有机酚醛凝胶调驱剂性能实验研究.pdf

有机酚醛凝胶调驱剂性能实验研究孔丽萍1,陈士佳1,2,阚 亮1,田津杰1,方月月1,张 强1(1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津3 0 0 4 5 2;2.海洋石油高效开发国家重点实验室,北京1 0 0 0 2 8)摘要:为改善渤海油田油藏非均质性强、优势渗流通道明显、水窜严重的开发现状,利用凝胶调堵剂有效改善流度比,提高注入剂波及体积。对有机酚醛凝胶体系进行了室内实验评价。实验结果表明:在交联剂质量浓度为2g/L条件下,改变聚合物的浓度(1 3g/L),能灵活调节体系成胶时间(1 1 0d)和成胶强度(2 2 0P as);经剪切作用后的凝胶体系较未剪切的体系相比强度下降1 2%1 9%,整体成胶能力受剪切作用影响较小;通过测定凝胶体系的弹性模量对体系强度表征,结果显示其为弱凝胶;室内封堵性测试结果表明,该体系注入性较好,岩心封堵率可达9 8%。关键词:酚醛凝胶 成胶时间 成胶强度 抗剪切性 黏弹性 封堵性中图分类号:T E 3 5 7 文献标识码:A D O I:1 0.2 0 0 7 5/j.c n k i.i s s n.1 0 0 3-9 3 8 4.2 0 2 3.0 4.0 0 3 针对渤海部分油田含水上升快而采出程度较低的实际状况,亟须开展稳油控水治理来改善。目前,海上油田稳油控水技术包括常规调剖技术、弱凝胶调驱技术、纳米微球调驱技术、氮气泡沫调驱技术、非均相在线调驱技术等。其中,弱凝胶调驱技术可实现地下交联、且成胶时间和强度灵活可控,能深入地层逐级调整,适用于不同程度水淹状况下的油藏的深部调驱,具备较好的技术优势,已在渤海多个油田进行现场应用,取得很好的应用效果1-4。基于海上油田作业空间及施工条件的限制,对调剖调驱用凝胶体系的性能要求更高,要求体系的各配方能实现在线快速溶解,长期稳定性好,成胶强度可控、时间可调,体系运移过程中保黏能力强,油藏适应性较好,能有效封堵高孔高渗喉道,提高波及体积。笔者通过对凝胶体系开展室内配方优化、成胶性能、抗剪切性、黏弹性、封堵性实验研究,深化对稳油控水凝胶深部调驱机理的认识5-8。1 实 验1.1 主要材料与仪器部分 水 解 聚 丙 烯 酰 胺(H P AM),固 含 量8 9%,中海油能源发展工程技术公司;有机酚醛交联剂J C-2:天津大茂化学试剂厂;实验用水为根据某海上油田现场水质配制模拟水。B r o o k f i e l dD V-型黏度计,美国博勒飞;R S 6 0 0高温高压流变仪,德国哈克;驱替装置为I S C O高精度驱替泵,其流量精度为0.0 5m L/m i n。1.2 实验方案1)凝胶体系主剂溶解性能。采用目标油田模拟水将部分水解聚丙烯酰胺配制成质量分数为0.0 5%的目标体系溶液,参照G B/T1 2 0 0 5.8记录溶液体系电导率值随时间的变化情况,当电导率值在5m i n无变化时,结束实验,此时对应的时间即聚合物体系的溶解时间。2)凝胶体系的成胶性能。采用目标油田模拟水,配制质量分数为0.5%的聚合物母液,溶解时间为2h,熟化时间1 2h,将母液用模拟水稀释成0.1%0.3%的聚合物目标液,同时加入0.2%的交联剂,形成不同聚交比的凝胶体系,测定体系初始黏度,将体系密封后,置于6 5恒温烘箱中,在不同时间取样测定体系黏度,评价成胶效果。3)凝胶体系剪切后成胶性能。配制2种不同配方的凝胶体系(体系一:0.1 5%聚合物+0.2%交联剂;体系二:0.2%聚合物+0.2%交联剂),每种体系分成2份。其中一份未做剪切处理,另一 收稿日期:2 0 2 3 0 3 1 4;修改稿收到日期:2 0 2 3 0 5 1 2作者简介:孔丽萍(1 9 8 9),硕士,工程师,主要从事提高采收率技术工作。E-m a i l:k o n g l p c e n e r t e c h.c o m.c n基金项目:中海油能源发展股份有限公司科技重大专项课题(HF K J-Z X-G J-2 0 2 3-0 2)01 精 细 石 油 化 工S P E C I A L I T YP E T R O CHEM I C A L S第4 0卷 第4期2 0 2 3年7月份采用w a r i n g剪切机30 0 0r/m i n高速剪切2 0s,分别在6 5测定初始黏度,将2份测完初始黏度的凝胶体系置于6 5烘箱中,定期取样,测定体系的成胶效果。4)凝胶体系黏弹性评价。采用模拟水配制凝胶体系溶液(0.3%聚合物+0.2%交联剂),待体系成胶后,利用R S 6 0 0高温高压流变仪测定凝胶体系的黏弹性。