性能的因素分析

从凝胶颗粒的基本特征、外观形态、粒径分布分析入手,研究了膨胀倍数及粘弹性等特征参数,评价了颗粒的物理化学性能。实验结果表明,预交联凝胶颗粒适宜于高矿化度的地层,对pH值无具体要求,长期热稳定性好。在95℃条件下考察两年和120℃条件下考察一年均未发现脱水现象。膨胀倍数在30-200倍,也可根据实际选择合适的膨胀倍数。     

预交联聚合物微凝胶调驱剂的应用性能

预交联聚合物微凝胶是一种介于聚合物和预交联凝胶颗粒之间的新型调驱剂，用反相乳液聚合制备，通过调节反相剂种类和用量，可控制其吸水溶胀过程。该调驱剂为具有较高化学稳定性的微米级软性颗粒，兼备“变形虫”特征。本体凝胶和预交联凝胶颗粒不能进入多孔介质，但在油携带下，未溶胀的微凝胶(粒径为5～13μm)能进入渗透率为0．4～10D的多孔介质；溶胀后微凝胶的粒径可达20～60μm，其运移能力与多孔介质的孔喉直径和颗粒的变形特征等有关。这种调驱剂可大幅度调整油藏的渗透率并具有较高的提高采收率能力。图5表1参8     

地面预交联颗粒调驱剂的性能改进

地面合成弱凝胶颗粒调驱剂解决了常规地下交联调驱剂进入地层后,因稀释、降解、吸附、酸碱性条件变化等各种复杂原因造成的不成胶现象。在配制过程中具有很好的可控性,使用方便。但是在应用过程中发现,颗粒膨胀速度太快,不易进入地层深部,而且颗粒密度大,悬浮性能差,在水中以分散相存在,较难进入地层中的微小孔隙,这就很难起到彻底的调剖和驱油作用,为此通过主剂单体的筛选、添加相应的助剂、完善合成工艺等方法对预交联颗粒调驱剂进行了性能改进研究,研制出了适合中原油田高温、高盐油藏特性的深部调驱剂。实验结果表明,该调驱剂能解决目前现场应用中存在的问题。     

抗高温可膨胀水基堵漏剂的制备与性能评价

高温裂缝性地层由于裂缝结构复杂、堵漏材料难以与裂缝开度精准匹配,常面临着封堵层承压能力不足而导致的重复井漏问题。针对高温裂缝地层面临的井漏技术难题,开展了抗高温可膨胀堵漏剂的研制和评价。基于橡胶颗粒具有的弹性变形特征,结合改性聚氨酯的吸水膨胀特性,研制了一种新型抗高温可膨胀堵漏剂。评价结果表明,该堵漏剂在90～150℃热滚条件下,质量膨胀量可达8～10倍,且主要膨胀时间在4～8 h。具有良好的配伍性能,在地层水及钻井液中长时间浸泡不影响其膨胀效果;具有较好的抗盐性能,与堵漏基浆相比,在20%NaCl和10%CaCl₂污染条件下膨胀量降低率仅为8%和21.7%;具有较好的力学强度特性,(90～150℃)/12h热滚条件下,经过5 MPa抗压测试,D50粒度降级率小于20%。形成的封堵配方可封堵3 mm×2 mm裂缝,承压能力达6 MPa,可较好地满足高温裂缝性地层的堵漏需求。该抗高温堵漏剂同时兼顾的弹性膨胀和强度特性具有广阔的应用前景,为大港油田高温裂缝地层井漏问题的解决,提供了有效的技术方案。     

