發(fā)布時(shí)間：2020-07-17 23:01

【摘要】：地下交聯(lián)聚合物凝膠作為我國(guó)油田增產(chǎn)的主導(dǎo)技術(shù)之一,通過(guò)對(duì)注入井調(diào)剖或生產(chǎn)井堵水可起到控水增油的作用。但是,隨著我國(guó)油氣資源的不斷勘探與開(kāi)發(fā),油田面臨著油氣產(chǎn)量逐年遞減的難題,許多油田將勘探開(kāi)發(fā)目標(biāo)由常規(guī)儲(chǔ)層逐漸向埋深更深的高溫儲(chǔ)層。中石油冀東油田PB2區(qū)塊和塔河油田四區(qū)等儲(chǔ)層,其油藏中部溫度接近140~160℃,且由于儲(chǔ)層非均質(zhì)性嚴(yán)重,油田在注水開(kāi)發(fā)不久后便開(kāi)始出現(xiàn)大量產(chǎn)水問(wèn)題,亟需對(duì)耐高溫150℃高溫聚合物凝膠體系進(jìn)行研發(fā)。本文采用耐高溫安瓿瓶對(duì)聚合物凝膠體系的成膠時(shí)間、膠凝強(qiáng)度以及長(zhǎng)期穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià),并采用流變儀、差示量熱掃描/熱重儀和掃描電鏡等對(duì)凝膠體系的成膠強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和微觀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)對(duì)不同類型聚合物進(jìn)行篩選,由丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(ATBS)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)聚合而成的三元共聚物ZP-4具有良好的耐溫性能,并能與六亞甲基四胺和間苯二酚交聯(lián)體系制備出耐高溫150℃地下交聯(lián)三元共聚物/酚醛交聯(lián)凝膠體系。該體系的組成為:0.6%~1.0%ZP-4、0.3%~0.4%六亞甲基四胺、0.3%~0.4%間苯二酚和0.05%熱穩(wěn)定劑,該高溫聚合物凝膠體系能具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性,并且高溫老化5個(gè)月后其脫水率仍低于5%。通過(guò)調(diào)整凝膠體系組成,其成膠時(shí)間可以控制在4~14小時(shí),膠凝強(qiáng)度可在D~H范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。明確了高溫條件下不同酚類和醛類與三元共聚物的膠凝機(jī)理。與甲醛相比,六亞甲基四胺能夠延緩高溫下甲醛的釋放速度,避免因快速交聯(lián)而引起的凝膠結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度不穩(wěn)定情況;三聚甲醛的熱分解甲醛速度非常緩慢,在高溫條件下與聚合物未能及時(shí)交聯(lián)而無(wú)法形成凝膠。與苯酚相比,鄰苯二酚、間苯二酚和對(duì)苯二酚的交聯(lián)點(diǎn)相應(yīng)增加,能夠在高溫150℃下形成強(qiáng)度更高的凝膠體系,且間苯二酚具有最多的活性交聯(lián)點(diǎn),因此形成的高溫聚合物凝膠體系具有最佳的儲(chǔ)能模量和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。聚乙烯亞胺具有較低的生物毒性,是一種食品接觸級(jí)環(huán)境友好交聯(lián)劑�？疾炝烁邷�150℃條件下不同聚乙烯亞胺分子量對(duì)三元共聚物/聚乙烯亞胺凝膠體系成膠性能的影響。當(dāng)聚乙烯亞胺的分子量高于10000道爾頓時(shí),能夠與三元共聚物ZP-4在高溫150℃條件下形成低生物毒性的地下交聯(lián)三元共聚物/聚乙烯亞胺凝膠體系。該體系的組成為:0.6%~1.2%ZP-4、0.3%~1.5%PEI、0.1%~0.5%碳酸鈉和0.05%抗氧化劑,初始成膠時(shí)間為2小時(shí)至7天、膠凝強(qiáng)度可控在D~H級(jí),但該體系的長(zhǎng)期穩(wěn)定性弱于三元共聚物/酚醛交聯(lián)凝膠體系�？疾炝烁邷�150℃條件下影響三元共聚物/酚醛交聯(lián)凝膠體系成膠動(dòng)力學(xué)的影響因素。聚合物濃度的增加會(huì)增強(qiáng)聚合物凝膠體系的膠凝強(qiáng)度,但也會(huì)相應(yīng)縮短聚合物凝膠體系的成膠時(shí)間。交聯(lián)劑濃度的增加也會(huì)增加聚合物凝膠體系的膠凝強(qiáng)度,但濃度過(guò)高(超過(guò)0.6%)時(shí),聚合物凝膠體系會(huì)由于過(guò)度交聯(lián)而長(zhǎng)期穩(wěn)定性變差。膠凝溶液中二價(jià)離子濃度對(duì)凝膠體系成膠動(dòng)力學(xué)的影響顯著。Mg~(2+)會(huì)壓縮聚合物分子的擴(kuò)散雙電層,縮短成膠時(shí)間;當(dāng)Ca~(2+)濃度低于0.001mol/L時(shí),會(huì)與部分羧基絡(luò)合而延長(zhǎng)成膠時(shí)間,而超過(guò)該濃度后其成膠時(shí)間會(huì)縮短。采用不同非均質(zhì)物理模型對(duì)優(yōu)選的三元共聚物/酚醛交聯(lián)凝膠體系的封堵性能和控水增油效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。該體系在高溫條件下能夠有效封堵開(kāi)度為0.15~0.30 mm的裂縫和層間非均質(zhì)物理模型中的高滲層。該高溫聚合物凝膠體系在層間非均質(zhì)油藏中也表現(xiàn)出良好的控水增油效果。封堵高滲層后模型的整體含水率從98.0%下降至33.3%~38.0%,后續(xù)驅(qū)替液轉(zhuǎn)向至未被波及的低滲透層中,原油采收率增幅為12.27%~20.72%。上述研究成果提升了對(duì)高溫條件下地下交聯(lián)聚合物凝膠體系研制的認(rèn)識(shí),闡明了聚合物主劑和不同類型有機(jī)交聯(lián)體系對(duì)高溫聚合物凝膠體系成膠性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性的影響機(jī)理,對(duì)深化提升高溫聚合物凝膠理論知識(shí)、完善化學(xué)控水增油機(jī)理、指導(dǎo)高溫凝膠體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE39;TE357
【圖文】：