实验方法为:采用直径为3 5mm的锥板系统,在实验温度为6 5条件下,设定振荡频率为1H z,剪切应力为0.11 0P a,在选定的应力范围区间进行扫描,确定线性黏弹区;在线性黏弹区选定一个应力值,在频率为1H z下进行振荡时间扫描,扫描时间为35m i n,当体系的弹性模量G基本上不随时间变化时,可确定凝胶的强度。5)封堵性能评价。采用模拟水配制凝胶体系溶液(0.3%聚合物+0.2%交联剂),实验流程见图1,在实验温度6 5,测定调驱体系注入前水相渗透率Kw(m2),以0.6m L/m i n的速度注入0.4P V的凝胶体系,体系恒温候凝4d后,测定调驱后水相渗透率Kw 1(m2),二者渗透率的差值与调驱前水相渗透率Kw的比值为封堵率E,见式(1)。E=Kw-Kw 1Kw1 0 0%(1)图1 封堵性实验流程2 结果与讨论2.1 溶解时间实验考察质量分数为0.0 5%的聚合物体系电导率值随时间的变化,结果见图2。图2 聚合物溶液电导率与时间的关系由图2可见,阴离子型聚丙烯酰胺分子链在水溶液中不断吸水溶胀、离解成离子,使得体系的电导率值不断增大,当溶解时间在2 3m i n左右,电导率曲线趋向平稳,电导率趋向于恒定,表明聚丙烯酰胺全部溶解完成,此时对应的时间即为聚合物溶解时间,溶解时间越短,越有利于海上平台现场注入,节约时间和人工成本。2.2 不同配方对成胶性能的影响考察不同质量分数的聚合物与2%有机酚醛交联剂形成的凝胶体系在6 5成胶情况,结果见图3。图3 凝胶体系成胶性能由图3可见,在交联剂用量不变的前提下,不同配方的体系在11 0d内均能有效成胶,最大黏度可达1 7.9 2 0P as,随着凝胶体系组成中聚合物浓度的增大,聚合物与酚醛交联剂分子酚羟基交联节点越多,交联形成的空间网络结构更致密,成胶强度更大9。考察不同m(聚合物)/m(交联剂)配方成胶时间曲线,结果见图4。图4 不同m(聚合物)/m(交联剂)成胶时间曲线随着聚合物和交联剂用量比值的增大,成胶时间大幅度下降。当聚合物质量分数0.3%,交联剂质量分数为0.2%时,体系在4 8h即可有效成胶。通过控制聚交比在合理的区间,可有效调控凝胶体系的成胶时间和成胶强度,进而调控凝11第4 0卷 第4期孔丽萍,等.有机酚醛凝胶调驱剂性能实验研究 胶体系的有效作用距离,更好实现智能调堵作用。2.3 抗剪切性表1为剪切前后体系的成胶强度。体系剪切后和 未 剪 切 相 比,初 始 黏 度 下 降 约4 0%,经30 0 0r/m i n但仍能有效成胶,成胶强度较未剪切的体系相比下降1 2%1 9%,剪切作用对凝胶体系整体成胶性能影响较小。表1 凝胶体系剪切成胶性m P as凝胶体系剪切前初始黏度1 0d后成胶黏度剪切后初始黏度1 0d后成胶黏度体系一2 5.365 1 0.31 5.257 2 3.9体系二4 3.388 5 4.62 6.871 0 3.42.4 黏弹性采用高温高压流变仪对成胶后的凝胶体系进行线性黏弹区扫描,结果见图5。在0.10.6P a,随着应力的增加,黏弹模量曲线变化幅度较小,基本确定该应力范围为线性黏弹区。在该范围内选定应力为0.5P a,振荡频率为1H z,进行凝胶强度扫描,凝胶强度约为0.9P a。由图5可知,该凝胶体系强度属于弱凝胶。图5 黏弹模量随应力变化曲线2.5 封堵性能通过向岩心中注入0.4P V凝胶调驱剂,注入体系前后的水相渗透率发生了显著变化,实验结果见表2。凝胶体系在岩心中吸附、滞留,对大孔隙喉道进行了有效封堵,封堵率可达9 8%。表2 凝胶体系封堵性能岩心编号孔隙度,%堵前水相渗透率/m D堵后水相渗透率/m D封堵率,%12 9.264 8 0.01 3 6.99 7.923 0.165 0 2.31 3 2.29 8.03 结 论a.不同质量分数的聚合物与有机酚醛交联剂形成的凝胶体系在11 0d内均能有效成胶,通过调节聚交比,能有效调控成胶时间和成胶强度,可根据不同油藏条件,实现有效封堵。b.该有机酚醛凝胶调驱剂有较好的抗剪切作用和封堵性,体系成胶能力受剪切作用的影响较小,室内岩心封堵率可达9 8%,能够满足海上油田调驱作业需求。参 考 文 献1 魏子扬,吴清辉,朱立国,等.新型双酚A型酚醛树脂冻胶在线调剖体系研究J.精细石油化工,2 0 2 2,3 9(3):6 2-6 5.2 张艳辉,陈维余,孟科全,等.耐温耐盐冻胶分散体在海上油田调驱适 用 性 研 究 J.当 代 化 工,2 0 2 1,5 0(1 2):2 9 4 3-2 9 4 7.3 孟科全,张艳辉,陈维余,等.耐温耐盐AMP S共聚物冻胶调剖体系的研制J.