预交联凝胶颗粒调剖剂性能评价方法

由丙烯酰胺等在地面交联聚合形成网状凝胶黏弹体,经干燥、粉碎、分筛等工艺过程制备形成遇水膨胀但不溶解的预交联凝胶颗粒,因其独特的性能优势被广泛地用于存在水驱通道的高含水油藏深部调剖。但目前对这种新型调剖剂性能仅通过膨胀倍数这单一量化指标进行评价,缺乏科学性和实用性。简述了预交联凝胶颗粒调剖剂的制备及作用机理,对调剖剂的性能建立了系统的量化指标,即吸水膨胀倍数、吸水膨胀率、膨胀时间、颗粒的圆度和粒径及凝胶颗粒的强度,并建立了相应的评价方法。对凝胶颗粒的吸水膨胀性能、颗粒粒度分布、颗粒强度以及在多孔介质中的封堵性能等进行了探讨。     

影响预交联凝胶颗粒性能特点的内因分析

预交联体膨型凝胶颗粒是新近提出的一种油田用新型深部调剖剂，是将一定浓度的主剂、交联剂、引发剂、添加剂、增强剂和热稳定剂等混合均匀，在地面环境下交联，然后经烘干、干燥、粉碎等工艺过程形成的凝胶颗粒。该颗粒是一种吸水性树脂、能够吸水膨胀，且膨胀后的颗粒具有一定的弹性、强度和保水功能，具有抗温抗盐性能好、配制简单、施工方便、对非目的层污染水等优点。影响凝胶颗粒性能的因素很多。重点研究了文交联体中系中的各组分含量等内在因素对凝胶颗粒黏弹性和吸水性能的影响，并给出了凝胶体系的合理配比。     

预交联聚合物调剖剂的室内研究

通过实验室静态与动态实验,对油田提供的一种预交联聚合物进行了性能评价。结果表明,该预交联聚合物在自来水中膨胀倍数可达387,也可根据实际需要通过盐抑制得到合适的膨胀倍数。盐溶液、乙醇及煤油对预交联聚合物膨胀均具有很好的抑制性,乙醇与煤油对预交联聚合物的膨胀抑制性能及清水溶胀恢复效果明显优于盐溶液。通过岩心流动实验发现,预交联聚合物具有良好的耐冲刷与封堵性能,水驱至10.0 PV后,封堵率仍保持在98%以上。     

无机地质聚合物凝胶堵剂的性能评价

针对胶结疏松易形成大孔道的高温高矿化度油田,以渤海油藏储层和流体为研究对象,用增黏剂蒙脱土、交联剂氢氧化钠、缓凝剂柠檬酸和主剂粉煤灰等制得无机地质聚合物凝胶堵剂,研究了堵剂的成胶速度及影响因素、耐温耐盐性能、封堵效果、液流转向效果以及封堵后的调驱效果。结果表明,随着主剂与交联剂浓度和温度的增加,无机地质聚合物凝胶成胶速度增大。配液水矿化度对无机地质聚合物凝胶成胶效果基本无影响,配液水中较高浓度的碳酸根和碳酸氢根会延长聚合物胶液的交联时间。当岩心水测渗透率大于18800×10^-3μm²时,无机地质聚合物凝胶对岩心的封堵率随渗透率的增加而增大,且封堵率均大于90%。无机地质聚合物凝胶的耐冲刷能力和液流转向效果较好,可对高渗透层大孔道有效封堵,提高低渗岩心分流率。对于大孔道或特高渗透条带,封堵长度越大,增油降水效果越好。无机地质聚合物凝胶的封堵效果好于常规的聚合物凝胶和淀粉胶,可用于高温高矿化度油田大孔道的封堵。图5表5参19     

聚合物凝胶堵漏剂在盐水中吸水膨胀性能评价

在对我国凝胶堵漏剂的应用现状进行文献调研的基础上,结合现场应用实际,优选出得到广泛应用的聚合物凝胶并进行室内实验研究。分别考察温度、压力、pH等因素对聚合物凝胶在盐水中膨胀性能的影响。结果表明,聚合物凝胶堵漏剂在盐水中膨胀倍数比在清水中低,膨胀时间为6 h时,两者相差1.85;温度对聚合物凝胶在盐水中膨胀性能影响较大,压力和体系pH影响不大。对聚合物凝胶进行模拟堵漏试验得知,凝胶能有效地形成封堵层。     

