缓交联铬冻胶体系影响因素分析

缓交联铬冻胶体系由部分水解聚丙烯酰胺，重铬酸钠与有机还原剂硫脲组成。由于硫脲的还原能力弱。因此该体系成冻时间较长，其终冻时间长达8-10d，可用于油藏的深部调剖，分析了铬冻胶的形成过程，通过测定成冻时间（包括初冻时间及终冻时间）和突破真空度评价了各种因素的影响，研究结果表明，随着交联剂质量分数的减少，pH值的升高，铬冻胶体系的成冻时间延长，强度增大；随着部分水解聚丙烯酰胺质量分数的增大。成冻时间缩短，强度增大；随着温度的升高，成冻时间缩短，强度变化不大。     

延缓交联体系深部调剖性能的影响因素

通过室内试验和物理模拟试验,评价各种因素对水包油包水(W_1/O/W_2)的多重乳液交联剂冻胶体系成冻性能和封堵能力的影响.结果表明:与未包覆的Cr(AC)_3交联剂相比,多重乳液交联剂对聚合物有延缓交联的作用,更有利于进行深部调剖;随着聚合物、交联剂质量浓度和温度的增加,成冻时间缩短,冻胶强度增大;随着矿化度的增大,成冻时间先缩短后增加,冻胶强度先增强后变弱;交联剂冻胶的封堵能力随着聚合物、交联剂质量浓度的增加,均近似线性增大,但交联剂的影响更明显;封堵能力与地层渗透率有关,随着渗透率增大突破压力梯度在双对数坐标系中线性减小.     

缓交联氨基树脂冻胶成胶性能

深部调剖是高含水油田控水稳油的重要措施。低油价下深部调剖需要成胶时间长、成胶后强度高的冻胶堵剂。以低质量分数的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)为成胶液,以氨基树脂为交联剂,研究了氨基树脂冻胶的成胶规律及其使用条件。研究结果表明,在乙酸催化下,氨基树脂可和低质量分数HPAM交联形成冻胶,该冻胶可以在70℃、盐含量为10 174 mg·L~(-1)以下地层使用。成胶时间大于3 d,冻胶强度可达到G级以上,冻胶90 d脱水率小于10%,适合深部调剖。     

硫化氢对冻胶型堵剂的影响

研究了H2S对常规冻胶型堵剂成冻时间和冻胶强度的影响,这些冻胶型堵剂包括交联聚丙烯酰胺形成的铬冻胶和酚醛树脂冻胶.探讨了H2S对冻胶型堵剂影响的作用机理.结果表明:H2S对无机铬交联体系的影响较大,而对有机铬交联体系和酚醛树脂交联体系的影响相对较小;对于无机铬交联体系,H2S能迅速将Cr6+还原为Cr3+,提高交联HPAM的速度,而当H2S含量偏高时,被还原出的Cr3+会与过量的H2S生成Cr2S3沉淀,不能形成整体冻胶;对有机铬和酚醛树脂交联体系的影响主要体现在pH值的变化上.当选择冻胶型堵剂应用于含H2S的油气藏时,最好选用酚醛树脂冻胶.     

稳定剪切条件下聚合物冻胶的交联动力学研究

采用HAAKE RS150流变仪,测试分析了稳定剪切条件(1～20 s-1)下部分水解聚丙烯酰胺与铬离子的交联过程中表观粘度随时间的变化规律,得到稳定剪切条件下的交联动力学方程.研究结果表明,稳定剪切下成冻体系的交联反应可分为诱导、成冻、限制粒径和稳定4个阶段,当剪切速率增大或聚合物、交联剂浓度降低时,可能不出现明显的粒径限制阶段;初始交联时间与剪切速率、部分水解聚丙烯酰胺中的羧基浓度、铬离子浓度、氢离子浓度有关;稳定剪切下交联反应的表观活化能为60.56 kJ·mol-1.与静态条件下的交联反应相比,稳定剪切条件下交联反应速率受聚合物中羧基的影响更大,交联反应表观活化能降低.     