精细石油化工,2 0 1 7,3 4(5):1 5-1 9.4 朱立国,陈维余,孟科全,等.水分散型低阻微凝胶调驱体系的研制与应用J.精细石油化工,2 0 2 2,3 9(2):1 0-1 4.5 王成胜,任树亮,李锦超,等.酚醛树脂弱凝胶驱注入速度的研究J.精细石油化工进展,2 0 1 2,1 3(1 2):2 0-2 2.6 孟祥海,魏子扬,张云宝,等.海上油田在线调剖体系室内研究J.石油化工应用,2 0 1 7,3 6(6):1 2 9-1 3 2.7 左清泉,孟祥海,陈士佳,等.海上油田速溶聚合物调驱体系室内实验研究J.石油化工应用,2 0 1 7,3 6(6):1 3 3-1 3 6+1 5 2.8 赵群.冻胶类调剖剂性能评价方法及适用条件研究D.大庆:大庆石油学院,2 0 0 4.9 戴彩丽,付阳,由庆,等.高温高盐油藏堵剂的研制与性能评价J.新疆石油地质,2 0 1 4,3 5(1):9 6-1 0 0.E X P E R I ME N T A LS T U D YO NP E R F O RMA N C EO FO R G A N I CP H E N O L I CG E LP R O F I L EC O N T R O LA N DF L O O D I N GA G E N TK o n gL i p i n g1,C h e nS h i j i a1,2,K a nL i a n g1,T i a nJ i n j i e1,F a n gY u e y u e1,Z h a n gQ i a n g1(1.CNO O CE n e r t e c h-D r i l l i n g&P r o d u c t i o nC o.,T i a n j i n3 0 0 4 5 2,C h i n a;2.K e yE O RL a b o r a t o r yo fCNO O C,B e i j i n g1 0 0 0 2 8,C h i n a)A b s t r a c t:I nv i e wo f t h ec u r r e n t s t a t u so fB o h a i o i l f i e l dw i t hs t r o n gh e t e r o g e n e i t y,o b v i o u sd o m i n a n t21 精 细 石 油 化 工2 0 2 3年7月s e e p a g ec h a n n e l sa n ds e r i o u sw a t e rc h a n n e l i n g,t h eu s eo fg e lp l u g g i n ga g e n tc a ne f f e c t i v e l yi m p r o v et h e f l o wr a t ea n d i n c r e a s e t h e s w e p t v o l u m eo f i n j e c t i o na g e n t.t h eo r g a n i cp h e n o l i cg e l s y s t e mw a s e-v a l u a t e di nl a b o r a t o r ye x p e r i m e n t s.T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tu n d e rt h ec o n d i t i o no fac r o s s l i n k i n ga g e n t c o n c e n t r a t i o no f 2g/L,c h a n g i n g t h ep o l y m e r c o n c e n t r a t i o n(1 3g/L)c a n f l e x i b l ya d j u s t t h eg e l a t i o nt i m e(1 1 0d)a n dg e l a t i o ns t r e n g t h(2 2 0P as)o f t h es y s t e m;T h e s t r e n g t ho ft h eg e l s y s t e ma f t e r s h e a r i n g i s a b o u t 1 2%1 9%l o w e r t h a n t h a t o f t h e s y s t e mw i t h o u t s h e a r i n