乳液型聚丙烯酰胺調堵劑研究.pdf

1、在油田注水開發(fā)過程中，油井出水的危害很多：如消耗驅替能量，減少油層最終采收率，造成管線和設備的腐蝕與結垢，增加脫水站的負荷等等，嚴重時還會使油井變?yōu)闊o工業(yè)價值的報廢井，造成極大的資源浪費，因此降低采出液的出水率有其重要的意義。長期以來，國內外堵水、調剖劑的研究與應用受到了廣泛的關注。早在20世紀30年代國外就開始探索應用不同的調剖堵水劑，我國化學堵水調剖技術始于20世紀50年代，經過長期的研究試驗和發(fā)展，已經形成了一系列油田注水開發(fā)過程

2、中的治水技術。國內外油田廣泛應用的化學調剖堵水劑品種繁多，以陰離子型聚丙烯酰胺類為主的水基凝膠是其中發(fā)展最快的一個大類。 然而目前采用的聚丙烯酰胺可動凝膠調堵技術仍然存在許多局限性，影響了其應用規(guī)模。主要存在以下幾方面問題：一是聚丙烯酰胺多為粉劑，分散溶解困難，現(xiàn)場施工不方便；二是成膠時間和成膠強度不易控制，往往近井地帶堵調效果好，而難于到達地層深部發(fā)揮作用；三是由于地層對聚合物和交聯(lián)劑的吸附能力不同，加上地層水的稀釋，使得交聯(lián)

3、體系在地層中易發(fā)生色譜分離，堵劑利用率低。針對以上問題，本文開展了乳液型聚丙烯酰胺調堵劑研究，旨在開發(fā)一種新型的調堵劑，更好地滿足油田開發(fā)過程中治理“水害”的需要。 本文利用乳液型聚丙烯酰胺在水中易分散溶解、有效濃度高的特點，進行了乳液型聚丙烯酰胺調堵劑的研究。通過系統(tǒng)地開展調堵機理、乳液聚合機理、交聯(lián)機理和堵劑結構設計研究，成功研制了乳液型聚丙烯酰胺-酚醛樹脂凝膠調堵劑，首次將反相乳液聚合技術用于注水油田開發(fā)過程，解決了聚丙烯

4、酰胺凝膠調剖堵水時交聯(lián)時間和交聯(lián)強度難以控制，現(xiàn)場配制不便的難題。該調堵技術是在地面將該調堵劑分散于水中，注入到地層指定位置，在地層溫度和轉向劑的作用下，聚丙烯酰胺反相乳液轉相破乳，聚丙烯酰胺和交聯(lián)劑發(fā)生交聯(lián)反應形成凝膠。由于在到達指定位置前未轉相破乳，聚丙烯酰胺與交聯(lián)劑的比例不發(fā)生改變，交聯(lián)反應得到有效控制。為了確保堵劑的應用效果，本文在以往注聚開發(fā)數(shù)學模擬分析模型的基礎上，修訂建立了乳液型聚丙烯酰胺調堵劑應用效果預測模型，并對現(xiàn)場注

5、入方案進行了優(yōu)化，較好地指導了現(xiàn)場應用。 本文的主要研究內容包括以下三部分：第一，開展了聚丙烯酰胺反相乳液制備工藝技術研究，通過對聚丙烯酰胺反相乳液聚合體系組分及聚合條件進行研究，合成了有效含量高、穩(wěn)定性好、分子量在640～1050萬的聚丙烯酰胺反相乳液。研究結果表明，較低乳化劑量時體系不穩(wěn)定，乳化劑量太高會造成產物分子量下降，而且造成生產成本上升，乳化劑量宜選用8wt％；隨著水相單體濃度的增加，聚合物分子量增大，但是，乳液聚合

6、的溫度升高，乳液穩(wěn)定性變差，因此，水相單體濃度選用45wt％，油水比選擇為1:1，適宜的聚合起始溫度為10～25℃。第二，開展了交聯(lián)劑的合成工藝及交聯(lián)機理研究，利用合成的聚丙烯酰胺反相乳液和交聯(lián)劑，配制成均相的乳液型調剖堵水劑，并進行了理化性能評價、物模封堵性能實驗評價。研究結果表明，聚丙烯酰胺-酚醛樹脂交聯(lián)符合兩步交聯(lián)機理，隨著聚合物濃度和交聯(lián)劑用量的增加，交聯(lián)強度相應增加；溫度在50℃以下時，聚合物交聯(lián)體系不發(fā)生交聯(lián)或交聯(lián)程度很低；

7、在體系處于酸性條件下時，酚醛樹脂與聚丙烯酰胺的交聯(lián)程度很低；PH值在中性和弱堿性條件下容易形成性能優(yōu)良的凝膠；巖芯模擬實驗表明乳液型調堵劑成膠性能可控，封堵效果良好。第三，通過數(shù)模研究優(yōu)化了現(xiàn)場試驗方案，并在孤島油田油水井上進行了堵水調剖試驗，見到了明顯了降水增油效果。 經現(xiàn)場應用證明，該調堵劑具有分散溶解方便、成本低、成膠時間和強度易于控制等優(yōu)點，能夠達到地層深部封堵出水通道，實現(xiàn)液流改向、控水增油的目的，在經濟上可收到較好的