木质素聚丙烯酰胺调剖剂的性能评价.docx
- 文档编号:2430651
- 上传时间:2022-10-29
- 格式:DOCX
- 页数:29
- 大小:165.68KB
木质素聚丙烯酰胺调剖剂的性能评价.docx
《木质素聚丙烯酰胺调剖剂的性能评价.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《木质素聚丙烯酰胺调剖剂的性能评价.docx(29页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
木质素聚丙烯酰胺调剖剂的性能评价
木质素-聚丙烯酰胺调剖剂的性能评价
随着油田的不断开发,油藏的非均质情况日渐严重,东部油田都已进入高含水期,因此,寻求一种易操作且经济实用的调剖剂来调整剖面、改善流度比已是当务之急。
本文即是在这一前提下,以HPAM和Na-LS为主剂,Na2Cr2O7为交联剂,Na2CO3为时间调节剂来进行实验,力求能够找出一种成胶时间可调整、凝胶强度高且经济实用的弱凝胶深度调剖剂。
我们通过改变HPAM、Na-LS、Na2Cr2O7、硫脲、Na2S2O3和Na2CO3的加入剂量来进行交联实验,并将实验样品分别置于不同的温度下养护,定期观察其成胶状况,测量其成胶粘度,对比、筛选,最终选定他们的最佳质量浓度分别为0.6%的HPAM,1.5%的Na-LS,0.5%的Na2Cr2O7,0.2%的Na2CO3,0.2%的Na2S2O3,0.4%的硫脲。
试验发现:
在一定范围内随着各类药品加量的增加,成胶时间缩短,成胶强度增加;温度的增加可加快成胶速度,对成胶强度的增加相对小一些。
弱凝胶;深度调剖;交联;聚丙烯酰胺
第1章调剖堵水概述
随着油田注水开发的延续,全国各大油田尤其是东部老油田已进入特高含水开发期。
注水开发中存在的突出矛盾为:
剩余油分布零散,平面、纵向上非均质性严重,不同层位水驱波及状况和驱油效率差异大。
为了改善驱替相和被驱替相之间的流度比差异,扩大波及提及,提高原油采收率,部分油田已开展了聚合物驱先导试验,由于聚合物溶液有一定的携砂能力,是油层的非均质性有进一步加剧的趋势。
为了缓解层间、层内矛盾,必须研制有效的调剖堵水剂进行剖面调整。
进入90年代,国内外调剖堵水剂的发展很快,品种繁多。
根据调堵剂有无选择性可分为两大类:
一类为选择性堵剂,另一类为非选择性堵剂[1]。
1.1选择性堵剂
选择性堵剂是通过油和水,产水层和产油层的差别进行堵水。
这类堵剂又可分为:
水基堵剂、油基堵剂、醇基堵剂。
他们风别以水、油和醇作为溶剂或分散介质而配成[1]。
1.1.1水基堵剂
(1)部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)
HPAM对油和水有明显的选择性,它降低油的渗透性最高不超过10%,而降低水的渗透性可超过90%,由于出水层的含水饱和度较高,所以HPAM较易进入出水层。
在出水层中,HPAM中的酰胺基-CONH2和羧基-COOH可通过氢键吸附在砂岩的羧基表面,而不吸附部分则留在空间堵塞出水层。
进入油层的HPAM,由于砂岩表面为油所覆盖,所以在油层不发生吸附,因此不堵塞油层。
一般认为HPAM的堵水机理为粘度、粘弹效应和残余阻力。
HPAM溶液的粘度在流速增加及孔隙度变化的情况下都下降,有利于HPAM溶液进入地层深度。
HPAM溶液达到相当高的流速时,就会表现出粘弹效应。
残余阻力是堵水作用中最主要的作用,其中包括吸附、捕集和物理堵塞。
吸附作用:
HPAM以亲水膜的形式吸附在地层岩石表面上,当遇到水时便因吸水而膨胀,从而降低饱和水地带的相对渗透率。
当遇到石油时,则不会膨胀。
捕集作用:
由于HPAM是高分子线性聚合物,它的分子结构柔软(尤其在高温时),当高速流动时,它变得细长,而且与流向保持一致,因此能够容易地注入地层,但当径向注入地层或流速减慢时,它便卷曲或呈螺旋状,由此阻止了水相的流动,但这种堵塞是可以恢复的,只要流速超过临界值,这种捕集作用便消失了。
物理堵塞:
HPAM分子链上的活性基团能与地层水中的多价阳离子反应生成凝胶,由此可限制流体通过多孔介质[2]。
