乳液型聚丙烯酰胺調(diào)堵劑研究.pdf

1、在油田注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，油井出水的危害很多：如消耗驅(qū)替能量，減少油層最終采收率，造成管線和設(shè)備的腐蝕與結(jié)垢，增加脫水站的負(fù)荷等等，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使油井變?yōu)闊o(wú)工業(yè)價(jià)值的報(bào)廢井，造成極大的資源浪費(fèi)，因此降低采出液的出水率有其重要的意義。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外堵水、調(diào)剖劑的研究與應(yīng)用受到了廣泛的關(guān)注。早在20世紀(jì)30年代國(guó)外就開(kāi)始探索應(yīng)用不同的調(diào)剖堵水劑，我國(guó)化學(xué)堵水調(diào)剖技術(shù)始于20世紀(jì)50年代，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究試驗(yàn)和發(fā)展，已經(jīng)形成了一系列油田注水開(kāi)發(fā)過(guò)程

2、中的治水技術(shù)。國(guó)內(nèi)外油田廣泛應(yīng)用的化學(xué)調(diào)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(gè)大類。 然而目前采用的聚丙烯酰胺可動(dòng)凝膠調(diào)堵技術(shù)仍然存在許多局限性，影響了其應(yīng)用規(guī)模。主要存在以下幾方面問(wèn)題：一是聚丙烯酰胺多為粉劑，分散溶解困難，現(xiàn)場(chǎng)施工不方便；二是成膠時(shí)間和成膠強(qiáng)度不易控制，往往近井地帶堵調(diào)效果好，而難于到達(dá)地層深部發(fā)揮作用；三是由于地層對(duì)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(duì)以上問(wèn)題，本文開(kāi)展了乳液型聚丙烯酰胺調(diào)堵劑研究，旨在開(kāi)發(fā)一種新型的調(diào)堵劑，更好地滿足油田開(kāi)發(fā)過(guò)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(diǎn)，進(jìn)行了乳液型聚丙烯酰胺調(diào)堵劑的研究。通過(guò)系統(tǒng)地開(kāi)展調(diào)堵機(jī)理、乳液聚合機(jī)理、交聯(lián)機(jī)理和堵劑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究，成功研制了乳液型聚丙烯酰胺-酚醛樹(shù)脂凝膠調(diào)堵劑，首次將反相乳液聚合技術(shù)用于注水油田開(kāi)發(fā)過(guò)程，解決了聚丙烯

4、酰胺凝膠調(diào)剖堵水時(shí)交聯(lián)時(shí)間和交聯(lián)強(qiáng)度難以控制，現(xiàn)場(chǎng)配制不便的難題。該調(diào)堵技術(shù)是在地面將該調(diào)堵劑分散于水中，注入到地層指定位置，在地層溫度和轉(zhuǎn)向劑的作用下，聚丙烯酰胺反相乳液轉(zhuǎn)相破乳，聚丙烯酰胺和交聯(lián)劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成凝膠。由于在到達(dá)指定位置前未轉(zhuǎn)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(yīng)得到有效控制。為了確保堵劑的應(yīng)用效果，本文在以往注聚開(kāi)發(fā)數(shù)學(xué)模擬分析模型的基礎(chǔ)上，修訂建立了乳液型聚丙烯酰胺調(diào)堵劑應(yīng)用效果預(yù)測(cè)模型，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)注

5、入方案進(jìn)行了優(yōu)化，較好地指導(dǎo)了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。 本文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下三部分：第一，開(kāi)展了聚丙烯酰胺反相乳液制備工藝技術(shù)研究，通過(guò)對(duì)聚丙烯酰胺反相乳液聚合體系組分及聚合條件進(jìn)行研究，合成了有效含量高、穩(wěn)定性好、分子量在640～1050萬(wàn)的聚丙烯酰胺反相乳液。研究結(jié)果表明，較低乳化劑量時(shí)體系不穩(wěn)定，乳化劑量太高會(huì)造成產(chǎn)物分子量下降，而且造成生產(chǎn)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(kāi)展了交聯(lián)劑的合成工藝及交聯(lián)機(jī)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(diào)剖堵水劑，并進(jìn)行了理化性能評(píng)價(jià)、物模封堵性能實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明，聚丙烯酰胺-酚醛樹(shù)脂交聯(lián)符合兩步交聯(lián)機(jī)理，隨著聚合物濃度和交聯(lián)劑用量的增加，交聯(lián)強(qiáng)度相應(yīng)增加；溫度在50℃以下時(shí)，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(shí)，酚醛樹(shù)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(shí)驗(yàn)表明乳液型調(diào)堵劑成膠性能可控，封堵效果良好。第三，通過(guò)數(shù)模研究?jī)?yōu)化了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方案，并在孤島油田油水井上進(jìn)行了堵水調(diào)剖試驗(yàn)，見(jiàn)到了明顯了降水增油效果。 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明，該調(diào)堵劑具有分散溶解方便、成本低、成膠時(shí)間和強(qiáng)度易于控制等優(yōu)點(diǎn)，能夠達(dá)到地層深部封堵出水通道，實(shí)現(xiàn)液流改向、控水增油的目的，在經(jīng)濟(jì)上可收到較好的