超強(qiáng)吸水樹(shù)脂(交流材料)

型超強(qiáng)吸水樹(shù)脂深部調(diào)驅(qū)劑爭(zhēng)論與開(kāi)發(fā)〔溝通材料〕中原油田分公司采油工程技術(shù)爭(zhēng)論院二OO10目 錄1、前言2、室內(nèi)爭(zhēng)論型超強(qiáng)吸水樹(shù)脂深部調(diào)驅(qū)劑分子構(gòu)造設(shè)計(jì)合成機(jī)理爭(zhēng)論聚合反響根本原理與高分子化學(xué)反響原理原料與化學(xué)反響試劑篩選大分子聚合物合成〔共聚、交聯(lián)、共混淆步法〕步驟超強(qiáng)吸水樹(shù)脂深部調(diào)驅(qū)劑合成與評(píng)價(jià)超強(qiáng)吸水樹(shù)脂深部調(diào)驅(qū)劑合成超強(qiáng)吸水樹(shù)脂作為深部調(diào)驅(qū)劑的靜態(tài)評(píng)價(jià)巖心流淌評(píng)價(jià)3現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)1、前言隨著油田開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后高含水期，層間、層內(nèi)、平面三大沖突日〔調(diào)驅(qū)〕技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明其效果在提高采收率和有效期方面明顯優(yōu)于淺調(diào)。中原油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的深部調(diào)〔驅(qū)劑體系主要為有機(jī)聚合物類，分地下交聯(lián)聚合物和地面預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒類兩種于聚合物主劑尚未解決其耐溫抗鹽性能上述缺點(diǎn)，被大量應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)，已占主要地位，但目前開(kāi)發(fā)應(yīng)用的各種預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒由于受中原油田高溫高鹽地層條件的影響被提出。該工程爭(zhēng)論的調(diào)驅(qū)用型超強(qiáng)吸水樹(shù)脂是一種具有多種吸水性鈣鹽的系列深部調(diào)驅(qū)用超強(qiáng)吸水樹(shù)脂。2、室內(nèi)爭(zhēng)論型超強(qiáng)吸水樹(shù)脂深部調(diào)驅(qū)劑分子構(gòu)造設(shè)計(jì)調(diào)驅(qū)用型超強(qiáng)吸水樹(shù)脂是一種具有很多親水性功能基團(tuán)交聯(lián)不溶于水而又有極高吸水性的功能高分子材料樹(shù)脂的最終使用性能。設(shè)計(jì)思路如下：通過(guò)共聚合法和接枝共聚合法使每一分子鏈同時(shí)帶有多種親水性〔如：羥基、酰胺基、磺酸基〕的離子基團(tuán)和非離子基團(tuán)；選擇帶有耐溫基團(tuán)的構(gòu)造單元或在分子鏈中引入耐高溫基團(tuán)；分子鏈中引入大的支鏈構(gòu)造；高分子吸水劑與無(wú)機(jī)水凝膠和顆粒填充劑共混；把握交聯(lián)度。合成機(jī)理爭(zhēng)論聚合反響根本原理與高分子化學(xué)反響原理a聚合反響根本原理聚合反響對(duì)合成超強(qiáng)吸水樹(shù)脂極其重要增長(zhǎng)、鏈終止等基元反響組成。依據(jù)鏈增長(zhǎng)的活性中心不同，可將連鎖聚合反響分成自由基聚合、陽(yáng)離子聚合、陰離子聚合和配位聚合。由于本課題爭(zhēng)論的型超強(qiáng)吸水樹(shù)脂所選的高分子單體均為烯類單體，因此反響以連鎖聚合反響中的自由基聚合反響為主。由基，按連鎖反響的聚合機(jī)理進(jìn)展聚合反響。bb高分子化學(xué)反響原理制造型超強(qiáng)吸水樹(shù)脂深部調(diào)驅(qū)劑所涉及的高分子化學(xué)反響爭(zhēng)論高聚物的化學(xué)變化涉及內(nèi)容格外廣泛團(tuán)反響；接枝共聚、交聯(lián)、擴(kuò)鏈；降解反響；在機(jī)械和溫度壓力等條調(diào)驅(qū)劑，改善產(chǎn)品性能及進(jìn)展產(chǎn)品成型加工的重要化學(xué)根底。，子相內(nèi)的集中速率對(duì)反響程度影響較大，假設(shè)在高分子內(nèi)集中得很好，發(fā)生在高分子外表上。