g,a n ds h e a r-i n gh a s l i t t l ei n f l u e n c eo nt h eo v e r a l lg e l l i n ga b i l i t y.T h es t r e n g t ho ft h eg e ls y s t e m w a sc h a r a c t e r i z e db ym e a s u r i n g i t s e l a s t i cm o d u l u s,a n d t h e r e s u l t s s h o w e d t h a t i tw a s aw e a kg e l.T h e i n d o o r s e a l i n g t e s t r e s u l t ss h o wt h a t t h e s y s t e mh a sg o o d i n j e c t i o np e r f o r m a n c e,a n d t h e c o r e s e a l i n gr a t e c a nr e a c h9 8%.K e yw o r d s:o r g a n i cp h e n o l i cg e l;g e l a t i o nt i m e;a d h e s i v es t r e n g t h;s h e a rr e s i s t a n c e;v i s c o e l a s t i c i t y;p l u g g i n gp r o p e r t y聚合物微球封堵防塌剂的制备与性能评价李勇尚1,马 诚1*,杨 超2,王 晨2,周成华3,张 珍31.辽宁石油化工大学,辽宁 抚顺1 1 3 0 0 0;2.中石化(大连)石油化工研究院有限公司,辽宁 大连1 1 6 0 4 1;3.中石化西南石油工程公司,四川 德阳6 1 8 0 0 0摘要:针对泥页岩地层微孔隙发育,钻进过程发生水敏性侵害易失稳、易垮塌的情况,以乳液聚合法制备了聚合物微球封堵防塌剂,采用扫描电镜表征了微球的微观形貌,采用拉曼光谱仪、红外光谱仪分析了微球的结构组成;采用核孔膜封堵与页岩滚动回收评价了微球的封堵防塌性能。结果表明,聚合物微球形貌规整,粒径范围为0.7 54.1 5m,成核生长与反应时间呈正相关。微球对5m孔喉封堵效果相对最优,2%(质量分数)加量下坂土浆1 5 0二次滚动回收率从7 3.3%提高至9 0.0%。关键词:聚合物微球 封堵 防塌中图分类号:T E 2 8 文献标识码:A D O I:1 0.2 0 0 7 5/j.c n k i.i s s n.1 0 0 3-9 3 8 4.2 0 2 3.0 4.0 0 4 页岩在所有钻井地层中占比7 5%,其中9 0%的页岩地层存在井筒稳定性问题1-6。引发井壁失稳的主要原因是钻井液的液相在压差的作用下,通过井壁孔隙侵入到地层中,当钻井液滤失量过大时,导致孔隙水压力上升,页岩吸水膨胀强度下降,支撑井筒的正压下降,导致页岩井筒失稳和坍塌7-1 1。及时应对井壁稳定性问题可以大大降低钻井风险、节省钻井成本1 2-1 5。泥页岩地层存在较多微孔缝,因此,在钻井液中加入合适的微球封堵防塌剂可以有效防止水进入地层中,对微孔、微裂隙进行封堵,从而稳定井壁,防止坍塌1 6-1 7。聚合物微球具有粒径可控、工艺便捷、成本低和封堵强度高等特点1 8-2 4,在储层孔喉中可被吸附、进行桥接与积累,发挥堵塞作用2 5,在钻井液中应用前景广阔。现有常用聚合物微球封堵剂高温下易失效,采用反向乳液聚合法制备的聚合物微球还具有后处理工艺复杂、成本高的问题。本文采用乳液聚合法合成了新型抗高温聚合物微球封堵防塌剂,表征、评价了微球的结构组成和封堵、防塌性能,利用微球分散、运移性能好,封堵性能优的特点,为深部储层封堵防塌剂选择提供参考。1 实 验1.1 材料与仪器甲基丙烯酸甲酯(MMA)、对苯乙烯磺酸钠 收稿日期:2 0 2 2 0 9 3 0;修改稿收到日期:2 0 2 2 1 2 1 4作者简介:李勇尚(1 9 9 4),硕士,主要从事油田化学品的研究。E-m a i l:1 0 9 4 6 5 9 6 9 2q q.c o m基金项目:中国石油化工股份有限公司科技部课题(0 8 2 0 0 3)*通信联系人,E-m a i l:k k m c 2 0 0 21 6 3.c o m31第4 0卷 第4期2 0 2 3年7月精 细 石 油 化 工S P E C I A L I T YP E T R O C HEM I C A L S