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体膨颗粒调剖剂制备及其性能表征方法探讨

彭文  
【摘要】: 油田注水开发进入中后期后,由于地层非均质性的影响,造成注入水沿高渗透层突进,导致油井含水上升快、水淹早、注入水波及中低渗透层的程度低,水驱开发效果差。若对注水井的吸水剖面进行调整(即调剖),可达到改善开发效果的目的。矿场调剖实践中所用的一类主要调剖剂是预交联体膨型颗粒调剖剂,由于其具有操作简便、工艺简单等优点,在国内各大油田的使加量急剧上升。但由于对体膨型颗粒调剖剂调剖理论、施工工艺和性能测试研究的缺乏,在使用过程中出现水井调剖失败和增油效果持续时间不长等问题。在性能测试方面现行的评价指标主要是吸水倍率和模拟封堵率,而其中比较重要的指标强度和热稳定性还没有系统的研究。本文提出一种简便、重现性好的评价强度和化学热稳定性的方法,并研究调剖剂制备中填料、交联剂、碳酸钠和引发剂等因素对其吸水倍率、强度及化学热稳定性的影响。 针对大庆油田的砂岩地层特点及生产成本问题,对预交联体膨型颗粒调剖剂配比进行调整,并对各因素对吸水倍率的影响做了研究。随着填料的增加、交联剂的增加、碳酸钠的减少及引发剂的减少,其吸水倍率逐渐降低,其中填料加量的影响最大,为主要影响因素。而填料中碳酸钙和膨润土的比例对吸水倍率几乎无影响。 根据油田上解聚合物垢原理设计了一种表征体膨颗粒调剖剂化学热稳定性的方法。在二氧化氯浓度c=0.8%、活化剂为柠檬酸且活化比h=0.03和温度T=90℃时效果最佳,用分解率a的大小表征体膨颗粒调剖剂的化学热稳定性。该方法耗时短、安全及重现性好。其中填料的加入量对调剖剂的化学热稳定性影响不大;而随着交联剂量的增加、碳酸钠加入量的减少及引发剂量的增加,调剖剂的化学热稳定性增强,其中交联剂量的影响最大;填料中碳酸钙与膨润土的比例在一定的范围内对调剖剂化学热稳定性影响不大,而当其比例超过3:2时,调剖剂化学热稳定性急剧下降。 自制了模拟地层裂隙的装置和用其表征体膨颗粒调剖剂强度的方法。将体膨颗粒调剖剂分为易碎型和变形型,对易碎型调剖剂的力学数据进行直线拟合分析得出b值可以表征此类调剖剂强度大小;对变形型调剖剂的力学数据进行指数增长函数拟合分析得出y0表征此类调剖剂刚性大小,指数项Ae xt表征变形型调剖剂韧性的大小,从而综合判断变形型调剖剂强度的大小。 通过实验室研究确定高吸水体膨剂最优配比:交联剂N,N,-亚甲基双丙烯酰胺0.005g,引发剂过硫酸钾0.05g,引发剂亚硫酸氢钠0.05g,单体丙烯酰胺量为10g,膨润土为10g,碳酸钠为0.6g,水40mL,吸水倍率可达101.45倍。高热稳定性体膨剂最优配比:单体50.0g、水200mL、交联剂0.1g、碳酸钠5.0g、钙基膨润土100g、过硫酸钾1.6g、亚硫酸氢钠1.92g。高强体膨剂最优配比:单体50.0g,交联剂0.04g,膨润土和重质碳酸钙各25g,碳酸钠1.0g,引发剂过硫酸钾和亚硫酸氢钠各0.65g,水150mL。 针对目前落后的生产工艺,对混配、聚合、造粒、干燥和研磨工艺提出改进措施,并将部分设备引入实际工业生产中。


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