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%。     

环氧树脂液体胶塞封窜堵剂体系性能评价

在油田开发过程中,由于修井、采油及地层结构的影响,油水井经常出现管外窜通和钻井液漏失等问题,严重影响采油速率和油水井的使用寿命。本文以环氧树脂作为封窜剂主剂,考察活性稀释剂缩水甘油丁醚加量、固化剂TEA加量、硅烷偶联剂KH-560加量对环氧树脂胶塞堵剂固化时间、固化强度、封窜等性能的影响,并根据简化的环氧树脂固化动力学模型,模拟得到树脂胶塞封窜剂凝胶时间和温度的关系曲线。研究结果表明,环氧树脂胶塞封窜剂中稀释剂缩水甘油丁醚的最佳加量为15%(占环氧树脂用量),固化剂TEA加量为10%数20%时,在130℃下环氧树脂胶塞封窜剂的固化时间可控制在2数5 h,固化后抗压强度可达到20 MPa以上,封窜强度5.57 MPa,当KH-560加量为3%数4%时,树脂胶塞的封窜性能提升2倍左右,具有很好的封窜性能,完全能够满足套管封窜要求。通过模型模拟得到稀释剂加量15%、固化剂TEA加量15%的环氧树脂胶塞浆液的凝胶时间tgel与温度T关系为:■,对现场施工具有指导意义。图9表3参18     

一种抗高温凝胶封堵剂

凝胶类封堵剂具有自适应强的特点,但钻井液用凝胶封堵剂普遍存在抗温性较差的问题。以聚乙烯醇（PVA）、丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）为反应单体,N,N-二甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂,过硫酸铵为引发剂制备了一种新型凝胶封堵剂（PPAA）,该封堵剂抗温可达180 ℃。PPAA膨胀倍数低,对钻井液流变性影响小,能降低钻井液滤失量。180 ℃老化后,含2%PPAA的钻井液对80～100目砂床的侵入深度为2.6 cm,较常规封堵剂封堵率提高60.6%,在6%NaCl条件下封堵率提高48.6%,且高温高压砂盘滤失量降低69.7%。      

高稳定性壳聚糖凝胶堵剂的制备与成胶性能评价

聚丙烯酰胺类凝胶堵剂在油田调剖堵水、井筒堵漏、修井暂堵等领域应用广泛,但其耐温、抗盐、抗剪切性能不足,在高温高盐油藏条件下难以实现高强度封堵并维持稳定。针对以上问题,以壳聚糖（CTS）、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为原料制备了一种有机交联壳聚糖凝胶堵剂,研究了原料加量、pH值、温度、矿化度、剪切作用等对凝胶成胶性能的影响。结果表明,CTS与交联剂MBA可通过迈克加成反应形成共价键交联;交联后的凝胶强度及成胶时间随CTS与MBA浓度上升分别增加和降低;矿化度的增加可降低交联反应的活化能,促进交联反应的进行,使成胶时间缩短、凝胶强度增加;pH值会影响CTS的质子化程度,当pH值低于4.2时,胶凝强度急剧降低。CTS-MBA凝胶体系的抗剪切性能较好,凝胶基液在6000 r/min剪切速率下剪切30 min后的成胶强度仅降低2.4%。在120℃及矿化度为30 g/L的条件下,2.0%CTS和0.6%MBA组成的凝胶体系在老化90 d后仍可维持性能的稳定。CTS-MBA凝胶的耐温、抗盐、抗剪切性能和热稳定性好于聚丙烯酰胺类凝胶,同时降低了药剂成本。     