为了防止HPAM的氧化降解,延长其堵水有效期,可以向HPAM溶液中加入除氧剂硫代硫酸钠[1]。
(2)部分水解聚丙烯腈(HPAN)
HPAN结构中的羧基能与地层中的多价阳离子钙、镁、铁生成丙烯酸盐沉淀,堵塞地层孔道,控制了水的流动。
而油层中不含有多价金离子,故不能生成多价金属盐沉淀,在油井生产时随油流带回地面,因而具有选择性封堵作用。
HPAN用于高矿化度的地层堵水时,在注入HPAN溶液的前置液和后置液中交替补注一些多价金属盐溶液,例如氯化钙、氯化亚铁、硝酸铅等溶液,以增加沉淀量,提高选堵效果。
在HPAN溶液中添加磷酸氢二钾(K2HPO4)或磷酸二氢钾(KH2PO4)可进行单液法堵水,由于K2HPO4或KH2PO4可与地层水中的多价金属阳离子作用,生成酸式磷酸盐固体沉淀,并与HPAN的多价金属盐沉淀混合在一起,其封堵效果显著[3]。
(3)阴阳非离子三元共聚物
1)部分水解的AM/AMCTAC共聚物[4]。
这种共聚物是通过丙烯酰胺(AM)与3-酰胺基-3-甲基氯化胺(AMCTAC)共聚、水解得到,相对分子质量大于
1×105,水解度0-50%之间。
堵水使用浓度为100-5000mg/L。
这种堵剂的分子中有阴离子、阳离子和非离子链节。
它的阳离子链节可与带负电的砂岩表面产生牢固的化学吸附,它的阴离子、非离子链除有一定数量吸附外,主要是伸展到水中增加水的流动阻力,其封堵能力优于HPAM。
2)部分水解AM/DMDAC共聚物[4]。
这种共聚物是通过丙烯酰胺与二甲基二烯丙基氯化胺共聚、水解得到的,这种共聚物一般与粘土防膨剂、互溶剂和表面活性剂一起使用。
(4)泡沫[4]
泡沫堵水的作用机理主要是:
(a)泡沫以水作外相,可优先进入出水层,泡沫粘附在岩石表面上,可阻止水在多孔介质中的自由运动。
岩石表面原有的水膜能阻碍气泡的粘附,加入一定量的表面活性剂(起泡剂)可减弱这种水膜。
(b)由于气泡通过多孔介质的细小孔隙时需要变形,由此而产生的贾敏(Jamin)效应和岩石孔隙中泡沫的膨胀,可使水在岩石孔隙介质中的流动阻力大大增加。
泡沫在油层不稳定,进入油层泡沫不堵塞油层。
这是由于油水界面张力远小于水气界面张力,按界面能减小的规律,稳定泡沫表面活性剂将大量移至油水界面而引起泡沫破坏。
因此,泡沫也是一种选择性堵剂[5]。
(5)松香酸钠(即松香酸钠皂或松香钠皂)[4]:
松香酸钠是由松香(含80%-90%松香酸)与碳酸钠(或NaOH)反应生成,而松香酸钠可与钙、镁离子反应,生成不溶于水的松香酸钙、松香酸镁沉淀。
将NaOH用水溶解并加热到90℃,然后加入松香进行皂化,再用水稀释成7%-15%的浓度,其产物松香酸钠水溶液泵入地层后,与地层中的钙、镁离子发生反应生成固体沉淀,可堵塞出水层段[5]。
1.1.2油基堵剂
(1)有机硅
适用于选择性堵水的有机硅化合物较多,现以烃基氯代甲硅烷为例,如甲基三氯甲硅烷、乙基三氯甲硅烷、丙基三氯甲硅烷、戊基三氯甲硅烷、十二烷基三氯甲硅烷、十烷基三氯甲硅烷、苯基三氯甲硅烷、乙烯基二氯甲硅烷、二甲基二氯甲硅烷、二乙基二氯甲硅烷、二丙基二氯甲硅烷、二苯基二氯甲硅烷或它们的混合物等,都可用于选择性堵水。
由于烃基卤代甲硅烷是油溶性的,所以必须将其配成油溶液使用[6]。
(2)聚氨基甲酸酯
堵水用的线型聚氨基甲酸酯是由多羧基化合物与多异氯酸酯缩合而成,但在聚合时,必须保持异氰酸基(-NCO)的数量超过羟基(-OH)的数量.这样得到的聚氨基甲酸酯之所以有选择性堵水作用是因为过剩的异氰酸基遇水可发生一系列反应,即异氰酸基与水作用,生成氨基并放出二氧化碳,所产生的氨基可继续与异氰酸基作用,生成脲键,脲键上还有活泼氢,它们还可以与其它未反应的异氰酸基反应,使原来可流动的线型聚氨基甲酸酯最后变化成不能流动的体型聚氨基甲酸醋,将出水层堵住;而在油层,由于没有上面的反应,所以不产生堵塞。
可见,聚氨基甲酸酯是一种选择性很好、封堵能力很强的堵剂。
(3)稠油
常用的稠油如下两种:
1)活性稠油
活性稠油是指溶有表面活性剂的稠油。
如果溶在稠油中表面活性剂HLB值与和稠油乳化成油包水型乳状液所需的HLB值一致,则稠油遇水后即可产生粘度比稠油高得多的油包水型乳状液。
而在油层,由于没有水,或即使有水但数量很少,也不能形成高粘的油包水型乳状液,因此油受到的阻力就很小。
