（化学工程专业论文）木质素聚丙烯酰胺化学调剖剂的研究与应用.pdf

浙江大学硕士研究生学位论文 警s 8 8 s ，) 摘要 论文综述了注水井化学调剖剂的种类与应用条件在此基础上，对术 质素聚丙烯酰胺调剖剂进行了研制与评价。室内实验表明该类调剖剂的最 佳配方为：( i ) 合成主体剂p s 母液时，聚丙烯酰胺p a m 最佳加量为0 6 木质素c a l s 最佳加量为1 3 ；( 2 ) 配制调剖剂胶液时，p s 母液稀释1 0 倍，重铬酸钾最佳加量为0 6 ，硫脲最佳加量为0 4 。在此配比下。调剖 剂的凝胶强度大于1 0 0 0 0 0 m p a s 成胶时间在2 0 6 0 h 可调；岩心实验表明 堵塞率大干9 9 ，突破压力大于0 5 m p a c m ，岩心的微观图象表明，凝胶 堵塞岩心原有的大孔道，迫使后面的水绕过堵塞区形成新的旁流通道提 高了注入水的波及系数。现场应用表明，化学调剖后，注水井注水剖面得到 了改善连通油井明显受效；区块化学调剖表明，注水井高吸水层数和厚度 减少。低吸水层数和厚度增加减缓了区块产量递减速度和含水上升速度， 实现了区块开采效果的改善。 关键词：调剖剂木质素聚丙烯酰胺凝胶化学调剖 堑鋈盔兰鎏杰塑塞妻鬟笙笙塞 a 搏s ir a c i t h e s p e c i e s a n d u s i n g c o n d i t i o n so f p r o f i l e * m o d i 姆i n ga g e n t i s c o m p r e h e n d e di nt h i sp a p e r o nt h i sf o u n d a t i o n ，t h ep r o f i l e - m o d i f y i n ga g e n t0 f p o l y c r y a m i d e s l i g n o c e l l u l o s ei s s t u d i e da n de v a l u a t e d t h er o o me x p e r i m e n t s h o w st h a t ：t h eo p t i m a lp r e s c r i p t i o no fp r o f i l e m o d i 鸯i n ga g e n ti st h a t ：口酶# s y n t h e s i s o fp sb a s es o l u t i o ni st h a tt h e o p t i m a l c o n c e n t r a t i o no f p o y c r y a m i d e s ( p a m l s o i u t i o ni s0 6 a n dt h e o p t i m a l m a s sr a t i oo f c 8 一i ；9 8 。e e l k i 。s e 晖8 一l s ) i si 。3 ；( 2 ) t h ep r e s c r i p t i o n o fp r o f i l e m o d i 努i n g a g e n ti st h a t t h ep sb a s es o l u t i o ni sd i l u t e dw i t hl0t i m e s ，t h em a s sr a t i oo f p o t a s s i u md i c h r o m a t e a n dt h i o u r e ai so 6 粕a n do 4 r e s p ec t i v e l y i nt h i s p r e s c r i p t i o n ，t h eg e lv i s c o s i t y o fp r o f i l e * m o d i f y i n g a g e n t e x c e e d s1 0 0 0 0 0 m p a s t h e c r o s s l i n k i n g t i m ev a r i e si nt h e r a n g e o f2 0 - 6 0 h t h e c o r l l e x p e r i m e n ts h o w st h a tt h ep l u g g i n gr a t i oe x c e e d s9 9 a n dt h eb r e a k t h r o u g h p r e s s u r ee x c e e d so 。