稳定剪切条件下聚合物冻胶的交联动力学研究

采用HAAKE RS150流变仪,测试分析了稳定剪切条件(1～20 s-1)下部分水解聚丙烯酰胺与铬离子的交联过程中表观粘度随时间的变化规律,得到稳定剪切条件下的交联动力学方程.研究结果表明,稳定剪切下成冻体系的交联反应可分为诱导、成冻、限制粒径和稳定4个阶段,当剪切速率增大或聚合物、交联剂浓度降低时,可能不出现明显的粒径限制阶段;初始交联时间与剪切速率、部分水解聚丙烯酰胺中的羧基浓度、铬离子浓度、氢离子浓度有关;稳定剪切下交联反应的表观活化能为60.56 kJ·mol-1.与静态条件下的交联反应相比,稳定剪切条件下交联反应速率受聚合物中羧基的影响更大,交联反应表观活化能降低.     

红河油田长8区块封堵裂缝用冻胶的研制

为封堵红河长8油藏的直通型水窜裂缝,研制了酚醛树脂冻胶。冻胶成胶时间30～60 h,通过强酸弱碱盐的用量进行调控;冻胶强度取决于聚丙烯酰胺和水溶性酚醛树脂用量,聚丙烯酰胺质量分数0.4%、水溶性酚醛树脂质量分数0.4%,可形成弹性模量10 Pa的强冻胶。在冻胶中加入0.1%纳米SiO_2颗粒稳定剂,可使体系在70℃、180 d脱水率低于4%,弹性模量保持10 Pa以上。封堵模拟实验表明,在直径1 mm的细管中冻胶突破压力梯度2 MPa/m,在冻胶中加入粒径为180～200目的2%～4%交联聚合物颗粒没有起到提高突破压力梯度的作用。     

丙烯酰胺-丙烯酸冻胶与长输管道黏附力特性实验研究

为了进一步将冻胶封堵技术应用在管道快速封堵作业中,对丙烯酰胺-丙烯酸冻胶与长输管道间黏附力特性进行研究,设计了一种丙烯酰胺/丙烯酸体系冻胶与钢制基底黏附力的测力方法,构建了该方法下测量黏附力的评价体系;通过正交试验研究了冻胶配方中单体配比、引发剂质量分数、交联剂质量分数、中和度对冻胶与金属管道黏附力特性的影响规律,分析讨论了各因素对黏附力特性的影响机理;借助MATLAB软件构建了丙烯酰胺-丙烯酸冻胶体系与管道之间黏附力的数学模型,并对模型的正确性进行了检验。实验结果表明,当工艺参数为单体配比1∶1,引发剂质量分数0.3%,交联剂质量分数0.25%,中和度65%时黏附力达到最大。其中单体配比对黏附力的影响最为显著,黏附力随着单体配比的增大而减小,随着引发剂质量分数的增加而增大,随着交联剂质量分数的增加而增大,随着中和度的增加而先增大后减小。数学模型的检验结果表明该模型具有普适性。冻胶与管道黏附力特性研究结果为冻胶封堵技术的开展做了基础工作。     

多孔介质剪切下铬冻胶体系成胶行为研究

采用安瓿瓶和填砂管考察了铬冻胶体系的静态成胶和动态成胶过程.结果表明:同一配方下铬冻胶在多孔介质中动态成胶的初始成胶时间是其在多孔介质中静态成胶的初始成胶时间的1～3倍,最终成胶时间是其在多孔介质中静态成胶时间的1～3.5倍.铬冻胶在多孔介质中静态成胶的初始成胶时间是其在安瓿瓶内静态成胶的初始成胶时间的1～2倍,最终成胶时间是其在安瓿瓶内静态成胶时间的3～5倍.随着剪切速率的增大,铬冻胶体系受到的剪切作用增强,其初始成胶时间和最终成胶时间均延长,成胶后的封堵能力降低.随着聚合物浓度和交联剂浓度的增大,铬冻胶的初始成胶时间和最终成胶时间均延长,成胶后的强度增大.聚合物分子的吸附和捕集作用不是引起压力增大的主要原因,引起压力变化的主要因素是铬冻胶在多孔介质中的成胶.     