可见,活性稠油对油井的出水层有选择性封堵作用。
此外,活性稠油还可以通过增加出水层的含油饱和度来降低水的相对渗透率,使水产量减少。
活性稠油中的表面性剂包括它本身含有的和外加的两类。
前者有环烷酸、胶质、沥青质:
后者有AS油酸、Span-80等。
稠油本身含有的表面活性剂往往由于HLB值太小不能满足稠油乳化成油包水型乳状液的需要,所以需加入一定数量HLB值较大的表面活性剂[7]。
2)稠油-固体粉末
在乳化剂的作用下,稠油、固体粉末混合泵入地层后与地层水形成油包水型乳状液,可改善底层表面性质,使地层水的流动受阻并因此降低水相渗透率。
(4)油基水泥
油基水泥是水泥在油中的悬浮体。
当将油基水泥注入出水层时,由于水泥表面亲水,所以可置换水泥表面的油而与水泥作用,使它固化封堵出水层。
进入油层的油基水泥,因为不含水或含水很少,所以不会或很少会引起油层的堵塞。
可见油基水泥也是一种选择性堵剂。
该堵剂主要用于堵油井底水、地层大孔道和高渗透层。
1.1.3醇基堵剂
(1)松香二聚物的醇溶液
松香可在硫酸作用下进行聚合,生成松香二聚物。
由于松香二聚物易溶于低分子醇(如甲醇、正丙醇、异丙醇)而难溶于水。
所以当松香二聚物的醇溶液与水相遇,水即溶于醇中,减少了它对松香二聚物的溶解度,使松香二聚物饱和析出。
由于松香二聚物软化点较高(100℃),所以松香二聚物析出以后是以固体状态存在,对于水层有较高的封堵能力。
(2)醇-盐水沉淀堵剂
该方法是向注水井地层先注入浓盐水(油田盐水、饱和油田盐水或NaCl盐水),然后再注入一个或几个水溶性醇类(如乙醇)段塞。
醇与盐水在地层混合会产生盐沉淀(盐析),封堵高渗透层,可使其渗透率降低50%,使原油采收率提高15%。
由于醇和盐水的流动性好,有利于选择性封堵高渗透含水层。
该法对深、浅油层均适用,并能用低浓度盐水或水进行解堵。
(3)苯甲酸的醇溶液
将苯甲酸溶于醇后注入油井地层,当与地层水或盐水混合后,即可产生(析出)沉淀,封堵高渗透层。
为了使固体沉淀物在封堵时具有良好的分散性,可向配制液中添加一定量的非离子型表面活性剂[6]。
1.2非选择性堵剂
在堵水作业中,这类堵水剂不仅封堵水层而且也封堵油层,这类物质主要有水泥、树脂、硅酸盐等[1]。
1.2.1水泥类堵剂
这是使用最早的堵水剂,由于价格便宜、强度大,可以适用于各种温度。
用于非选择性的水泥类主要有水基普通水泥浆、超细水泥等水基泥浆。
主要用于封堵油井已射开的下层水、窜槽井段的窜楷水和油井的出水层。
一般使用水泥浆密度在1.6-1.9之间,为了改善水泥浆性能,可加入各种外加剂,如加入1%-1.5%的木质素磺酸盐缓凝剂,可使初凝时间延长1倍左右,加入1%-2%的氯化钙或0.5%的三乙醇胺可使凝固时间缩短1/3-1/2。
如果防止水泥收缩,可加入一定量铝粉与Al(OH)3的混合物使其产生微胀,可有效的封堵油水层。
1.2.2树脂堵剂
这是指那些由低分子物质通过缩聚反应产生的不溶不熔的高分子物质,如酚醛、脲醛、环氧、糠醛、三聚氰胺-甲醛树脂等。
它是将液体树脂挤入水层,在固化剂的作用下,成为具有一定强度的固态树脂而堵塞孔隙,以达到封堵的目的。
1.2.3硅酸盐堵剂
这种堵剂是向地层先后注入两种反应液,当其相遇后由产生的沉淀物封堵高渗透层,最典型的是Na2O·SiO2+FeSO4、Na2O·mSiO2+CaCl2、Na2O·mSiO2+FeCl3和Na2O·mSiO2+MgCl2等。
1.2.4冻胶堵剂
冻胶是指由高分子溶液转变而来的失去流动的体系。
溶液之所以失去流动性是由于其中的高分子为交联剂所交联。
可被交联的高分子主要有PAM,HPAM,CMC(羧甲基纤维素)、HEC(羟乙基纤维素)、CMGM(甲基半乳甘露聚糖)、HEGM(羟乙基半乳甘露聚糖)、Na-LS(木质素磺酸钠)、Ca-LS(木质素磺酸钙)等。
交联剂多为由高价金属离子所形成的多核羟桥络离子,此外还有醛或醛与其它低分子缩聚的低聚合度的树脂。
该类堵剂种类很多,如铝冻胶、铬冻胶、锆冻胶、钛冻胶、醛冻胶、铬
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 木质素 聚丙烯酰胺 调剖剂 性能 评价