5 m p a c m ；t h ec o r l lm i n i - p h o t o g r a p hs h o w s t h a tt h eg e lp l u g t h eb i gh o l ew a yo fc o r e ，t i l ei n j e c t i o nw a t e rr e v o l v et h ep l u g g i n gr e g i o na n d f o r mt h en e wh o l e w a y ，t h e r a d i a t i o nc o e f f i c i e n to ft h ei n j e c t i o n w a t e rjs i m p r o v e d ，t h ee x p e r i m e n to f o i lf i e l ds h o wt h a tt h ea d s o r p t i o nd i s s e c ts u r f a c e o fi n j e c t i o nw a t e rw e l ti s i m p r o v e d a f t e rt h ec h e m i c a lp r o f i l e * m o d i f v t h e c r u d eo i lt h a t p r o d u c e f r o mw e l lw h i c hc o n n e c tw i t ht h ei n j e c t i o n w e l l i n c r e a s e s t h ec h e m i c a lp r o f i l e - m o d i 趣i no n ec l o s er e g i o ns h o w st h a t f i l e n u m b e ra n dt h i c k n e s so ft h eh i g ha b s o r p t i o nl a y e rd e c r e a s ea n dt h en u m b e ra n d t h ic k n e s so ft h el o wa b s o r p t i o nl a y e r i m p r o v e ，t h ed e c r e a s i n gr a t e o fv o l u m e 。fo i l p r o d u c t i o n i nc l o s er e g i o na n dt h ew a t e rr i s i n gr a t e a r el i g h t e d 。t h e r e s u l t so fe x p l o i t a t i o ni nc l o s er e g i o ni si m p r o v e d 。 k e yw o r d s ：p r o f i l e m m o d l f y i n ga g e n t l i g n o c e l l u l o s e p o l y c r y a m i d e s g e lc h e m i c a l - m o d i 每i n g i i 浙江大学硕士研究生学位论文 第一章绪论注水共化学调剖技术 第一节注水井化学调剖剂的发展现状 由于油层的非均质，注入油层的水。通常材8 0 一9 0 的量为厚度不大 的高渗透朦所吸收，魏往注入割蟊穰不埒匀。为了发撵中低渗透露鲍俸用， 提毫注入水的波及系数，裁必须囱注承井中注入调割荆，按调割剂的作用原 理、使用条件和注入方式的不同，可将其分为= 类【i 3 1 ： 一、固体颗粒调剖剂 在承驱浊过程辛，地层爱注入求；申利新产擞的毳遵藩予次生魏遂。在 这些孔道中，孔径超过3 0 um 的孑l 道称为丈孔道。在油田开发的中后期 地展会产嫩这些犬孔道，使注入水主要沿其窜流降低了注入水的利用率。 剩嗣潼律颗粒封墙夫琵遴其霄蒹辩涞漂丰富荔褥、赞廉、蘸澄、嚣簸、拣剪 切、强度太、稳定性好和易施工等特点。 1 、单液法【4 1 单液法调割常魇豹匿落鬏粒育两类； ( 1 ) 菲膨体型 常用的有石英粉、粉煤获、氧化镁、氧化钙、碳酸钙、硅酸镁、硅酸 钙、承泥 般l 、膨润土等，可将其势觳在承中或撩浮在承玻璃、淹沫或聚合 物中，直接注入地层的大孔遒内，挝堵太强道和糍渗遴层。如将2 豹水玻 璃和1 5 的石灰粉配制的悬浮液体注入地层通过石灰粉在孔隙内的沉积和 吼邋处的桥塞傣用对琏崖造成钫理堵塞，获而降低夭魏遴或商渗透罄的渗透 率，遣使注入水进入原糕渗透层，扩大注入发鲮波及系数，提高驱油的效粜。 ( 2 ) 水膨体型 这是种邋当交联、遇水膨胀但不溶解的聚合褥颗粒。使糟时将它分 教在油、黪襞稳骝豹食挂瘩孛携带麓迪层魏骧中，几乎获有遴当交袋豹水湛 性聚台物都可制成水膨体型颗粒，如聚丙烯酰胺水膨体、聚矗烯醇水膨体、 聚氨酯水膨体、丙烯酰胺一淀粉求膨俸、黹烯酸淀耪水膨体等。如水群体 型聚秀爝魏黩遏农爱髂羧逐瀵增大，最终这原来体积熬 7 5 0 接，劳育是 好的稳定和保水性，吸水后相对密度接近于】容易被水携带进入地层，注 入蛾屡通谶体积膨胀，能有效的封堵地层裂缝和大孔邋。 l 浙江太学硕士研究生学位论文 2 、双液法 落法是向注水井地腰依次注入禽量为1 0 的膨润土悬浮液( 第一反应 液) 、隔离液( 采) 和第= 反藤液，然后由注入承蒋两静工作灌接至地层深 处相遇，产擞絮凝，堵塞大孔邋，达剿调割的目的。目蔚，常用的第二反威 波有：( 1 ) 浓度为4 0 0 m g t l 的水解聚冈烯酰胺( h p a m ，相对分子量大于4 0 0 万，承解度夫子2 0 ) ：( 2 ) 本质素疆酸钙鬟台麓荆( 酩方为；术震綮磺酸 钙3 6 ，聚丙爝酰胺0 。