铬冻胶堵剂突破压力的测定

在室内测定了不同的聚丙烯酰胺质量分数和相对分子质量、地层渗透率、温度、矿化度等条件下铬冻胶堵剂的突破压力 ,对各因素影响铬冻胶堵剂突破压力的原理进行了简单分析。结果表明 ,堵剂的突破压力值随聚丙烯酰胺质量分数和相对分子质量以及温度的增加而增加 ,随渗透率增加而减小。铬冻胶堵剂的突破压力与注入水矿化度之间并不存在规律性的关系 ,只是在矿化度为 10 g/L时突破压力有最大值。     

长成冻时间的深部调驱剂研究

长成冻时间的深部调驱剂是以 HPAM为主的复配聚合物 ,由树脂交联剂 1 0 3交联形成的 .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 .评价了不同聚合物、交联剂及矿化度在不同温度下的成冻时间及强度 ,并作出了成冻时间及强度等值图 .结果表明 :成冻时间在 1～ 3 0 d范围内可调 ,强度 (即 p BV值 )在 - 0 .0 6 0～ - 0 .0 3 0 MPa范围内可调 .由成冻时间和强度等值图可找出具体地层条件下的不同成冻时间及不同强度调驱剂配方     

清水配置冻胶在盐水中稳定性的变化研究

本文以水溶性酚醛树脂为交联剂,以纳米颗粒为稳定剂,以HPAM以及不同AMPS含量的聚合物为成胶剂,在低盐含量的模拟注入水中制备了稳定的冻胶。研究发现,相同交联剂和聚合物用量下,AM-AMPS共聚物成胶时间比HPAM长,但成胶后强度高。评价了制备的冻胶在不同盐含量模拟水中的脱水情况,结果表明,当模拟水盐含量为10000mg/L、30000mg/L时,冻胶会吸水膨胀、强度降低;但当模拟水盐含量高于50000mg/L时,冻胶则脱水,冻胶强度提高。模拟水盐含量越高,脱水幅度越大。提高冻胶中纳米颗粒的含量或用AMPS含量高的共聚物做成胶剂,可明显降低冻胶在高盐含量中的脱水幅度。研究结果对红河油田裂缝封堵剂的开发有指导意义。     

高性能深部调驱体系试验

 应用交联聚合物体系对油层进行深部调驱可有效提高原油采收率。在70℃条件下,通过正交试验优选出了一种交联聚合物调驱体系,其主剂基本组成为0.30%聚合物+0.08%有机铬+0.10%六亚甲基四胺+0.08%苯酚。为延长该体系的成胶时间,考查了延迟交联剂草酸钠(SO)对体系成胶时间和强度的影响。选定SO的质量分数为0.04%时,体系的成胶时间约为48h,成胶强度约为0.057MPa。矿化度、温度、pH值等因素可对体系的成胶性能产生影响。在70℃条件下,当Na+质量浓度小于36000mg/L,Cacl2质量浓度小于1000mg/L,pH值为5—7时,体系具有较好的成胶性能;体系在60—90℃条件下生成的冻胶强度大于0.056MPa。使用单管岩心驱替试验模拟了体系的调驱性能,结果表明,体系的调驱效果较好,水驱后采收率提高幅度高达20%以上,封堵率大于95%,加之70℃下成胶时间在48h以上,可以达到油层深部调驱的目的。     

海上油田高含水油藏水平井堵水实验研究

针对曹妃甸11-1油田油层的储层特性、非均质特征以及流体性质,评价了无机铬凝胶体系的成胶性能,通过调节聚合物和交联剂的加量,形成了一系列成胶时间可调、强度可控的配方;并考察了凝胶的黏弹性随时间的变化规律。借助水平井堵水物理模型模拟水平井堵水过程中堵剂的注入过程,评价了水平段地层平面非均质性对堵剂在水平井中渗流规律以及选择性封堵性能的影响。实验结果表明,无机铬凝胶体系的储能模量和耗能模量均随着交联反应时间的延长增大;当水平段跟部渗透率高,趾部渗透率低时,其选择性封堵性能要优于跟部渗透低趾部渗透率高时的选择性封堵性能。研究成果明确了堵剂在水平井中的渗流规律,为海上水平井堵水施工设计提供了技术支撑。     

