纳米硅藻土增强聚丙烯酰胺凝胶堵剂强度及耐温性研究

聚丙烯酰胺(HPAM)凝胶堵剂是一类重要的采油调剖堵水剂,然而其强度及耐温性较差。以硅藻土(DE)纳米颗粒为增强材料,通过交联反应制备了DE改性聚丙烯酰胺水凝胶。以复合凝胶强度作为评价指标,对DE加入浓度进行了考察,并详细分析了DE改善凝胶强度及耐温性的作用机制。结果发现,随着DE加入浓度的提高,复合凝胶强度呈现先增大后趋于稳定的趋势;确定DE最佳加入浓度为0.09wt%,其对应复合凝胶DE-9的强度为12 080 Pa。与原始凝胶相比,DE-9的热降解温度及玻璃化温度分别提高了39.8℃和29.7℃,为256.5℃及135.2℃;岩心封堵率及突破压力分别提升了7.4%和0.41 MPa,达98.1%及2.74 MPa。DE的加入明显提升了凝胶的强度、耐温性和封堵性能。     

XN-P大孔道封堵剂室内研究

针对大孔道地层胶结疏松,堵液易流失的特点,在80℃下采用低分子量聚丙烯酰胺作为主剂与交联剂反应生成一种可用于大孔道封堵的凝胶。该封堵体系含聚丙烯酰胺1.0%~3.5%,交联剂0.8%~1.4%。通过室内实验考察了主剂浓度、交联剂浓度、温度和地层水矿化度等因素对堵剂成胶时间和强度的影响。通过单岩芯物模实验,考察了堵剂的注入性和封堵能力。根据实验结果,该封堵体系成胶时间8~72h,在80℃下密闭保存7个月无变化。在大孔道或特高渗透地层（14644×10-3靘2）中阻力系数20.8,具有27.93MPa/m的强度和93.2%的封堵率;并具有成胶时间可控、强度高、稳定性好的优点,能够满足疏松砂岩油藏大孔道堵水的需要。     

一种低温锆弱凝胶调剖剂的研制

针对温度低于50℃的高含水油藏,研制出了一种聚合物/有机锆弱凝胶调剖剂.该调剖剂以部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)为主剂,以自制有机锆YJ-1为交联剂,在35～50℃温度下能形成稳定的弱凝胶.该弱凝胶调剖剂配方为:800～1 500 mg/L HPAM,500～1 000 mg/L有机锆YJ-1交联剂,500～800 mg/L稳定剂.该体系适合的矿化度在50 000 mg/L以下,pH值4～9.该调剖剂成胶时间和凝胶黏度可调,岩心封堵率大于96%.     

矿用灭火复合凝胶的强度性能研究

矿用灭火凝胶材料由于强度低易破碎脱水,一定程度上影响了煤炭自燃火灾防治的效果。通过采用沉入度法及间接参数表征了加入填充剂的复合凝胶及纯凝胶的强度。实验表明:由于发生在填充剂与纯凝胶之间的粘附力作用、能量流散作用、吸附作用及温度效应,填充剂增强了复合凝胶的强度;并且随着加热温度的升高、加热时间的延长及填充剂浓度的增加,各复合凝胶的强度增大。     

新复合引发体系在反相微乳液中合成聚丙烯酰胺的研究

采用新复合引发体系，在反相微乳液中合成出相对分子量较高且性能优良的聚丙烯酰胺。合成聚丙烯酰胺的正交实验方案结果表明，反应温度及引发剂比值是影响产物分子量的主要因素；最佳聚合条件如下：反应温度为40℃，氧化还原剂／偶氮引发剂为1／4，pH为9．00。引发剂浓度为0．3％，单体浓度为20％。采用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜对合成的聚丙烯酰胺进行了表征。     

矿用灭火复合凝胶的强度性能研究

矿用灭火凝胶材料由于强度低易破碎脱水，一定程度上影响了煤炭自燃火灾防治的效果。通过采用沉入度法及间接参数表征了加入填充剂的复合凝胶及纯凝胶的强度。实验表明：由于发生在填充剂与纯凝胶之间的粘附力作用、能量流散作用、吸附作用及温度效应，填充剂增强了复合凝胶的强度；并且随着加热温度的升高、加热时间的延长及填充剂浓度的增加，各复合凝胶的强度增大。     

