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.     

AMPS抗盐弱凝胶的研究

采用AMPS系列聚合物和活性酚醛交联剂,在总矿化度为1×10⁵mg/L、二价阳离子Ca²⁺和Mg²⁺的质量浓度为2000mg/L以及温度为85℃条件下,通过室内弱凝胶成胶实验,研究了高矿化度下聚合物类型、聚合物浓度、交联剂浓度及总矿化度对弱凝胶成胶性能的影响。实验结果表明：AMPS共聚物的磺化度是影响抗盐弱凝胶性能的主要因素,高矿化度有利于AMPS共聚物与酚醛交联剂形成弱凝胶体系;聚合物质量浓度越高,形成的弱凝胶粘度越高且稳定性越好;交联剂质量浓度过高,弱凝胶的稳定性有所下降。     

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%.     

泡沫凝胶性质的几种影响因素

泡沫凝胶是由含有发泡剂、聚合物和交联剂的溶液在气体作用下发泡形成的,它可以通过与制取普通水基泡沫相似的方法得到。研究了聚丙烯酰胺(PAM)浓度和气体流量对泡沫质量(φ)和气泡尺寸的影响。结果表明:泡沫凝胶的φ值随PAM的浓度和气体流量的增加而增大;φ值超过0.86时其气泡仍接近于球形;泡沫凝胶的气泡平均尺寸随PAM浓度的增大而增加,且浓度越大增加的趋势越明显;泡沫凝胶的气泡平均尺寸随气体流量的增加而增加。另外,还研究了泡沫凝胶体系的稳定性随温度的变化及存放时间对气泡尺寸的影响,可以证实,在30℃以下,泡沫凝胶的稳定性较好,高于35℃时,其稳定性变差;存放时间对泡沫凝胶的气泡尺寸影响非常明显。     

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。     

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。     

新型耐温堵水调剖剂的研制与性能评价

HPAM凝胶是目前国内外采用最广泛、最有效的化学堵水调剖剂,其中苯酚/甲醛体系是HPAM凝胶类堵水调剖剂最常用的交联剂。但是苯酚/甲醛交联剂气味和毒性较大,尤其是高致癌性,严重限制了其在现场的应用。首先,在室内合成了低毒水溶性的羟甲基多酚THMBPA;其次,以THMBPA为交联剂主剂,以多乙烯多胺TET为交联剂辅剂,研究了部分水解的聚丙烯酰胺HPAM与THMBPA/TET复合交联剂的凝胶动力学,考察了p H值、复合交联剂配比、温度对成胶时间和凝胶长期稳定性的影响。实验结果表明,在120℃下,该凝胶体系的成胶时间可在10~120 h范围内任意调节。在120℃下凝胶可稳定存在90 d,在90℃下可稳定存在100 d。     

水溶液自由基聚合制备的PNIPA分子特性

采用水溶液自由基聚合方法,制备聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPA),探讨了PNIPA的分子特性与单体浓度、聚合温度(从0℃至50℃)的关系.研究发现,当聚合温度低于最低临界溶解温度(LCST)时,如果单体浓度达到一个临界值(n*),即使不添加任何交联剂,PNIPA分子链之间也会发生向聚合物的链转移反应,从而形成自交联凝胶,并且在提高单体浓度和降低聚合温度时自交联凝胶的含量也随之增加.此外,采用凝胶渗透色谱(GPC)测定未交联PNIPA的相对分子质量及相对分子质量分布,并探讨了它们与单体浓度的关系.     

高弹性聚丙烯酰胺水凝胶的制备及拉伸性能研究

为了提高水凝胶的弹性性能,采用微凝胶法制备了高弹性的聚丙烯酰胺(PAAM)水凝胶.先采用沉降聚合法制备了PAAM微凝胶,再以此充当交联剂代替传统的化学交联剂和引发剂,制备了高机械性能的PAAM水凝胶.同时探讨了丙烯酰胺浓度、凝胶成型温度、微凝胶与水的体积比对PAAM水凝胶弹性性能的影响.结果表明:随着丙烯酰胺的浓度的增大,凝胶柱的弹性模量变大;随微凝胶成型温度越高,形成的水凝胶的弹性模量越小;当微凝胶与水的体积比为1︰1时,水凝胶的弹性模量较大,增加或减少微凝胶的量均会使得水凝胶的弹性模量变小.     

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。     

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.     

CS/PNIPAm基微凝胶的无皂乳液聚合机理及产物性质表征

由壳聚糖(CS)和单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)进行聚合反应,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,以过硫酸铵为引发剂,采用无皂乳液聚合(SEP)法在不同温度(50,60和70℃)下合成了CS/PNIPAm基微凝胶.反应过程中定时取样,采用动态光散射法(DLS)检测胶体粒子尺寸、多分散指数PDI和粒子尺寸分布随反应时间的变化,推测反应机理.采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1 HNMR)及DLS分别表征微凝胶的表面形貌、组成和化学结构及其温度和pH值响应性.测试结果表明:微凝胶粒径分布均一、具有核壳结构,组成中含有CS和PNIPAm及接枝共聚物CS-g-PNIPAm,产物具有温度和pH值响应性.     

