疏水缔合聚合物/酚醛树脂冻胶反应进程及影响因素

本文研究的冻胶由疏水缔合聚合物HAP与酚醛树脂YG103交联而成。用流体流动行为指数n和零剪切黏度η0表征酚醛树脂冻胶成冻过程的流变行为,其交联过程分为诱导期、增长期和稳定期3个阶段,证实了冻胶的形成既有化学交联又有明显的物理交联。研究了HAP与YG103加量、温度、矿化度、pH值对冻胶成冻时间和冻胶强度的影响。成冻时间和冻胶强度分别用目测代码评价方法和突破真空度法测定,研究结果表明:在本实验条件范围内,HAP和YG103浓度越大、温度越高、矿化度越高,成冻时间越短,冻胶强度越高。无机盐对成冻体系的影响大小为:CaC l2MgC l2NaC l,当成冻体系的pH值在9~10时,成冻时间最短。为海上油田聚合物驱的深部液流转向提供理论基础和技术支持。图3表5参5     

影响锆冻胶成冻因素的研究

本文研究的锆冻胶是聚丙烯酰胺(PAM)由氧氯化锆(ZrOCl2)形成的锆的多核羟桥络离子交联而成的.研究了PAM溶液的pH值、ZrOCl2的质量分数、PAM的质量分数、温度、水解度、相对分子质量、矿化度等因素对锆冻胶的成冻时间和冻胶强度的影响.成冻时间和冻胶强度分别由转子旋转法和突破真空度法测定.研究结果表明在实验条件范围内,温度越高,PAM和ZrOCl2的质量分数越大,水解度越低,相对分子质量越高,则锆冻胶的成冻时间均越短;而对于pH值及矿化度,则存在最佳成冻范围,即pH值为4-6,矿化度为8×103-4×104mgL-1时成冻时间最短.研究还证实,锆冻胶的成冻时间与冻胶强度的关系符合一般冻胶所遵循的规律,即成冻时间越短,冻胶的强度越高.锆冻胶在调剖堵水、酸化压裂、防砂等方面有重要的应用.     

影响醛冻胶成冻因素的研究

本文研究的醛冻胶是聚丙烯酰胺（PAM)被甲醛交联而形成的,研究了PAM的羟甲基化时间,pH值,甲醛和PAM的浓度,温度,矿化度,HF的浓度等因素对醛冻胶的成冻昨冻胶强度的影响,成冻时间和冻胶强度分别用转子旋转法和突破真空度法测定,研究结果表明,在本实验条件范围内,羟甲基化时间越长,pH值越低,温度越高,PAM和甲醛的逍度越大和水的矿化度越低,成冻时间的越短,醛冻胶的成冻时间与冻胶强度的关系符合一般冻胶所遵循的规律,即成冻时间越短,冻胶的强度则越高,配合冻胶在调剖堵水,酸化压裂,防砂等方面的有重要应用。     

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%。     

煤层气井用锆冻胶压裂液低温破胶体系

用于煤层压裂的锆冻胶压裂液是由无机锆(ZrOCl2)将聚丙烯酰胺(PAM)交联而成的,其优点是在低温下交联成冻。常规使用不同浓度的氧化体系(如过硫酸铵)破胶速度太慢,难以使压裂液在指定的时间内破胶水化,不利于压裂后返排,易对煤层造成伤害。为此,采用氧化还原体系在低温下破胶,研究了温度、聚合物浓度、交联剂浓度、氧化剂浓度、低温活化剂浓度、pH值、矿化度等因素对氧化还原体系低温破胶的影响。结果表明:在所选实验条件范围内,聚合物、交联剂浓度越高,加入盐的浓度越大,则越难破胶;氧化剂、低温活化剂浓度越高,pH值越高(2～5),越容易破胶。     