阳离子型弱凝胶调驱剂的性能与应用

研究的阳离子型弱凝胶调驱剂主要由0.50%的阳离子聚丙烯酰胺+0.03%～0.06%的交联剂组成.使用大量的弱凝胶调驱剂驱替岩心后,油相渗透率恢复值为91.6%,水相渗透率的恢复值仅为15.3%.对岩心封堵率大于90%,突破压力梯度为0.4 MPa/cm;现场实验表明投入产出比为1:3.24.     

含油污泥-弱凝胶复合调剖体系的研制

通过对化子坪联合站含油污泥的组分分析以及含油污泥沉降实验,对调剖体系中的分散剂、悬浮剂、交联剂进行筛选,并对复合调剖体系配方进行优化。优化配方为:质量分数15%的含油污泥、0.5%的烯基磺酸钠与0.4%的疏水聚丙烯酰胺KYPAM溶液预先混合,加入0.5%柠檬酸锆、2%尿素、1.5%甲醛交联剂。70℃下候凝2 d,含油污泥-聚合物复合凝胶黏度达20×103m Pa·s以上。通过模拟实验评价了调剖效果,注入量0.3 PV及以上时,封堵率达到99%以上,突破压力提高到10 MPa以上。     

改性木质素磺酸钠堵水剂的试验研究

本研究表明,木质素磺酸钠与苯酚、甲醛反应后。可在适当条件下与聚丙烯酰胺(PAM)交联,形成一种新型的用于碱性地层的凝胶堵水剂。该堵水剂的适宜配方为:改性木质素磺酸钠浓度为4.0%～4.5%,PAM浓度为0.4%～0.5%,pH值为9～12.在70～90℃条件下.胶凝时间为9～60小时。岩心实验表明,该堵剂具有强度高,抗盐性和热稳定性好,易解堵等显著特点。     

AA/AM/AMPS/DAC聚合物凝胶调剖剂的制备及评价

以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM),2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)作为单体合成了一种聚合物凝胶,单体以地下交联的方式进行调剖。通过正交-单因素实验法,以成胶时间和强度为指标,筛选出了合成的最佳条件,即单体浓度为10%(以反应物总质量为基准),单体配比为m(AA)/m(AM)=3∶7,交联剂加量为0.1%,引发剂加量为0.13%,功能单体加量AMPS为5%,DAC加入量为5%(以上均以单体总质量为基准);用瓶测法判断成胶强度,60℃下成胶时间为4 h(B级,黏度5 000 MPa·s),48 h能达到I级刚性凝胶。利用FTIR,1HNMR证实了聚合物凝胶的结构;聚合物凝胶60℃下老化35 d,平均脱水率为7.8%,随配制水矿化度的增大(8 000~30 000 mg/L)成胶时间由5 h降低到3 h,形成的凝胶强度变化不大;通过室内岩心流动实验对体系性能进行研究,该调剖剂具有较好的封堵性与耐冲刷性能。     

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。     

复合深部调剖体系在高盐稠油油藏中的应用

针对深层稠油油藏注水开发中存在的含水高、注水指进、地层水矿化度高等问题,提出了强弱结合,且耐盐性好的复合深部调剖体系。弱凝胶选定聚丙烯酰胺为主剂,与乌洛托品、间苯二酚交联而成,强凝胶为AM/AA的高分子聚合物。文中对弱凝胶配方进行了优选;研究了复合深部调剖体系对油藏的适应性以及注入参数。实验结果表明:优选出的2 500 mg/L聚合物、500 mg/L乌洛托品、300 mg/L间苯二酚、800 mg/L稳定剂(LN)、2 500 mg/L助交剂(AC)组成的弱凝胶体系,在75℃、161 303 mg/L的条件下成胶黏度为8 840 m Pa·s,老化90 d,凝胶强度仍能保持初始强度的80%以上;与其复配的预交联凝胶颗粒在上述条件下可吸水膨胀16.4倍,且保持有良好的柔韧性。调剖剂注入参数优化研究表明:0.25 PV的0.5%预交联凝胶颗粒+1 000 mg/L的聚丙烯酰胺溶液与0.25 PV弱凝胶对岩心的封堵率达97.5%。现场应用后,试验井组平均日产油量增加了5.7 t,平均含水下降了9.8%,取得了良好的降水增油效果。     