7 1 。1 ，氯化钙0 7 l ，1 ，重锚酸钠 1 0 - 1 1 ) ；( 3 ) 铬凉胶堵踟( 配方为：h p a m 0 4 一0 8 ，重铬酸钠 0 ，0 5 0 0 9 ，硫代硫酸铺0 0 4 5 0 13 5 ) 。 ( 1 ) 钠土悬浮体一水解聚丙烯懿胺( h p a m ) 溶波的调剡帆理川 钠土悬浮体一h p a m 溶液主要是通过两种机理起到调剖作用： 积累膜桃理：袄霉膜是指凳替蠲嚣种工作渡嬷理表瑟看掰产生懿多屡 膜。可用糖糍豹翘力天平证实载累膜麴形成。若蠛溢下燮罄用4 0 0 m g l 的 h p a m 溶液釉5 的膨润土交替处理玻璃片就可咀看到玻璃片的重麓的遂 增现象，觅图1 1 中的曲线l 。 鎏1 - l玻璃片土牯冁豢簇弗澎戚 由图中可见，随着处理次数的增多，积累膜的质量越来趟太，说明有 积累膜形成。如果用水代替4 0 0 m g l 的h p a m 溶液，熏复此禽验，就没有 这静瑗象( 露闰l 1 孛豹黯缓2 ) 在蚕串豹楚建次数率，肇数是搔角4 0 0 m g l 的h p a m 溶液或水处理，双数是指用5 的膨润土处理。 潜用多单元的粘土墩液法处理地层，两种工怍液在地层的犬孔道表面 交替接齄，就可露袋藉主耱较繁簇，获藤酶糕大琵逡逢蔗的渗遴性5 ”l 。 絮凝机理：当钠土颗粒与h p a m 溶渡桷遇时。h p a m 的紊水基豳与钠 土颗粮表面的羟基通过氢键产生桥接，形成粘土絮凝体，见图1 2 。 2 -日髑糕囊售 浙我太学硕士哿f 究生举忸论文 急+ 婶餮扩：+ 吖鹃 图1 - 2h p a m 对粘土的絮凝作用 ( 2 ) 铺悬浮俸一术钙簧台堵栽或铬冻胶豹调蘸梳理 由于该体系巾有未被交联豹物质，所以除存在上逃两种调割机理外， 还有下面两个调剖机理： 偶台梳毽 出于撼胶一本锈复合堵剂帮锯冻胶是虫铬的多按羟挢络离子燮联蔼 成所以在炎联点上冻胺带正电它可与表面带负电的粘土颗粒通过静电作 用偶合起来，提高了堵粼的强度和调制效袋，觅黼1 3 。 留1 - 3冻胶的交联点与粘土颗粒的偶合 毪管隘力税瑗 猿驳与水之间存在券垂，当承德过吼邋财产生毛綮阻力，其大小可由 l a p i a c e 公式计算： 肌畸+ 寺 式中：p 一一毛瞥阻力； o 一一界蔷张力； r ，、r 2 一一透过失孔遘翅猿驳界露粒主藏率半经。 由于粘士颗粒架桥，使地膳大孔道的孔径减小，所以r i 、r 2 随糟减小， 笔管阻力增加，提高7 堵剂的封堵能力。 二、单液法谓溯剂陵6 】 1 、硅酸溶胶 3 嚣茳大学醺士舔究奎学崔论交 麓酸溶葭是一转典麓熬摹液法蜷裁，在蹙联露耨溺裁帮注入谶蘑，经 过一定螅肘阕，礁酸溶胶变成醚酸凝胶，将毫渗遴屡堵往l ”l 。 硅酸潞胶是由水玻璃和滔化剂殿应而成。水玻璃又名旗酸钠，分子戏 为n a 2 0 m s i o i ，式串掰为搂数( 群隶玻璃孛s i 0 2 摩家数与n 赴0 摩容鼗 之比) 。模数般攫1 4 姻范隧。球坡璃的燃质隧罄模数薅改受。模数越小， 水玻璃碱憔越强，越容舄溶解。活化剂是指那些可使水溅璃先变成溶胶而黼 后交藏凝菠躲势藤，活纯麴努海两类： ( 1 ) 蠢撬活他裁：妞盐酸、磷酸、藏酸、氯蒺磺酸、碳鼗铵、蘸他钱、 硫酸铵、磷酸二氮钠等。 2 ) 蒜辊滔诧裁：翔等虢、己酸、五酸铵，罕彀嚣酯、磊酸己酯、甄 己酸、三鬟己酸、攀酸、拧攘酸、譬鹱、辇酪、攀二酚等。 单液法用的础酸溶胶通常用盐酸做活化剂，藻反威如下： n 盎2 0 擞s i 0 2 十2 h e i 一一m s i 0 2 + 薹 ：o 2 n a c ! 虫子制套方法不疑；玎戳褥副秘静磴鼗溶液，鼯数建礁酸溶液襄碱瞧 硅酸溶液。前者是将水玻璃加剿盐酸中制得园艨应在h + 过剩的情况下发 生，它应掰残蟊下图豹( i ) 蕊秀 的结梅，膝粒袭蕊带爰窀荷。后者是将靛 袋蕊劐承玻璃孛艇褥，器藩反盛是在硅酸攫垃蒸黪清瑰下发雯。它爨形袋搬 下图的( i i ) 所示的结构，胶粒表面带负电荷。 ， i ) 窭l t 4 硅酸漆腔缝糯鐾 张酸凝胶主要的缺点是胶凝时间短( 一般小子2 4 小肘) ，而且地层濑 度越簿，它的腔凝滞蔺越短。为了延长驳凝聍简，可甯潜在酸活佬。纰舟， 硅酸藻姣缺麓朝蠖，瞧骥裁了它在港爨主懿斑爰。 2 、聚合物类 ( 1 ) 聚合物地下交鞭调剖 8 i 4 浙波太学磷士研究生学垃论义 该方法是将定浓度豹聚奢物溶液与燮联荆混合麝涟入地层，在地层沮 度下进行变联反庸生成冻胶瓣堵高渗透层。 蒜势褒瓣聚嚣戆魏艘( h p a m ) h p a m 慰油和水有明显的选择蚀，它降低油的渗透性最高举超过i o ，赠 降低水的渗透性w 超过9 0 。由于啦水层的吉永饱和魔较高所以h p h 较 荔送入窭求爱。窿塞求屡孛，h p a m 孛魏酝麟萋一c o n h 襄蓑萋一c o o h 霹道过 氢键墩聪谯砂岩的羟基袭面+ 蕊不吸附部分则留在空阃堵塞出水层。进入油 层的f i p a m ，由于砂岩表面为油所覆盖，所鞋在漓层不发生嘁附璐此不堵 塞浊瀑。 般认为h p a m 豹垲瘩规理为皴艘、牯弹效成翔豉佘阻力“”h p a m 溶渡 的粘度在流速增加及孔隙度变化的情况下都下降。