适用于高温高矿化度条件的聚乙烯亚胺冻胶堵水剂

针对高温高矿化度地层堵水需求,研制了一种耐高温高矿化度的以阴离子聚丙烯酰胺为主剂的冻胶型堵剂,交联剂采用水溶性聚合物聚乙烯亚胺(PEI),并加入保护剂减缓高温下主剂的水解。实验考察了主剂质量分数、主剂分子量、PEI质量分数、PEI分子量、矿化度和p H值等因素对PEI冻胶成胶性能的影响。实验结果表明:随着主剂和PEI相对分子质量增加,主剂和PEI质量分数的增加,成胶时间缩短,但交联剂质量分数过高易发生过交联现象,造成冻胶过早脱水;成胶时间随着p H值的增加而缩短,随矿化度的增加而变长。在110℃条件下,对于Na Cl含量为50 000 mg/L的地层水,该冻胶强度高,耐温性好,封堵效果好且至少120 d不脱水。堵剂体系最佳配方为:0.6%~0.8%阴离子聚丙烯酰胺+0.3%~0.7%PEI+0.8%~1%高温保护剂。     

绥中36-1油田疏水缔合聚合物冻胶成胶影响因素实验研究

用疏水缔合聚合物AP-P4和酚醛树脂YG103交联生成疏水缔合聚合物冻胶,通过实验研究了在绥中36-1油田地层温度(65℃)条件下聚合物和交联剂质量分数、温度、pH、矿化度及剪切作用对成胶时间、冻胶强度的影响,并考察了冻胶的稳定性.结果表明:随着聚合物和酚醛树脂质量分数的增大,冻胶体系成胶时间缩短,冻胶强度增大;随着温度的升高和矿化度的增加,成胶时间缩短,但冻胶强度降低;随着pH值的增加,冻胶体系的成胶时间呈先缩短后增加的趋势,而冻胶强度则呈先增大后降低的趋势,当pH值在9.2～10.2时,成胶时间最短,冻胶强度最大;随着剪切强度的增加,成胶时间延长,冻胶强度略微降低;冻胶体系在65℃下老化90天后冻胶强度保留率在95%以上,没有出现破胶脱水现象,具有较好的稳定性.     

海上油田酚醛树脂冻胶调剖性能评价

适用于海上油田的酚醛树脂冻胶是由聚合物HPAM和酚醛树脂交联剂YG103交联形成的。通过室内实验,评价了聚合物、交联剂质量分数和剪切程度对酚醛树脂冻胶成冻时间和冻胶强度的影响,并绘制了成冻时间及强度等值图。结果表明,随着聚合物、交联剂质量分数的增加,酚醛树脂冻胶成冻时间缩短,冻胶强度增大,成冻时间在5～14d内可调;随着剪切强度的增加,其成冻时间延长,冻胶强度变弱。稳定性实验结果表明,此类冻胶的稳定性较好,强度保留率均大于90%,并且剪切对稳定性影响不大。物理模拟实验结果表明,随着聚合物、交联剂质量分数的增加,该冻胶的封堵能力增强,且封堵率均在90%以上。单管实验结果表明,酚醛树脂冻胶的注入性能较好,能实现在线注入;且该冻胶有很好的耐冲刷性能,成冻后水驱为10倍孔隙体积时,封堵率仍保持在94%以上。     

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。     

耐温耐盐深部调剖体系研究

采用非离子聚合物与酚醛树脂制备了一种耐温耐盐的深部调剖剂,并考察了深部调剖剂的成冻性能。根据成冻强度级别的划分,定性地测定了成冻时间,用突破真空度法定量地测定了成冻强度,并绘制出成冻时间和成冻强度等值图。评价了聚合物与交联剂的质量分数、温度、pH值、矿化度及剪切速率对成冻性能的影响,也评价了油井的封堵性能,并分析了注入时机对采收率的影响。结果表明：交联体系成冻时间在1～18d可调,成冻后强度高,具有很好的耐温耐盐性;pH值适用范围广,抗剪切性强,封堵性能好。在注入相同量的调剖剂时,注入时机越早,提高采收率增值也就越大。     