弱凝胶体系调剖堵水实验研究及应用

针对油井综合含水率高的特点,选取弱凝胶体系作为深部调驱堵水剂。实验测试不同聚丙烯酰胺(HPAM)浓度和不同交联剂浓度下的弱凝胶成胶强度,优选出HAPM的浓度为2000 mg/L,交联剂的浓度为800 mg/L。为了降低成本提高调驱堵水效果,在弱凝胶体系的基础上,优选黏土、悬浮剂和固化剂的浓度,配制黏土凝胶。开展了填砂管试验和人工裂缝模拟实验,完成了弱凝胶体系的段塞优化设计。研究结果表明,对于大孔道型储层最优的段塞组合为聚合物+弱凝胶+黏土凝胶+弱凝胶;对于裂缝性储层,还需要在段塞组合中加入无机堵剂。通过现场的施工应用,调驱堵水后的对应采油井组采油量增加,含水率下降,措施效果明显。     

多羟基醇压裂液体系交联剂研究

针对常规胍胶压裂液对油气藏储层伤害的现状,提出一种有机硼交联多羟基醇压裂液体系.通过室内实验为该体系合成了有机硼交联剂的基础物S-BQ,其最佳原料配比n(多元醇A)∶n(硼酸)为8∶1,催化剂Na2CO3的质量分数为0.35%左右.针对S-BQ延迟交联时间过长的问题,经复配加入延迟调节剂和助溶剂,制得性能优良的有机硼交联剂FS-BQ.用该交联剂交联的多羟基醇压裂液具有很好的延迟交联特性和剪切稳定性.此外,该压裂液体系破胶彻底,残渣含量低,对油气藏储层伤害小,适合于超低渗透油气田储层改造.     

柠檬酸铝结构形态及其对部分水解聚丙烯酰胺-柠檬酸铝体系交联性质的影响

通过分析27Al核磁共振波谱、自旋晶格弛豫时间,结合数字拟合方法、渗析法和原子吸收分光光度法,对柠檬酸铝的形态结构及其影响因素进行了研究;利用转变压法研究了pH值对部分水解聚丙烯酰胺与柠檬酸铝体系交联过程的影响。结果表明,柠檬酸铝溶液中pH值增加时,Al(1)化学位移减少;pH值降低时,Al(2)化学位移减少。在柠檬酸铝溶液中存在两种形态的铝,一种是分子态,另一种是胶态。pH值增加时,分子态铝的量减少,而胶态铝的量增加。对部分水解聚丙烯酰胺与柠檬酸铝形成低聚合物浓度体系交联过程的研究表明,该反应所需柠檬酸铝为最佳形态结构时,溶液的pH值为5.0～7.0。     

生物还原响应的酶交联可注射水凝胶

可注射水凝胶作为生物材料被广泛用于生物医学领域. 合成了含有二硫键的葡聚糖衍生物(Dex-SS-PA), 使用辣根过氧化酶化学交联制备出新型的生物还原响应的可注射水凝胶. 系统研究了这些水凝胶的物理化学属性, 包括成胶时间、胶含量及降解性, 同时使用生死染色实验和噻唑蓝比色法实验评价了它们的细胞生物相容性. 研究结果表明, 葡聚糖的分子量越大、根皮酸的取代度越高、Dex-SS-PA 的浓度越大, 获得的水凝胶成胶时间越短、胶含量越高. 在还原环境中, Dex-SS-PA 水凝胶能够被降解. 此外, 这些水凝胶没有明显的细胞毒性. 因此, 这类新的水凝胶预示着较好的生物医学应用前景.