有利于h p a m 溶液进 地 蒜渫娃。h p a m 游滚这秘摇姿嵩羲藏邃露，葳会裴瓣鑫糕簿效摩。虢塞辍宠 是墙墩终搦中最生要的j # 用，基中包括吸澍、撼集和物理堵罄“”。 | 袋附怍用：h p a m 以祭水腻的形式吸附税地屡岩石表面上，当遇跚水时便 嚣襞瘩蔼膨糕，瓢蠢驿艇毽秘瘩建带瓣摇对渗透搴。璺遘簧蠢箍酎。鼹不套 彩黢。 捕集作用：由于h p a m 是商分子媲性聚合物，它的分子结构柔软( 尤其谯 嵩瀛露) ，誊高滤流动辩，密交得缨长，褥黑与漉彝最棒一致，匿忿餐罄骞 荔撼注天燃屡，健当径建注入地层斌流速躐馒对，宅嫂卷麴或呈螺旋欹，由 此阻止了水相的流动，怛这个堵塞照可以恢复的，只嚣流速越过临界值，这 释攥巢俸鬻捷漓来了。 镪理墙塞：h p a m 势学琏上瓣溪挂基殛挠与建盛承中的多协阻襄乎复应生 成凝胶，由此可限制流体通过多孔介质。 为了静止h p a m 静裁饱降瓣，莛长箕请求有效赣，胃菇离 p a m 溶液串耱 天豫髓热簸我蘸黢链；箕典型懿嘉袭萎氅冀：h p a m0 5 甍1 + 0 毽，骧代醚 酸钠0 0 3 0 0 5 。该配方研用予砂岩或碳酸敝岩油井堵水，堵剂配制粘 度免3 0 5 0 m p a - s ，堵水效率为7 0 筲8 0 ，适掰井温艘为4 0 8 0 。 耀势瘩瓣聚瓣燔黎( h p a n j “鹌 撇分水解聚聪烯腈( h p a n ) 结构中的羧藻能与地层中的多价阳离子钙、镁： 铁虫成丙烯酸盐沉淀，堵塞地层琵遒，控船了永的流动而漓层孛不含育箩 5 浙江大学硕士研究生学位论文 价金属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 h p a n 用于高矿化度的地层堵水时在注入h p a n 溶液的前沿液和后置液 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，提高时堵效果。反应生成物为稳定的絮状物，可有效地堵塞 出水层，其基本配方( 质量) 为：甲液为浓度6 5 * 8 5 的h p a n 溶液， 乙液为浓度2 0 3 0 c a c l 。水溶液，丙液是隔离液为轻质原油或柴油，配 比( 体积) 为：甲液：乙液：丙液= 2 ：1 ：1 。适用于砂岩同层堵水，处理层温度为 4 0 9 0 。 在h p a n 溶液中添加磷酸氢二钾( k ：h p o 。) 或磷酸二氢钾( k2 h p o t ) 可进 行单液法堵水+ 由于k2 h p o 一或k h ：p 0 。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h p a n 的多价金属盐沉淀混合在一起，其封 堵效果显著。常用的配方( 质量* ) 为：k ：h p o 。5 2 0 ，h p a n5 1o 。 p a m 一六次甲基四胺一间苯二酚冻胶 该调剖剂的反应机理是： 六次甲基四胺在酸性介质中加热产生甲醛： ( c h 2 ) 6 n + 6 h 2 0 年n h 了6 h c h 0 由聚丙烯酰胺删、六次甲基四胺( c h 2 ) 。4 、苯酚c 6 h s o h 三种原料制 备调剖剂是以聚丙烯酰胺一酚醛树脂为主要成分的复合凝胶体，此外，还有 部分酚醛树脂、甲撑基聚丙烯酰胺凝胶等“。 聚丙烯酰胺一酚醛树脂凝胶”1 第一步：苯酚与甲醛进行缩合反应生成羟甲基苯酚，或酚醛树脂，反 应方程式如下： o h 哪h + 嘲。一手矾伽求 游茳走学硬士鹾究生掌位论文 + h e e 一 第二步：蒙丙烯酰胺与羟甲基苯酚进行缩台，反应方程斌如下 o h c h 2 - - c h 专+_ c 0 0 h a + h c h 0 一 书8 2 一f 8 繁。8 2 1 喃+ h 2 。 c t 0c o o n a ，一n h c = o 七c h 2 一妇甘c b 2 一c h 寺 e o o n 丑 聚蔼烯馘黢与酚醛掰膳透季亍缩舍，反应方程式鲡下 2 一印8 ：一c 7 = 8 0 廿耀：一c p o o 专n+瀚一醴：广醴：专渊a 、， 卜c h 2 一 c h 2 一# h 七 c o o n a 由上述麓应机撰可翔：甲醛是六次甲基圆胺受热缓攫释放出来豹，因而 延长了体系孛驰交联对阉，寿剥予太剡量处壤。蘑屐，凝胶串的霸鼗器a 了 芳香环，提高了热稳定性。该调剖荆遣台于砂岩非均质油藏层内调剖井温 ， 鳓6 瞄园 浙江大学硕士研究生学位论文 6 0 8 0 1 。 黄原胶冻胶】 黄原胶是由葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸、乙酰基、丙酮酸等组成“五 糖重复单元”聚合而成的生物聚合物，其结构式如图1 5 所示。 u 图i - 5 黄原胶“五糖重复单元”结构 黄原胶分子中的羧基与多价金属离子c f ”、a 1 3 + 等结合而形成黄原胶冻 胶其冻胶结构如图1 6 所示。 这种结合是一种弱结台方式其冻胶在受到剪切作用时可变稀，当剪 切消除后仍可恢复其交联的强度。这一个显著的特点使其在调剖应用中具有 良好的耐剪切性和解堵性。 ( 2 ) 单体地下聚合调剖 2 0 1 由于聚合物溶液的粘度较大，在向地层注入过程中易产生剪切降解， 影响其使用性能。 曲l e i 、，4 、- 、，一 c 。1 0 d 上 十p 曩 圈1 - 6 黄原胶冻胶的形成过程 聚合物固体产物的水溶性较慢，在配制时需专门的设备但其活泼单体的水 溶液的粘度较低，易于泵八地层的深远部位，并进行聚合反应生成冻胶，有 效的调整地层吸水剖面。 a m 一甲撑基双丙烯酰胺冻胶2 9 1 a m 单体分子中有共扼体系结构，由于羰基吸电子能力强，使c = c 键 8 11吼 浙江大学硕士研究生学位论文 。：“t _ p + 一c ：一“一吣筝 七一。 占 4 叫_ r f f 章f 妇辛i 二蠢每，釜上：。睁产一锄一p 二$ 一嚣氲一 一吼二白，瓯一k c 弘粤一锄一铲二只一占h 一面一 i 。 。 ：。 o 。 “脚 取c r c 脚) 】“ 一 该调剖剂的典型配方( 质量) 为：a m4 5 、引发剂过硫酸盐 0 2 一0 4 、交联荆重铬酸钠0 0 5 一0 1 适宜于5 0 8 0 的砂岩地层注 水井调剖。 9 浙江大学硕士研究生学位论文 第二节注水井调剖工艺条件和效果评定 、选井 砂岩油层注水井调剖和封堵太孔道选井条件如下： 1 、位于综合含水高，采出程度较低、剩余油饱和度较高的开发区块的注水 井： 2 、与井组内油井连通状况好的注水井： 3 、吸水与注水状况良好的注水井： 4 、吸水剖面纵向差异大的注水井； 5 、注水井固井质量好、无串槽和层间串漏现象。 二、调剖剂用量计算 处理半径由下列公式求得： 一 1 n ( 一1 ) + 1 n r ( r r f 一) 武x p 面j 一 式中：r 。一一处理半径，m ； r 。一一注水井注水影响半径或采油井泄油半径，m ； r r r 一一剩余阻力系数= 描 l 一处理前后注水能力c 或产率，之比：= 上a p p , = 去 世。 式中：q 一一日注入量或日产液量。1 1 1 3 d 。 p p po 一一处理前后的开采( 注水) 压差，p a ： 一一流体的流动度( k u ) ，um2 m p a s ： a v g 一流体的平均流动度： k 一一不处理带的水的有效渗透率，u 2 ； u 一一水的粘度，m p a s ： 1 0 巍茳太学颈士辑究生掣位跫文 n 盘) k 赢 o l 式中jr 。一一并鼹半径，m ： = 疵 驴 式中：v 一一处理体积，m 3 ；r a 一处理半径，m ： 三、砂岩油层注拳并调割效巢评意 1 、砂糟油层注水井调整吸水剞睡是否毒效的确定 波水井经过调剖措施以后本井变化情况符合下列三项条件之一者为 有簸： ( 1 ) 处理屡吸水指数较调刹前下降5 0 以上； ( 2 ) 吸水剖谢发生明显合理的变化，离吸承层降低吸水摄，低吸水层 增加墩承量在i o 汉上 ( 3 ) 攫降莹线盟显变缓。 ， 2 、砂措油层注水井调整吸水剖面的成功率和有效率 ( 1 ) 浚承并调箭现场施工技术符台谲剿并设计技术要求的著敬与调韵 惑并次数之眈先注水势诞割的成功率+ 经诱测接施旄工螅注承势孛，鸯效势 次与总调剖井次数也比为注水并调剖有效率。 ( 2 ) 谰割箍王注永箨相对应的渤并中，有效井数与总对巍油井散之眈 为对残渣共照效率。 第三节大庆油田面临的问题及本课题研究的主要内 容 、大庆油田面临的问题 大庆油田是我国的生要生产原 由基地，按照“高水平、商效益、可持 续发鬟”瓣濑嚣舞羧方镑，坚持娃经游羧盏为孛，各，l 羹“三巾攻关”为重点、 以“兰个控制”为目标，大力发展实用工艺技术，使采油工程技术工作适成 嘏髓表掌疆士霹竞生学位论文 了潞辩霹撩续发蕊趣蘩耍。 以糟细地质研究必基础，通过采取缎分升采技术，不断澡他稳浊挂永 工伟。精细她瑶研究的成果越指导油田高含水眉期开靛调整的重要基础。精 缨避震磅究睡票袭嗡，嘲、雾、杏漕西薹黼著瓣中熬低渗透蘩、一次蕊密劳 嬲中的薄麓层及二次加密井燃中的袋外屡湖有效厚度小于0 5 m 的嵌虑屡功 用状况相对鞍差，是长趟油羽内部搿宙永后期谰撼挖潜的主辫对象，而这蜻 魂臻较羞豹辖萎鑫缎彝主圭要分毒予离舍窳层辩近。稷据鸯= 、三医3 6 蕊 油水辨分盛测试资料的嫁台分析结祭；在勘用较嫠的蠢效厚度中，缎向上霄 7 7 0 与商含水屡距离在2 o m 之内有4 8 1 与商含水屡距离在1 5 m 之内， 毒3 4 + s 韩墨薅含拳屡嚣离在t 。0 璐之癌。交筵胃藏+ 静辩裁佘潞高发劳数瓣 特点+ 充分发挥现有蛇工艺技术和缨泠谩蹩技术，在缨分舞袋上疆下功夫， 进一步降低工艺技术所器求的隔屡厚度，进一步挖掘薄蓑层的潜力，进一步 馥骜举嚣势、嚣雾不羁蘑段瑷爱箨一蘑覆斑螽善小瑟靛渤震撬嚣，岿是舞势 挖瀵工艺技术追求救圭要星标。 化学调剖作为机械注水工艺的谢力补充和究善，为进一精细分控潜提 供了释藜黥鼓零手段，疆撂磷究黎聚，注球并骝分注嫩刘奔屡段静最低弊 限戈；层段内浊屡渗透攀级差小于4 ，屡段蠹夺屡热少予8 个，浊鬃厚瘦小 于4 m 。机械细分工艺受其自身应用荣件、隔层的条件、井况条件、固井祭 谗等灏素嚣浆翻，滩疆逮翦舞势注承最低释隈翡嚣求，将巍械缅势工艺和仇 学淫粼有枫鲸结台起来，毙够较妊抟烬决遴步缨努漫采懿鲻题； 讽过应用实践证明，化学调割投术在分层洼水中能起到以下作用： 一是递泣讫学调裁，可戳较好静解交篷统注水并由于隔爝小、并况整 琵无法齄盛液采辨造或蘑麓矛麓突出瓣趣蘧，通过降摄麓渗遂屡黪躐拳量， 来进步改糌差油层的动用状掀。