聚合物在光、熱、輻射或交聯(lián)劑作用下，分子發(fā)生交聯(lián)反響后，強(qiáng)度、彈性、形變、穩(wěn)定性等大為提高，不容于驅(qū)劑，使產(chǎn)品性能滿足使用要求。原料與化學(xué)反響試劑篩選含親水性〔如：羥基、酰胺基、磺酸基〕基團(tuán)的不飽和烯烴類單含親水性〔如：羥基、酰胺基、磺酸基〕基團(tuán)的不飽和烯烴類單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、無(wú)機(jī)溶膠、溶劑等等。大分子聚合物合成〔共聚、交聯(lián)、共混淆步法〕步驟：?于反響器中配制設(shè)計(jì)單體濃度的水溶液；?用NaOHpH；?參與交聯(lián)劑、引發(fā)劑；?將配制好的待聚合液攪拌均勻后置入恒溫水浴中靜止反響〔氮?dú)獗Ｗo(hù)〕;?將生成的吸水樹(shù)脂剪碎造粒后高溫二次交聯(lián)得到超強(qiáng)吸水樹(shù)脂；超強(qiáng)吸水樹(shù)脂深部調(diào)驅(qū)劑合成與評(píng)價(jià)超強(qiáng)吸水樹(shù)脂深部調(diào)驅(qū)劑合成室內(nèi)爭(zhēng)論從8種含吸水基團(tuán)的烯烴單體中篩選出3離劑、不飽和烯烴和多元醇類交聯(lián)劑交聯(lián)。首先用NaOH使局部單體轉(zhuǎn)化聯(lián)單佳配方及合成條件。超強(qiáng)吸水樹(shù)脂作為深部調(diào)驅(qū)劑的靜態(tài)評(píng)價(jià)試驗(yàn)室合成出三種配方體系的超強(qiáng)吸水樹(shù)脂多的預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒及球型顆粒調(diào)剖劑進(jìn)展各種指標(biāo)比照評(píng)價(jià)試驗(yàn)。a分別對(duì)一樣質(zhì)量和粒徑的吸水樹(shù)脂和比照樣品用蒸餾水浸泡期每隔1h控干水分稱重，之后漸漸延長(zhǎng)稱重時(shí)間，直至恒重，稱重后的單位為〔g〕,試驗(yàn)結(jié)果如下：1合成樹(shù)脂與預(yù)交聯(lián)產(chǎn)品吸淡水力氣比照評(píng)價(jià)浸泡時(shí)間〔h〕比照樣品1比照樣品2比照樣品3比照樣品4比照樣品5合成樹(shù)脂1合成樹(shù)脂2合成樹(shù)脂3176.5776.0727.3752.437.9350.3920.3717.862128.6138.0965.3284.0866.48111.9354.1941.983175.59197.87106.12114.4381.75182.52112.9779.796194.15246.98166.33118.1781.65303.59240162.987194.37257.25193.25128.2591.82311287232.1717160.96249.15211.67113.6679.4140637631024159.07246.8263.44115.7675.0442940034241153.34235.21251.56123.8167.594664313644884.53126.07169.7489.6460.1147143837066.274.65101.17141.4377.6757.7468429371從試驗(yàn)結(jié)果可知，合成樹(shù)脂吸淡水力氣遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于各種比照樣品，〔到達(dá)5〔或溶解〕現(xiàn)象，使吸水顆粒體積縮小，重量減輕。b吸鹽水力氣及吸液速度比照評(píng)價(jià)分別對(duì)一樣質(zhì)量和粒徑的吸水樹(shù)脂和比照樣品用10g/lNaCI鹽水浸泡，初期每隔1h控干水分稱重，之后漸漸延長(zhǎng)稱重時(shí)間，直至恒重，稱重后的單位為〔g〕,試驗(yàn)結(jié)果如下：2合成樹(shù)脂與預(yù)交聯(lián)產(chǎn)品吸鹽水力氣比照評(píng)價(jià)浸泡時(shí)間〔h〕比照樣品1比照樣品2比照樣品3比照樣品4比照樣品5合成樹(shù)脂1合成樹(shù)脂2合成樹(shù)脂3113.8517.595.9716.1210.5914.3111.6310.16219.1323.319.4918.1214.2224.1919.8115.32321.3628.3111.6220.5114.6930.5225.9919.86622.9732.1716.8322.3416.2537.73426924.5634.4819.6525.6520.3940.637.5301225.2635.0122.0622