圖 1.1 聚合物凝膠體系的分類Fig. 1.1 Classifications of polymer gel systems最后一類聚合物凝膠體系為泡沫凝膠，它是泡沫提高采收率方法和凝膠技術(shù)的進(jìn)一步延伸。在該體系中，膠凝溶液或凍膠體系可以在較為惡劣的條件下穩(wěn)定泡沫體系的氣泡薄層[6, 7]。相比于常規(guī)地下交聯(lián)聚合物凝膠體系，泡沫凝膠由于其較低的密度可以在更寬滲透率范圍的基質(zhì)或流動(dòng)通道中流動(dòng)。泡沫凝膠的這種選擇性驅(qū)替特性可以有效地減輕由于氣體超覆作用產(chǎn)生的不利影響。另外，與地下交聯(lián)聚合物凝膠體系相比，泡沫凝膠能夠降低單位體積油藏調(diào)剖堵水劑的成本。1.2.2 高溫油藏地下交聯(lián)聚合物凝膠體系（1）聚丙烯酰胺類如前所述，聚合物與交聯(lián)劑之間的交聯(lián)反應(yīng)主要包括兩種類型：無(wú)機(jī)（金屬離子）交聯(lián)反應(yīng)和有機(jī)交聯(lián)反應(yīng)。無(wú)機(jī)交聯(lián)劑可通過(guò)形成離子鍵或配位鍵與聚合物產(chǎn)生交聯(lián)。其中，二價(jià)離子可以與聚合物的羧基基團(tuán)反應(yīng)形成離子鍵，如圖 1.2 所示。

論文技術(shù)路線示意圖

第2 章 聚合物類型對(duì)高溫下成膠性能的影響及相關(guān)機(jī)理研究30 mL）緩慢移入特殊定制的安瓿瓶中，如圖 2.1（b）所示。將裝有膠凝溶液的安瓿瓶連接在抽真空裝置上，抽真空 2 小時(shí)后使用止水夾取出安瓿瓶，如圖 2.1（c）所示。將安瓿瓶的頸部置于酒精噴燈火焰上進(jìn)行封口，如圖 2.1（d）所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2760045