油井堵水用高强度PEI冻胶研究*

实验采用丙烯酰胺与丙烯酸叔丁酯的共聚物(PAtBA)与聚乙烯亚胺(PEI)制备成胶液,从冻胶高强度的角度出发,着重研究了聚合物用量、交联剂用量与分子量、温度、盐含量以及pH值对成胶性能的影响。研究结果表明,随着聚合物、交联剂含量的增加,冻胶强度增加。在pH值为6～9时,随着pH值的增大,冻胶成胶时间延长;pH值为9～12时,p H值越大,成胶时间越短。当成胶液中盐含量增加时冻胶成胶时间延长,冻胶强度先增高后降低。成胶时间与温度的关系符合Arrhenius公式,反应所需活化能为48.36 kJ/mol。5%PAtBA+1.5%PEI的冻胶体系在110℃下所形成冻胶的储能模量可以达到2689.2 Pa。该冻胶体系的耐温良好,在170℃环境中保持I级的时间30 d。此外,与铬冻胶和酚醛类冻胶相比,PEI冻胶的毒性低,更加适用于海上油田。图10表1参14     

一种聚合物驱后深部调剖用HPAM/Cr3+冻胶体系

针对孤岛油田砂岩油藏的地质特点,用可延缓释放Cr3 的一种有机铬交联剂与延缓剂配合,研制了深部调剖用的一种聚合物(HPAM)/有机铬冻胶体系,由冻胶强度级别的划分定性地测定成冻时间和突破真空度的方法定量测定冻胶强度,并作出了成冻时间及强度等值图。实验结果表明HPAM/Cr3 冻胶交联时间可调,冻胶体系成冻时间可调1~18d,成冻后强度高。聚合物驱后,继续向地层中注入一定量的组合深部调剖剂,能有效地提高采收率。     

氧化/交联双重改性淀粉冻胶

鉴于目前不压井作业中存在的诸多问题,利用改性淀粉冻胶的优越性,结合实际生产要求,研究了一种新型冻胶材料。室内实验表明,引发剂浓度、丙烯酰胺与淀粉投料比、反应温度、体系p H值等因素影响改性淀粉冻胶成胶时间和胶体黏度。优化出氧化/交联改性淀粉冻胶质量比配方为3.6%淀粉+0.03%过硫酸铵+14.5%丙烯酰胺+7.3%交联剂A+4.7%交联剂B。冻胶在p H值8~12范围内,成胶时间在1 h内可控调节。室内评价冻胶适用温度60~120℃,黏度可高于200×104 m Pa·s。     

海上油田耐温耐钙镁盐调驱体系研制

常规冻胶体系在钙镁离子含量较高的海上油田的稳定性较差。为了提高冻胶的耐钙镁盐能力, 制备了一种由耐温非离子聚合物 KF、 有机醛类交联剂 REL和有机酚类交联剂 MNE和稳定剂 WZ组成的耐温耐盐有机交联聚合物体系。利用成冻强度代码法和突破真空度法考察了聚合物质量分数、 交联剂质量分数、 稳定剂质量分数、 温度、 矿化度等因素对体系性能的影响。在此基础上优化出了 130℃条件下适于某油田的冻胶体系配方：0.3%～0.6%耐温聚合物 KF+0.3%～0.9%交联剂 REL+交联剂 0.3%～0.9%MNE+2%稳定剂 WZ, 该体系成胶时间4～50 h 可调, 成冻强度在 0.040～0.089 MPa 可调。配方为 0.6%聚合物 KF+0.6%交联剂 REL+0.6%交联剂MNE+2%稳定剂 WZ的成胶体系在高温 （130℃）、 高矿化度 （一价盐 2.0×105 mg/L或二价盐 8.0×103 mg/L） 条件下老化 30 d体积保留率大于 90%; 经不同程度的岩心剪切后放置在 130℃条件下老化 30 d未发生脱水现象, 且水驱10 PV封堵率仍保持 90%以上, 显示出较好的耐温抗盐性能和持续封堵能力。图6表5参10     