.3318.394338.3332425.8132.5525.6521.6118.1551.947.439.44825.8433.3329.3224.0117.360.754.7445726.9233.7930.523.4417.7660.555.644.87225.7630.530.7823.9119.4661.657.446.58024.1831.463020.4915.346256.546從試驗(yàn)結(jié)果可知，合成樹(shù)脂吸鹽水力氣遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于各種比照樣品，但吸水速度又大大低于對(duì)各種比樣品。c將合成吸水樹(shù)脂1g用文一聯(lián)注入水〔總礦化度：109889mg/l，M2+:359mg/Ga2+:4340mg/〕恒溫箱中長(zhǎng)期考察顆粒完整性。3合成吸水樹(shù)脂耐高溫力氣評(píng)價(jià)時(shí)間70〔℃〕80〔℃〕100〔℃〕110〔℃〕130〔℃〕〔d〕顆粒完整性顆粒完整性顆粒完整性顆粒完整性顆粒完整性0.5好好好好好1好好好好好3好好好好好10好好好好好20好好好好好30好好好好好50好好好好好70好好好好好90好好好好好d分別將比照樣品及合成吸水樹(shù)脂1g〔總礦化度：109889mg/M2+:359mg/lC2+:4340mg/浸泡密封后置放于10℃的恒溫箱中考察吸水后體積的變化。體積的單位為ml。表4 高溫耐礦鹽比照評(píng)價(jià)時(shí)間〔h〕1〔預(yù)交聯(lián)〕2〔預(yù)交聯(lián)〕3〔預(yù)交聯(lián)〕4〔球型顆?！澈铣蓸?shù)脂1合成樹(shù)脂2合成樹(shù)脂30111111111119101112161569241520283029248301420405036488301413555840726261465560399662010453614116851483515539288410535055384084652.55055385523642.550553810%，說(shuō)明合成樹(shù)脂具有較好的高溫耐礦鹽力氣。e將合成樹(shù)脂分別浸泡于不同濃度1.0g/l2.0g/l、3.0g/l、4.0g/l、5.0g/l〕CaCI2變化。

溶液中，分別測(cè)定吸水膨脹倍數(shù)隨時(shí)間的表5 二價(jià)金屬離子對(duì)吸水樹(shù)脂吸水力氣的影響濃度(g/l〕1膨脹倍數(shù)〔g/g〕2膨脹倍數(shù)〔g/g〕1.061.7653.722.057.1250.13.054.948.974.052.747.655.05247.246二價(jià)金屬離子對(duì)吸水膨脹速度的影響時(shí)間〔h〕1.0g/l濃度膨脹倍數(shù)〔g/g〕3.0g/l濃度膨脹倍數(shù)〔g/g〕5.0g/l膨脹倍數(shù)〔g/g〕124.5616.3813.82233.6319.5616.96539.132.628.72351.7646.3442.34861.7654.9527261.1454.6351.9二價(jià)金屬1.0g/l~5g/l的范圍內(nèi)保持較高的吸水膨脹倍數(shù)；吸水樹(shù)脂的吸水膨脹倍數(shù)隨二價(jià)金屬離子濃度的增加而略有下降不大，對(duì)吸水膨脹速度的影響不顯著。f將合成樹(shù)脂用10.0g/lNaCI鹽水配制成5.0g/l的溶液，待72h60r/s的轉(zhuǎn)速下高速剪切30min，觀看顆粒的完整性較好，說(shuō)明合成樹(shù)脂的抗剪切力氣很好油水選擇性評(píng)價(jià)將吸水樹(shù)脂1g分別浸泡于10.0g/lNaCI煤油中的合成樹(shù)脂定期取出控干油后稱重10.0g/lNaCI中的吸水樹(shù)脂待72h吸水到達(dá)飽和后取出泡于煤油中，定期取出控干油后稱重，稱重后的單位為水樹(shù)脂在油水中的選擇性膨脹力氣。表7 吸水樹(shù)脂油水選擇性評(píng)價(jià)時(shí)間〔h)012392448727478.581.5961101351801%鹽水110.1615.3219.8634.1448.8353.8353.92煤油11111111煤油53.9220.8312.7410.647.696.346.356.34由試驗(yàn)可知，吸水樹(shù)脂干物直接浸泡于煤油中不膨脹。浸泡于10.0g/lNaCI鹽水中的合成樹(shù)脂72h吸水到達(dá)飽和濾干水分再重浸2h脫水61.4%，最終脫水88.2%后趨于穩(wěn)定。以上試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明：吸水樹(shù)脂具有油水選擇性膨脹力氣和水中膨脹后油中收縮力氣脂可作為油井選擇性堵水材料。靜態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果注入水〔總礦化度20-65