如黼2 - 3 水13 3 井，搬井射歼1 5 个小层， 射开移砉厚度1 5 6 r a ，膏效厚发5 8 m ，由予各小黠分布密集，艨问确屡厚庹 夺悉蹩统注嫩。摄捶骚承羲瑟显示，垒共皇要暖承罂萨h 1 4 萨i t i 2 的霰承 百分数高达7 6 。6 ，由此干扰丁其它艨几乎不能吸水动用对诚井实施化学 调割搿，有效的魏罄了喊水衔筒，使主要啜水屡的吸承西分数下降了5 9 6 1 夸吾分点，舔渗透暴暖瘩吾癸数主爵了2 毒9 5 枣蓍分点，耘壤嚷塞璺4 争， 增加砂岩吸水厚度2 o m 。有效厚度1 o m 。 1 2 巍茳太学颈士辑究生掣位跫文 n 盘) k 赢 o l 式中jr 。一一并鼹半径，m ： = 疵 驴 式中：v 一一处理体积，m 3 ；r a 一处理半径，m ： 三、砂岩油层注拳并调割效巢评意 1 、砂糟油层注水井调整吸水剞睡是否毒效的确定 波水井经过调剖措施以后本井变化情况符合下列三项条件之一者为 有簸： ( 1 ) 处理屡吸水指数较调刹前下降5 0 以上； ( 2 ) 吸水剖谢发生明显合理的变化，离吸承层降低吸水摄，低吸水层 增加墩承量在i o 汉上 ( 3 ) 攫降莹线盟显变缓。 ， 2 、砂措油层注水井调整吸水剖面的成功率和有效率 ( 1 ) 浚承并调箭现场施工技术符台谲剿并设计技术要求的著敬与调韵 惑并次数之眈先注水势诞割的成功率+ 经诱测接施旄工螅注承势孛，鸯效势 次与总调剖井次数也比为注水并调剖有效率。 ( 2 ) 谰割箍王注永箨相对应的渤并中，有效井数与总对巍油井散之眈 为对残渣共照效率。 第三节大庆油田面临的问题及本课题研究的主要内 容 、大庆油田面临的问题 大庆油田是我国的生要生产原 由基地，按照“高水平、商效益、可持 续发鬟”瓣濑嚣舞羧方镑，坚持娃经游羧盏为孛，各，l 羹“三巾攻关”为重点、 以“兰个控制”为目标，大力发展实用工艺技术，使采油工程技术工作适成 嘏髓表掌疆士霹竞生学位论文 了潞辩霹撩续发蕊趣蘩耍。 以糟细地质研究必基础，通过采取缎分升采技术，不断澡他稳浊挂永 工伟。精细她瑶研究的成果越指导油田高含水眉期开靛调整的重要基础。精 缨避震磅究睡票袭嗡，嘲、雾、杏漕西薹黼著瓣中熬低渗透蘩、一次蕊密劳 嬲中的薄麓层及二次加密井燃中的袋外屡湖有效厚度小于0 5 m 的嵌虑屡功 用状况相对鞍差，是长趟油羽内部搿宙永后期谰撼挖潜的主辫对象，而这蜻 魂臻较羞豹辖萎鑫缎彝主圭要分毒予离舍窳层辩近。稷据鸯= 、三医3 6 蕊 油水辨分盛测试资料的嫁台分析结祭；在勘用较嫠的蠢效厚度中，缎向上霄 7 7 0 与商含水屡距离在2 o m 之内有4 8 1 与商含水屡距离在1 5 m 之内， 毒3 4 + s 韩墨薅含拳屡嚣离在t 。0 璐之癌。交筵胃藏+ 静辩裁佘潞高发劳数瓣 特点+ 充分发挥现有蛇工艺技术和缨泠谩蹩技术，在缨分舞袋上疆下功夫， 进一步降低工艺技术所器求的隔屡厚度，进一步挖掘薄蓑层的潜力，进一步 馥骜举嚣势、嚣雾不羁蘑段瑷爱箨一蘑覆斑螽善小瑟靛渤震撬嚣，岿是舞势 挖瀵工艺技术追求救圭要星标。 化学调剖作为机械注水工艺的谢力补充和究善，为进一精细分控潜提 供了释藜黥鼓零手段，疆撂磷究黎聚，注球并骝分注嫩刘奔屡段静最低弊 限戈；层段内浊屡渗透攀级差小于4 ，屡段蠹夺屡热少予8 个，浊鬃厚瘦小 于4 m 。机械细分工艺受其自身应用荣件、隔层的条件、井况条件、固井祭 谗等灏素嚣浆翻，滩疆逮翦舞势注承最低释隈翡嚣求，将巍械缅势工艺和仇 学淫粼有枫鲸结台起来，毙够较妊抟烬决遴步缨努漫采懿鲻题； 讽过应用实践证明，化学调割投术在分层洼水中能起到以下作用： 一是递泣讫学调裁，可戳较好静解交篷统注水并由于隔爝小、并况整 琵无法齄盛液采辨造或蘑麓矛麓突出瓣趣蘧，通过降摄麓渗遂屡黪躐拳量， 来进步改糌差油层的动用状掀。如黼2 - 3 水13 3 井，搬井射歼1 5 个小层， 射开移砉厚度1 5 6 r a ，膏效厚发5 8 m ，由予各小黠分布密集，艨问确屡厚庹 夺悉蹩统注嫩。摄捶骚承羲瑟显示，垒共皇要暖承罂萨h 1 4 萨i t i 2 的霰承 百分数高达7 6 。6 ，由此干扰丁其它艨几乎不能吸水动用对诚井实施化学 调割搿，有效的魏罄了喊水衔筒，使主要啜水屡的吸承西分数下降了5 9 6 1 夸吾分点，舔渗透暴暖瘩吾癸数主爵了2 毒9 5 枣蓍分点，耘壤嚷塞璺4 争， 增加砂岩吸水厚度2 o m 。有效厚度1 o m 。 1 2 浙江大学硕士研究生学位论文 二是通过化学调剖，可以较好的解决分注水井中层段内的层间矛盾， 通过注水层段内的吸水剖面调整来进一步发挥差油层的作用。如高17 卜5 3 3 井，该井分4 个层段注水，其中的高i i l 5 15 层段共有10 个分布密集的小层， 调剖前只有两个层吸水，主要吸水层高l i i j 1 12 层的层段相对吸水量达 9 0 9 ，受其干扰，层段内其它层几乎不吸水：调剖后，高i i l l l 1 2 层的层 段相对吸水量下降到3 6 4 ，其它层段吸水量由9 1 上升到6 3 6 ，新增吸 水层5 个，增加砂岩吸水厚度7 9 m ，有效厚度1 3 m 。 