一种新型抗温抗盐超强堵剂的研制

将聚乙烯亚胺用作交联剂,与梳型聚丙烯酰胺(KYPAM)的酰胺基团反应制备一种共价键交联的抗温抗盐堵剂,考察各因素对成胶性能的影响.结果表明:随着KYPAM相对分子质量、交联剂或KYPAM质量浓度的增加,成胶时间缩短,相应的表观黏度增大,相对分子质量太高或交联剂质量浓度过高易脱水;成胶时间随着pH值的增加呈现缩短、增长义缩短的趋势;温度越高成胶时间越短,凝胶强度越大,温度过高会破坏聚合物凝胶的网络结构,高温下形成的凝胶弹性较差,发脆,容易被破坏;成胶时间随矿化度的增加而变长,成胶强度随矿化度的增加而变弱;KYPAM相对分子质量800万,聚合物质量浓度12 g/L,交联剂质量浓度9 g/L,pH值5～7为最优配方,其适用油藏温度为80～110 ℃,矿化度小于、等于80 g/L NaCl+1.2 g/L CaCl2;采用最优配方,聚乙烯亚胺PEI-KYPAM凝胶堵剂的突破压力和强度比酚醛树脂-KYPAM凝胶堵剂高,其耐冲刷性也优于酚醛树脂-KYPAM凝胶堵剂.     

聚N-异丙基丙烯酰胺/SiO_2纳米复合水凝胶的制备及性能

用一种简便、通用的方法,以N-异丙基丙烯酰胺为单体,以修饰二氧化硅为交联剂和增强剂,制备出一种具有较高机械强度和良好温度响应性能的聚N-异丙基丙烯酰胺/SiO_2PNIPAm/m-SiO_2纳米复合水凝胶.采用TEM、SEM、傅里叶变换红外光谱、万能实验机和差示扫描量热法,对水凝胶的结构、机械性能和热力学性能,进行了分析、测试和表征.研究结果表明:该复合水凝胶具有孔径均匀分布的三维网状结构(孔径约1μm)、高的机械强度(压缩强度可以达到8MPa)和良好的韧性,并在35℃左右具有明显的相转变行为(去溶胀性能).     

多巴胺改性海藻酸钠/聚丙烯酰胺水凝胶的制备及其性能

以1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS)为催化剂,通过多巴胺(DA)与海藻酸钠(SA)反应,制得含有邻苯二酚基团的多巴胺改性海藻酸钠(SA-DA);采用自由基聚合法,以SA-DA和丙烯酰胺(AM)为主要原料,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(Bis)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂,制备了SA-DA/PAM双网络(DN)水凝胶.采用¹H NMR、UV-Vis对SA-DA组成进行表征;采用拉力试验机及SEM对SA-DA/PAM水凝胶的力学性能及形貌进行表征.考察四甲基乙二胺(TEMED)的加入、SA-DA浓度及Bis含量对水凝胶强度和粘附性的影响.结果表明,加入TEMED后水凝胶的强度和粘附性能均有下降.当SA-DA浓度为15 mg/mL,Bis含量为AM的0.15 mol%时,SA-DA/PAM水凝胶有较高的强度和较好的粘附性,粘附性为9.8 kPa,拉伸强度为391.8 kPa,断裂伸长率为486.0%.与SA/PAM水凝胶相比,拉伸强度增加了6.3倍,断裂伸长率提升了4.1倍,粘附性提高了2.4倍.     