PEG/AA/AM水凝胶的制备及性能研究

以聚乙二醇(PEG)、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为原料,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用辉光放电等离子体引发聚合技术在水溶液中一步制得了聚乙二醇/丙烯酸/丙烯酰胺(PEG/AA/AM)水凝胶.考察了放电电压、放电时间、交联剂用量、聚乙二醇含量对凝胶吸水倍率的影响,并用红外光谱(FT-IR)表征了凝胶的结构,用紫外可见分光光度计(UV)研究了水凝胶对结晶紫的脱色行为.结果表明,在最佳的合成条件下,所得水凝胶的最大吸水倍率达到240 g.g-1,PEG/AA/AM水凝胶具有pH敏感性,180 min时对浓度为200 mg.L-1的结晶紫的脱色率可达到94%.     

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。     

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.     

磺酸甜菜碱型聚丙烯酰胺/铬凝胶自修复过程的热力学研究

磺酸甜菜碱型聚丙烯酰胺/铬凝胶体系可用于调剖堵水,该凝胶经过剪切破坏后又能够实现一定程度的自修复。为了研究该凝胶的自修复过程及影响因素,在对凝胶体系进行热力学分析的基础上,建立了铬凝胶胶团的热力学函数关系,从而确定了成胶温度和无机盐浓度两个影响因素,同时给出了自修复过程的模型。通过室内成胶实验研究了成胶温度、无机盐硫酸钠的浓度对成胶和自修复过程的影响。实验结果表明,凝胶自修复的最佳温度在45~60℃之间,这一实验结果与热力学上的理论推测是一致的,而无机盐硫酸钠的浓度在220~1 600 mg/L之间,也证明了在理论上是存在一个最佳的浓度范围。     

高交联型PDMS乳胶粒子合成工艺研究

采用乳液聚合方法合成了高交联型聚二甲基硅氧烷(PDMS)乳胶粒子。实验考察了超声时间对预乳化液稳定性和平均粒径的影响,分析了复合乳化剂中十二烷基磺酸钠(SDS)用量对PDMS乳胶粒子粒径及其分布的影响,讨论了甲基三乙氧基硅烷(MTES,交联剂)用量对PDMS乳胶粒子凝胶含量的影响。结果表明:超声时间超过20 min后,预乳化液稳定性开始变好,超过50 min后,平均粒径不再变化;SDS用量越大,PDMS乳胶粒子尺寸越小、分布越窄;MTES用量越高,PDMS乳胶粒子凝胶含量越大,超过2.5 g后,不再变化。     

可降解多糖基水凝胶的溶胀动力学及性能影响因素

以硝酸铈铵(CAN)为引发剂、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,在水溶液中合成了可生物降解淀粉/聚(丙烯酰胺-co-乙烯基吡咯烷酮)杂混水凝胶;探讨了有关溶胀动力学,着重考察了合成反应条件包括淀粉用量、单体浓度、引发剂和交联剂用量对凝胶平衡溶胀比的影响.发现当淀粉用量为2.0g/dL、单体丙烯酰胺浓度为1.4mol/L、引发剂硝酸铈铵为2.0 mmol/L、交联剂BIS为10 mol/L时,所得凝胶有较高的平衡溶胀比.     

一种复合交联剂的制备和应用

利用水溶性酚醛树脂和高价金属盐制备了一种复合交联剂。该复合交联剂制备方便,无刺激性气味。选用部分水解聚丙烯酰胺体系对该复合交联剂的成胶性能进行系统考察,证实其用量为0.1%,~0.3%,时,成胶强度较单一酚醛类交联剂显著增加,通过调节聚合物交联剂比例,其成胶强度可达5,000~20,000,m Pa·s,成胶温度在60~120,℃范围内,成胶时间8~48,h可控,成胶强度可保持2月以上,成胶稳定性良好。     

聚合物凝胶调剖剂配方优选及性能评价

 聚合物凝胶调剖技术是油田改善后期注水开发效果、保持稳产的有效手段。本文通过一系列单因素变量实验研究了多个因素对聚合物凝胶调剖剂的影响,从而确定了适合石南4井区头屯河组油藏的调剖剂配方并进行了性能评价。结果表明：在单因素变化情况下,聚合物凝胶调剖剂成胶强度随着聚合物、交联剂、稳定剂的浓度的增大而增大,随着水质矿化度的浓度增大而减小;成胶时间随着聚合物、交联剂、水质矿化度的浓度增大而减小,随着稳定剂浓度的增大而基本无变化。成胶强度随着老化时间、温度、剪切强度的增大而减小。随着调剖剂注入量的增大,阻力系数和残余阻力系数而逐渐增大,而且二者差距幅度加大;封堵率先缓慢上升,后快速上升,最后趋于平缓。针对石南4井区头屯河组油藏,建议采用的调剖剂配方为：聚合物（2500万相对分子量）浓度1500 mg/L、交联剂0.3%、稳定剂0.1%、水质矿化度26 g/L;注入方式为：前置段塞0.15 PV（孔隙体积）+主体段塞0.25 PV+保护段塞0.1 PV。