三是通过化学调剖，可以较好的解决厚层内部的层间矛盾通过降低 高吸水部位的吸水量，实现层内吸水割面的进一步调整。1 9 9 9 年萨南开 发区针对厚油层受沉积韵律控制，层内各部位吸水状况存在较大差异的问 题有针对性的对7 口井的葡1 2 厚油层进行了层内调剖，调剖后，层内吸 水剖面得到了明显的调整，相对低吸水部位的葡1 2 单元的吸水砂岩厚度比 例提高了14 6 个百分点，葡1 2 2 单元提高了5 6 个百分点相对高吸水部 位的葡1 2 单元下降了2 3 2 个百分点。 二、本课题研究的主要内容 化学调剖作为机械注水工艺的有力补充和完善，在大庆油田得到了广 泛的应用但作为一种较好的调剖剂必须具备良好的性能和较好的投入产出 比，本论文研究的主要内容就是合成价格相对低廉、性能良好的调剖剂，对 其性能在室内进行评价，对其作用机理进行简单的分析，并且在大庆油田进 行推广应用。 新珑夫擎硬士研究生学位论文 第二章木质素聚丙烯酰胺调剖剂的配方 第一节木质索聚丙烯酰胺调剖荆简介 冻茨是由赛分子溶滚转交疆来。瓷寒分子溶渡孛热久交载籍，藏会形藏 空间网状结构，将液体包在其中，从简使整个体系失去流动性时就转变为猿 胶。由此可见，该类调剖剂是由一种躐几种线形商分子为主剂加入交联剂 君，捷蔫分子之阉发生交联爱瘫，壶藏形或交联体，帮弹性霹敬结梅豹冻黢， 从而般止水的流动。冻藏型调粼剂是送入地下进行交联的。故谯形威冻胶之 前，流动性较好，可以将其送入地层深部，其优点具有封堵半径大，生成凉 胶强震丈，墙塞链力强，在大淡瀣墨蔷采潮厂得戮了广泛遣盛爝。魏采涵一 厂进行的铬离子调削技术研究及现场实验，所用聚合物为聚丙烯酰胺，所用 交联剂为铬离子，见到了较好的经济效益。如中9 3 3 并，共淀交联型调制 翔3 7 0 0 方t 瑟9 8 年底，投入产击毙淹l ：8 8 。采涵二厂采嗣f # 纯学调裁 技术程萨南开发隧进行调剖”1 ，到1 9 9 9 年6 月，完成调剡井8 6i z l ，对调剖 井的产量进行统计分析，累计增油达1 9 7 0 0 吨投入产出比为1 ：6 3 3 。聚 油四厂在沓j t 油戳聚浔黼一1 本震素聚两辩酰胺调音l | 裁避行魂塌实验”，三 年来累计应用5 5 船井，平均单井日产油上升1 7 吨，含水下酶1 。6 个酉分 点。拭它如采油兰厂在19 9 9 年应用f w 化学调剖拽术实验l o 口井，采油墨 广使潮凉胶壁调嗣剂、颗粒黧调割翻和掰烯酰嵇革体地下避行蒙台( 访 t p 一9 l o o ”) 也进镗了化学调剖，采浊七厂或用f # 调割技艰调剿1 0 露势，均 见到了良好的增油、降低含水的效果。由上可见，在大庆油田，冻胶型调剖 技术占据重要豹地位，褥到了广琵迪波孀。 对壤驳溅调割割。最常用的聚台甥是聚嚣媾酝跛。攫本实验中，所尾鳇 聚丙烯酰胺由大庆油田助剂厂擞产，搬据产品的性质及油田的需要，对聚台 物进彳亍分类，并将各项基本性靛列入鞭2 1 中。 袁2 一l大庆涟墨聚台甥产品指撂 分子量百万 9 5 1 l】l 】4i 7 0 0 5 特蛙牯数 l s 1 8 。51 6 ，s 1 9 。52 2 5 2 s 5l 同含量g 1 0 0 9 8 8 8 8 8 8 崔 水解度2 3 薯2 7 2 3 簟2 7 2 3 2 7 薯 过滤靛能 l 。5i 。51 5 筛两系数 1 5 2 0l62 8 4 浙江火学硕士研究生学位论文 水不溶物g 1 0 0g 0 2 0 2 0 ，2 l糙麦，m p 8 。s3 l 3 8 4 05 0 |溶解遵度 2 h2 h2 h l残余单体，m g l 5 0 05 0 010 0 0 。馘 0 0 。 t m m3 3 3 麓 o2 m o3 3 3 在配涮调翻割对，聚合糖分子量懿增热会；l 熬糖度静提高，医诧，用予 调砉l 的聚页烯酰胺的势予量一般在9 5 1 1 1 0 6 ，平均1 0 0 0 万。 术质素磺酸盐是亚硫酸法娥纸工业的付产品，囡此来源广，价格低廉， 术质素广泛缱存在于植静纤维筑缓中，纯净的来矮素为爨色，禽膏杂矮罾幸麓 棕色或碴揭晓，其化学结构不尽一样，所以术质索不是壤纯的化合物，其分 子结构异常篾杂，含有备种特性的官能团，如甲辍基、羟基、粳键、醚键、 羧基、芳香莲和磺酸基。程据a d l e r 箍出静术质索结构稚来钙辩生产过程， 本钙豹结构霹表示妇下： l 喜 赣强大学醺士瓣究囊攀塑论文 驻聚霭烯酝黢秘本矮素袋簸盐彩成复合铬凉藏己褥翮了广泛遗藏用。德 存在一定啦缺点，如使用浓发进瘫，衣壤綮磺酸钙在8 辕鞋上，瑗绣麓工不 方便，因此，国内外很多学者撼出了很多的改进方法。柱19 9 1 年l a u t e r i ce 键囊_ 菠鲻磷纯蓐懿本麓素凝黢簿予注永势戆专翻，键麓方法有了迸一步瀚 改善。1 0 9 4 筚以来，壤虑外啦现了接技霹烯酰胺及复金离子聚嚣烯醮胺聚 合物掰于调剖。该体系其有熟稳定饿好、成本低、抗温、抗盐、抗翦切能力 好，麓野藏辩萎释，蚤褥糕豢，奏骞摄夫避推广徐蓬。 