新型深部调剖堵水剂研究及应用

研制了一种以聚丙烯酰胺为主剂,复合树脂作为延迟交联剂的调剖堵水剂,并在室内考察了其性能。该堵水剂具有强度高、成胶时间在较宽范围内连续可调整、配制简单及操作方便等特点。该体系聚合物使用浓度低(0.1%~0.5%),基液粘度低,易注入;能满足温度为40~80℃的低渗透油藏调剖、堵水的技术要求;成胶时间在10 h~25 d范围内可调,满足深部调剖及大剂量调驱的技术要求;成胶后凝胶强度高,能对高渗透层(段)形成有效封堵;体系基液pH值5~7,基本呈中性,对注入设备、油水井管柱几乎不形成腐蚀;配制简单、操作方便;所有化工材料均为固体,运输储存方便。截至目前,现场累计应用290井次,效果明显。     

低渗透烟道气驱油藏冻胶封窜体系性能研究

针对红48井区低渗透烟道气驱油藏极易发生气窜的问题,开展了适用于烟道气驱油藏的冻胶调堵剂预案研究,并评价了其耐酸性能及封堵能力。实验选用200万低分子量聚丙烯酰胺为主剂,构建酚醛冻胶体系。该体系在42℃地层温度下成胶强度较高,弹性模量可达10.23 Pa。CO_2对酚醛冻胶的成胶时间、强度及冻胶长期稳定性无明显影响。物理模拟实验表明,低渗岩心中,0.5%200万分子量聚合物黏度仅为23.62 mPa·s,成胶液黏度低,极易注入低渗透地层。岩心封堵实验表明,该冻胶体系耐冲刷性能较好。水驱70 PV后冻胶封堵率仍可达到99.45%,经3轮次CO_2-水交替注入后,CO_2驱封堵率为91.81%,水驱封堵率为90.19%。CO_2环境下酚醛冻胶仍具有很好的封堵能力,可作为低渗透烟道气驱油藏调堵用剂。     

高温油藏暂堵剂的制备与性能研究

针对现有油田暂堵剂耐盐性差、在高温地层条件下凝胶时间较短的问题,设计研发了以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、功能单体2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为主要原料,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,高温引发剂过氧化二异丙苯为引发体系,利用溶液聚合法合成了一种耐温耐盐性化学胶塞暂堵剂.研究了引发剂加量、交联剂加量、固含量以及增韧剂加量对聚合物凝胶的成胶时间、溶胀度及压缩强度的影响.结果表明:该体系的凝胶时间大于2,h,在矿化度为2.2×105,mg/L的模拟地层水中溶胀度可以达到9,g/g,压缩量为80%,条件下强度大于0.4,MPa,在330,℃下没有明显的热分解,适用于高温高盐油藏的堵漏工作.     

聚丙烯酰胺高浓度后水解条件的研究

采用复配的助溶剂,对聚丙烯酰胺的高浓度后水解条件进行了研究。考察了水解过程中助溶剂加入量、水解浓度及干燥温度对Ｍｒ（聚丙烯酰胺）的影响,确定最佳的高浓度水解和干燥工艺参数：每克胶板助溶剂加入量为１０ｍｇ,水解浓度２０％,干燥温度９０℃,产品的质量符合要求。     

深部调驱缓膨高强度颗粒的制备及其性能评价

为了减缓聚丙烯酰胺体膨颗粒遇水膨胀速率,满足非均质性地层深部调驱的需要,采用乳液聚合技术,以丙烯酰胺、天然胶乳为主要原料,制备了缓慢膨胀的高强度油田堵水调剖颗粒.分别对天然胶乳、交联剂、引发剂以及膨润土的加入量对产品膨胀性能的影响进行了实验研究,确定了实验的最佳配比:水600 g、丙烯酰胺150 g、交联剂0.45 g、引发剂0.4 g、膨润土55 g、天然胶乳190 g,制备的堵水颗粒浸水110 h后开始缓慢膨胀,10 d吸水倍率50 g/g,耐温83.1℃,封堵率98.4%.实验结果表明,在聚合体系中加入天然乳胶与丙烯酰胺共聚能够极大地减缓堵水颗粒浸水初期的膨胀速率,增大体膨后颗粒强度,适合深部储层调驱.