1?104mg/l,G2+、M2+:4000mg/〕中室溫膨脹倍數(shù)：2〕〔總礦化度1?104mg/l,G2+、M2+:4000mg/〕中高溫100℃〕膨脹倍數(shù)：10-403〕7d100℃，注入水中1d。4〕脫水率10℃注入水中浸泡3010%；同類產(chǎn)品3090510℃注入水中浸泡考察120d同類產(chǎn)品小于50%。巖心流淌評(píng)價(jià)吸水樹(shù)脂可移動(dòng)性和封堵效果評(píng)價(jià)試驗(yàn)在兩個(gè)不同滲透率的填砂管上進(jìn)展七南塊注入水〔89000mg/Ca2、M2+2023mg/l＝，吸水樹(shù)脂1%鹽水中的膨脹倍數(shù)為63倍，粒徑150~180目，調(diào)驅(qū)劑配制0.4%，注入速度2ml/min。兩個(gè)填砂管的根本數(shù)據(jù)如下表：8可動(dòng)性爭(zhēng)論用巖心根本數(shù)據(jù)表參數(shù)1號(hào)填砂管2號(hào)填砂管長(zhǎng)度〔cm〕20.0319.81內(nèi)徑〔cm〕2.542.42填入砂目數(shù)孔隙度〔%〕空氣滲透率〔?10-3цm2〕

20目30%60目40%、10030%25.663581.51

2085%、6015%16.589158.01a吸水樹(shù)脂在巖心中的可移動(dòng)性2號(hào)填砂管，吸水樹(shù)脂注入時(shí)間隨壓力的變化曲線如以以下圖：10.80.60.40.20030609012015011 11 ü?ê?éˉ?y?3é￡aPM¨￡????￠ê?¨min?b吸水樹(shù)脂在兩個(gè)不同滲透率巖心的封堵效果評(píng)價(jià)í2 ?í?′a′§??ìk1=3581.5mDk2=9158.04mD?aPM¨￡|?5432100100200300400ê?¨min?由圖2可以看出，對(duì)低滲透層，主要是堵塞作用后壓力上升快速，注入比較困難；對(duì)高滲透層隨著驅(qū)替時(shí)間的變化，壓力消滅短暫上升，隨著顆粒的運(yùn)移，壓力漸漸下降。高更大一些，既同一壓力下，吸水樹(shù)脂優(yōu)先進(jìn)入高滲層。c一微粒將堵一個(gè)喉道，該過(guò)程與顆粒的注入數(shù)量有關(guān)。壓力變化是時(shí)間和顆粒的體積濃度n的函數(shù)P/o∝tn。但同時(shí)壓力的增臨界壓力梯度dp〔運(yùn)移臨界壓力梯度，顆粒才會(huì)通過(guò)喉道。因而1的每一個(gè)Cdx上施加壓力梯度dp(x)得到dPc注入工藝爭(zhēng)論評(píng)價(jià)a注入速度對(duì)注入壓力的影響￡aP￡|?036912￡aP￡|?0369121518PV13￠?ùè′￠??|???0.60.50.42ml/min0.30.5ml/min0.20.10由圖3快，來(lái)不及集中，導(dǎo)致壓力上升較快而且壓力波動(dòng)較大；在較低速度注入條件下，注入壓力相對(duì)較低，波動(dòng)較小。因此在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，為使吸水樹(shù)脂顆粒進(jìn)入油層深部，應(yīng)承受較低排量注入方式。b14ü14ü?÷??′′￠??|???0.8￡0.6a￡?C=2023mg/lC=4000mg/l0.40.20024681012????′yPV度越高，注入壓力上升速度越快，不利于吸水樹(shù)脂向地層深部運(yùn)移，因此假設(shè)想到達(dá)深部調(diào)驅(qū)的目的，不應(yīng)承受高濃度注入方式。c115 ü?ê?￠??D?m450400350¨300￡?é25020015010050000.20.40.60.811.2PV0.2PV以后，巖心滲透率在18md以下，滲透率下降幅度在95.80.1PV。吸水樹(shù)脂耐沖刷力氣評(píng)價(jià)將做完移動(dòng)性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的1號(hào)填砂管，在室溫下放置72h，使吸〔水驅(qū)速度2ml/mi，試驗(yàn)結(jié)果如以以下圖：16ü?÷?í?￠ü|??54￡a￡|?321￠ü?÷?72hó￠?00102030PV4025倍PV后壓力穩(wěn)定，說(shuō)明吸水樹(shù)脂在巖心孔隙中具有較強(qiáng)的耐沖刷力氣。