调割割的发熙趋势是；以壤价的擐辩，氍制蹬戏腔黠惩控，对地屡避 应性好，在成胶前县有较好的流动蚀、可戮性戚胶后调剖、调剖效率高， 熬琵是篷努、藩毒羝、拣温、撬益、抗骜韬耗力静、靖 串耩、具有精弹幢豹 调割熟。大蠛度她提高灌匿螅袋收睾。复台涌割裁是叁鬻丙趱懿菠摹疆本痿豢 磺酸错接挫彤成的新型化学剂作为成胶物质由予术质絮磷酸钙是由一系列 鼹苯拜鞍箕糍富裁窭瑟黪藏祷一粪多嶷链静复杂豹诧台秘，其祷蘸好的燕稳 定性期耐剪切性戆，嚣戴，聚瓣烯醮胺窝本瀵素磺骥钙复合墼谗裁裁符台酒 剖剂的开发簧求，顺应了目前油田调割的大趋势“”。 第二节本质素聚丙烯酰胺( c p t ) 调剖剂反应机理 c p t 器制麓霆鸯聚嚣簿醮竣( p a 毓) 窝末囊素罐酸锈c a - l s ) 在一定条 件下经过改性与接技形成躲囊型化学渤作为戏跤物震，燕铬酸撰( k z c r ：o ，) 中的c r “经还原变为c r “作为黧联物质而襻副的种新型的凝胶型调剖剂， 菸聂建撬蓬拓下： 一、聚嚣烯蘸胺器本质紊磺酸钙蕊改毪 攫艇热和催化铡螅作用下，聚爵烯酰胺和木成索磺酸镊发生维合反应。 生成一种新黧的成胶物质p a m - c a l s ( 简写为p s ) 。该物质在一定温度下成艘 螽，其凝骏强度鞋：革楚霞褥p a m 要离翡多，箕反藏式菇： 谴他裁 ( 一c h ? - o h 一) 。十c a - l s c h 3 - 0 h 一( 一c h j c h 一) 。+ h ：o c o n i t ie 0 麓e 嚣? 一l s c a 二、交联粼獒发应 c p t 调剖剂中起交联惟用的是c r ”，是通避还原k ：c r , 0 ，丽撙瓢鲍t k ；c r 。o ， 1 6 浙江大学硕士研究生学位论文 是一种氧化剂，与亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫代硫酸钠及某些有机物如硫腮、 乙醇等均可发生氧化一还原反应，其反应方程式如下： 与亚硫酸盐反应： c rz 0t2 一+ 3 s 03 2 + 8 h + 一一2 c r 3 + 3 s o 2 一+ 4 h2 0 与亚硫酸氢盐反应： c r2 072 一+ 3 h s o 3 + 5 h + 一一一一2 0 r 3 + + 3 s 0 42 一+ 4 h2 0 与硫代硫酸盐反应： 2 c rz 072 一+ 3 s2 032 一+ 2 h 。一4 c ，+ 6 s o 。2 一+ h2 0 与硫脲反应： 首先硫脲在加热时水解： c s ( n h2 ) 2 + 2 h 2 0 一c o2 + 2n 1 f a + h 2 s h2 s 中的s 卜将c r 卜还原为c r ， c r2 072 一+ s 2 + 6 h + 一一一一2 c r 3 + + s 0 2 + hz 0 与乙醇反应： c r2 072 一+ 3 c2 h + o h + 8 h + 一2 0 r3 + + 3 c h3 c h o 在本次实验中我们选择了亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、 作k 。c r ：0 ，的还原剂乙醇是液体受热易挥发，不适合 原剂。 三、凝胶的形成 c p t 调剖剂是几种高强度凝胶的混合物，其形成如下 ( 1 ) p s 中剩余的一c o n h ：与c r ”之间的交联 + 7 h2 0 硫代硫酸钠和硫脲 于作该调剖剂的还 在p a m 分子中，一部分一c o n h 。与c a - l s 中的一c h 。0 h 进行缩合，一部分 一c o n h ：与c r ”交联而形成凝胶： p a m c a - l s 7 o h o 鼗敬尢学颈士磺窕生攀经论文 ( 2 p s 孛剿余戆一e 辫铺与c r “之闻雏交鼗 犬p a m - c a - l s ( 3 ) p s 孛剩余戆一e 艮o h 、一c o n h ：鸯e r “之漆鲍燮鹱 p 删一c a 么 易夕j 、一 个e h 2 0 i l s o h 、 o o h o s 蠹上鞋蓉爨，c p t 谖氍裁怒鞋上豆静凝蔽翁瀑套镑。蘧裁裁蘑菇箍凄、 高强度是以上几种溻台物按同作用的黠果。 第三节配方的确定与室内性能评价 一、p s 溶液的嗣备 $ 离p a 鞯溶于8 0 壳瘩孛，麓箨嫠之均匀溶解：1 3 竞c a l s 溶于2 0 壳求 审，搅拌使之坶匀游解，辑种潞液在发座釜串潺台，搅拌坶匀，掘a 偿他判 0 0 0 2 毙，在4 0 5 0 下反应2 小时，得到p s 母液。在使用时，将母液用 鑫寒瘩耩释1 0 嫠，棒为p s 溶淡。 二、 谟一淀粉毙色洼测p a m 与c a - l s 黪接搜效率 i 、测定爆理 1 8 浙江太学硕士研究生学位论文 碘一淀粉比色法是利用霍夫曼重排的第一步反应用溴与酰胺基作用 生成n 一溴代酰胺。该化合物水解产生次溴酸，相互间能保持平衡，次溴酸 能定量地将碘离子氧化成碘，园此，可以利用碘遇淀粉变兰色，测其吸光度 变化而测得酰胺基的浓度，通过两次酰胺基浓度之差，可计算出被接枝的酰 胺基数量。其反应机理如下： r c o n h2 一b r2 r c o n h b r + h b r r