裂缝型凝析气藏调剖剂成胶性能的影响因素

针对裂缝型凝析气藏调剖剂封堵强度不够、调剖深度有限的难点,通过试验找出了一种新型、性能更加稳定的弱凝胶调剖剂,该调剖体系形成的弱凝胶稳定性好。在对其成胶性能的研究后认为聚合物浓度、交联剂浓度、温度、pH值和矿化度是影响该调剖体系成胶性能的主要因素：聚合物浓度增加,体系成胶时间缩短,强度增强;交联剂浓度增加,成胶时间缩短,强度增加;随着温度升高,成胶时间缩短,强度增加,当温度高到一定值时,弱凝胶强度变弱;该调剖剂在中性至弱碱性环境下利于成胶;聚合物分子具有盐敏性,但矿化度较低时,矿化度对交联体系成胶时间和强度的影响并不大。     

弱凝胶成胶性能影响因素研究

弱凝胶是由低浓度的聚合物和交联剂形成的以分子间交联为主、分子内交联为辅的弱交联体系，通过实验考察了影响弱凝胶成胶性能的几大因素。结果表明：弱凝胶成胶强度和成胶时间不仅受聚合物浓度、交联剂浓度以及聚合物交联剂浓度比等内部因素的控制，同时还受到地层水矿化度和pH值等外部因素的影响。     

河南油田低强度调剖体系研究

对铬体系和酚醛体系两种低度交联体系的成胶时间和强度进行了实验,实验结果表明:交联剂浓度相同,聚合物浓度越高,成胶时间缩短、成胶强度越大;聚合物浓度相同,交联剂浓度越高,成胶时间越短,成胶强度越大。并联岩心实验结果表明:低度交联可以有效堵塞大孔道,扩大后续水驱的波及体积,提高采收率。     

HPAM/柠檬酸铝体系交联剂配方研究

采用不同的柠檬酸三钠/氯化铝比例配制柠檬酸铝交联剂溶液,考察其对HPAM/柠檬酸铝交联体系成胶时间和强度的影响。实验结果表明,在相同条件下,交联剂配方对成胶时间和性能有着重要影响,通过调整配方可以达到成胶速度和性能的优化,聚合物分子量越高、浓度越大,控制成胶所需交联剂的柠檬酸根离子/铝离子比例越大。     

堵剂聚乙烯亚胺冻胶成冻影响因素研究

研究了聚乙烯亚胺(PEI)交联的聚合物强冻胶(强凝胶)的成冻性能.成冻液用4.0 g/L,NaCl盐水配制.组分选择结果如下从冻胶90℃、2个月稳定性考虑,在4种聚合物中,M=8.0×106、HD=5%的HPAM DF800 最好,M=1.5×104 的PEI QL-1001-C3好于M=3×103 的QL-1001-C1.发表了DF800/QL-1001-C3体系在75℃、90℃、105℃下的成冻时间(形成G级凝胶的时间)等值图和突破真空度(冻胶强度)等值图.及1.5%/1.2%、1.2%/0.6%、0.9%/0.3%的DF800/QL-1001-C3体系在3个温度下的2项性能数据,表明PEI冻胶的成冻规律与一般冻胶相同,即聚合物、交联荆用量增大,成冻温度升高,则成冻时间缩短,成冻强度增大.pH值6～7时成冻时间较短.配液盐水中NaCl浓度由5.0 g/L增至30 g/L时,1.2%/0.6%体系成冻时间延长,成冻强度下降.碳酸钙、石英砂对该体系的成冻性能无影响.PEI毒性小,推荐该体系用于海上油田堵水调剖.图8表4参7.     

弱冻胶调剖剂在孤岛油田污水中成胶性能评价

应用孤岛油田现场聚合物和美国进口复合有机铬交联剂TIORCO WC684进行了一系列的室内评价实验。实验结果表明,宝莫聚合物均具有较好的初始黏度、且形成的弱冻胶体系强度高;弱冻胶主段塞选取聚合物浓度2500～3000mg/L,交联剂浓度300～600mg/L,成胶强度较高,且胶体不易脱水;弱冻胶封口段塞聚合物浓度为4000mg/L,交联剂浓度300～900mg/L,胶体强度较大、韧性好,满足封口的要求;同时评价了封口段塞的耐盐性能,结果表明该体系随盐类矿化度的增加体系强度有增加趋势。