反相乳液聚合法合成凝胶微球及其封堵性能评价

以丙烯酰胺（AM）和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）为原料,用反相乳液聚合法合成了凝胶微球（OBMG）。并采用红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（1HNMR）对其结构进行了表征。详细考察了反相乳液体系中复合乳化剂的HLB值、油水比、单体物质的量比、单体总浓度、交联剂浓度对封堵效果的影响。结果表明,合成OBMG的最佳条件为：复合乳化剂的HLB值为5.0、油水比为0.64∶1、交联剂浓度为单体总质量的0.07%,单体总浓度为30%。在此条件下产物的单位压差漏失量降低率最大为80%。同时研究了凝胶微球加量对油基钻井液封堵性、电稳定性和表观黏度的影响。实验结果表明,凝胶微球加量为2%～3%时,钻井液的封堵效果最佳,说明其有利于提高乳液的稳定性。在油基钻井液中,OBMG封堵效果优于改性沥青和树脂微球。     

反相乳液聚合法合成凝胶微球及其封堵性能评价

以丙烯酰胺（AM）和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）为原料,用反相乳液聚合法合成了凝胶微球（OBMG）。并采用红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（1HNMR）对其结构进行了表征。详细考察了反相乳液体系中复合乳化剂的HLB值、油水比、单体物质的量比、单体总浓度、交联剂浓度对封堵效果的影响。结果表明,合成OBMG的最佳条件为:复合乳化剂的HLB值为5.0、油水比为0.64∶1、交联剂浓度为单体总质量的0.07%,单体总浓度为30%。在此条件下产物的单位压差漏失量降低率最大为80%。同时研究了凝胶微球加量对油基钻井液封堵性、电稳定性和表观黏度的影响。实验结果表明,凝胶微球加量为2%～3%时,钻井液的封堵效果最佳,说明其有利于提高乳液的稳定性。在油基钻井液中,OBMG封堵效果优于改性沥青和树脂微球。      

温度对凝胶堵漏剂性能影响的室内研究

优选出在中原油田和川东北油田得到广泛应用的凝胶堵漏剂进行室内实验研究,分别考察了温度对低倍、中倍和高倍凝胶性能的影响。结果表明,温度对凝胶堵漏剂的影响呈现出一定的规律,温度升高,膨胀倍数也随之增加。从微观结构、平衡常数和渗透压等3个方面分析了温度影响凝胶性能的作用机理。     

超微细粉体堵剂性能评价及应用

对高效新型超微细粉体堵剂 （基本配方为： 20%～30%超微细油井水泥+10%～15%纳米碳酸钙+3%～5%超微细氧化钙+15%～20%含硅、 铁和铝元素的纳米氧化物+3%～5%钠膨润土+2%～3%碳酸钠+1%～2%磷酸盐+1%～2%铁铬盐 FCLS+0.5%～1%纤维素类高分子聚合物HECMC +1%～2%AMPS聚合物+1%～3%氢氧化钠, 按不同的水灰比可配制成不同密度的超微细堵剂浆体） 的流变性、 凝固时间和岩心封堵率及形成固化体的抗压强度等性能进行了室内综合评价, 并进行了现场应用。研究结果表明, 密度1.4数 1.8 g/cm³堵剂浆体的黏度小于35mPa· s, 注入性好, 能进入地层深部孔隙。密度大于1.6 g/cm³时, 堵剂浆体的悬浮性好, 基本不分层。超微细堵剂浆体固化时间可调, 施工安全, 初凝时间2.7～18.5 h, 终凝时间3.1～28.1 h。固化后的体积不收缩, 固化体的抗压强度大于25 MPa, 耐温130℃、 耐盐20×104 mg/L。堵剂对不同渗透率 （20.5×10^-3数 127×10^-3 μm²） 岩心的封堵率均达99.9%, 且耐冲刷、 高温稳定性好。堵剂具有一定的溶解性, 经酸岩反应后被封堵岩心的渗透率恢复率大于50%。超微细粉体堵剂已在低渗油藏卫360块应用27井次, 工艺成功率100%, 增油有效率100%。图1表10参19