三維物理驅(qū)替試驗(yàn)驅(qū)替試驗(yàn)。三維非均質(zhì)物理驅(qū)替試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭谱鳎?0目和100目石英砂制作層內(nèi)非均質(zhì)三維物理模型，井網(wǎng)布置承受7層系井號(hào)井距〔cm〕層系井號(hào)井距〔cm〕油層厚度孔隙度〔%〕水相滲透率含油飽和度把握.儲(chǔ)量孔喉長(zhǎng)度備注〔mm〕〔cm〕〔md〕〔%〕〔g〕12.474.8831.25下23.54.8840.32110946.737.50.393334.954.8831.2512.473.1537.5上23.53.1539.96564.487.6450.0745234.953.1537.5合計(jì)220.25驅(qū)替〔設(shè)計(jì)為一種復(fù)合驅(qū)替——吸水樹(shù)脂和層生氣〕試驗(yàn)方案：0.5ml/min的注入速度驅(qū)替至各采出口含水9911：備注各階段注完化學(xué)劑后均用注入水驅(qū)替至含水備注各階段注完化學(xué)劑后均用注入水驅(qū)替至含水99%以上再注下一段塞工程設(shè)計(jì)段塞濃度注入量注入速度〔ml/min〕吸水1804‰0.1PV0.5樹(shù)脂804‰0.1PV0.5段塞804‰0.1PV0.5層生氣段塞12%0.1PV0.5水驅(qū)18080水驅(qū)1808080層生氣層系井號(hào)產(chǎn)液產(chǎn)油〔ml〕〔ml〕下68.536.01下下13.202下42.327.043上上8.048.041產(chǎn)液產(chǎn)油產(chǎn)液產(chǎn)油產(chǎn)液產(chǎn)油產(chǎn)液產(chǎn)油〔ml〕〔ml〕〔ml〕〔ml〕〔ml〕〔ml〕〔ml〕〔ml〕4.040.569.276.6323.30.042.850.0286.221.35363.2334.4855.560.332.50.3810.31.4256.9731.8563.086.367.261.80.180.184.931.4611.6511.651.561.5218.089.37120.8323.2431.0372.96141.96.777.4717.3上7.97.9上7.97.98.048.0411.854.272上2.722.723合計(jì)142.0931.7水驅(qū)18080水驅(qū)1808080層生氣提高提高提高累計(jì)層系累計(jì)采收累計(jì)采提高累計(jì)采采收率采收采收采收采收率 收率 采收率 收率〔%〕率率率率〔%〕〔%〕〔%〕〔%〕〔%〕〔%〕〔%〕〔%〕下 13.043.3316.3772.9689.336.796.03 2.298.23上 15.5516.632.151.2733.42033.42 12.5846總采收率 14.4110.5524.9633.1658.123.0461.16 7.8669.02〔%〕17y??íy???é?ê80.0070.00??18?60.008?3??50.008???úú′?2%￡ê40.00?%￡ê40.00?30.0020.0010.000.00PV0.05 0.60 0.80 1.15 1.38 1.51 1.82 2.07 2.33 2.63 2.83 2.99 3.13出液，導(dǎo)致最終水驅(qū)采收率只有14.41%。注入0.1PV180目的吸水樹(shù)脂封堵后連續(xù)水驅(qū)，初期由于對(duì)滲透2水主要流向該井后，低滲層即不再有液產(chǎn)出。分析認(rèn)為注入的吸水樹(shù)脂粒徑與高滲透層的孔后尺寸相比過(guò)小，選擇顆粒粒徑是增加措施有效性的關(guān)鍵。改注0.1PV8072.96%，再次注入一個(gè)段塞0.1PV80下層系總采收率已很高，采收率提高幅度不大。分析認(rèn)為由于此次注入吸水樹(shù)脂顆粒較大污染。0.1PV后啟動(dòng)，使該層系總采收率提高12.58%，至此三維模型高滲的下層系總采收率到達(dá)98.23〔這里不排解油層間竄現(xiàn)象采收率到達(dá)46%，模型總采收率54.61%。3現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)型超強(qiáng)吸水樹(shù)脂深部調(diào)驅(qū)劑于2023年5月分別在采油五廠NH5-15和采油三廠M416進(jìn)呈現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。兩口試驗(yàn)井已先后見(jiàn)