大孔道调剖剂2

1、汇报人：刘桂芳汇报人：刘桂芳2010/62010/6大庆油田创业集团大庆油田创业集团立项的必要性立项的必要性主要研究内容、经济技术指标、完成时间主要研究内容、经济技术指标、完成时间外协研究内容、指标及验收条件外协研究内容、指标及验收条件123经费预算经费预算4技术研究及实施方案技术研究及实施方案5汇报由以下汇报由以下6 6部分内容组成：部分内容组成：市场前景及经济效益分析市场前景及经济效益分析6大庆油田创业集团大庆油田创业集团由于油层中各处的渗透率存在差异，流体在由于油层中各处的渗透率存在差异，流体在地层中流动的阻力差异也很大，加上驱替液地层中流动的阻力差异也很大，加上驱替液与地下原油的粘度存

2、在差异，因此，调整油与地下原油的粘度存在差异，因此，调整油层纵向上驱替液的注入剖面和平面上驱替液层纵向上驱替液的注入剖面和平面上驱替液的波及范围就成为了油田开发中的一项重要的波及范围就成为了油田开发中的一项重要技术技术 调剖技术调剖技术大庆油田创业集团大庆油田创业集团随着大庆油田三元复合驱随着大庆油田三元复合驱的工业化应用，也存在着的工业化应用，也存在着驱替液的驱替液的“短路短路”问题，问题，并且在已经工业化的三元并且在已经工业化的三元复合驱油层问题已经初现复合驱油层问题已经初现端倪。因此为了改善吸液端倪。因此为了改善吸液剖面，扩大驱替波及体积，剖面，扩大驱替波及体积，需要实施调剖。需要实施调

3、剖。调剖技调剖技术的核术的核心心：调剖剂调剖剂大庆油田创业集团大庆油田创业集团 现在油田常见的：现在油田常见的：聚合物凝胶、生物黄原胶类聚合物凝胶、生物黄原胶类在高矿化度高盐条在高矿化度高盐条件下，件下，HPAMHPAM溶液的增粘能力显著降低；溶液的增粘能力显著降低；HPAMHPAM溶液在溶液在碱性条件下容易水解；无论是碱性条件下容易水解；无论是HPAMHPAM还是黄源胶的抗还是黄源胶的抗温性都较差温性都较差体膨凝胶颗粒深部调剖剂体膨凝胶颗粒深部调剖剂 耐碱差耐碱差含油污泥、纤维调剖剂含油污泥、纤维调剖剂调剖距离短调剖距离短大庆油田创业集团大庆油田创业集团三元复合驱地层环境对冻胶三元复合驱地层

4、环境对冻胶型调剖剂的影响研究型调剖剂的影响研究耐温耐碱三元复合耐温耐碱三元复合驱油层调剖剂开发驱油层调剖剂开发调剖剂配方、注入工艺调剖剂配方、注入工艺研究研究目前常规的调剖剂大多数是聚丙烯酰胺凝胶（PAM），先将PAM溶解于水中， 水解后，形成有一定粘度的稠化液，然后加入交联剂，使聚丙烯酰胺分子交联成为冻胶或凝胶（如图1）。 机理研究机理研究大庆油田创业集团大庆油田创业集团机理研究：机理研究： a 与金属离子交联剂交联情况 b与有机交联剂交联情况 图1聚丙烯酰胺交联示意图 大庆油田创业集团大庆油田创业集团机理研究机理研究 从聚丙烯酰胺的分子结构可以看到：金属离子作为交联剂的凝胶型调剖剂，随着聚

5、丙烯酰胺分子中的羧钠基含量升高(高水解度),聚合物与交联剂交联点变多，而包水能力变差，凝胶易破胶脱水；有机交联剂类的凝胶型调剖剂,当聚丙烯酰胺分子中酰胺基在全部水解成羧钠基后,进一步水解反应在有机交联剂与聚丙烯酰分子酰胺基链接处发生,交联剂与聚丙烯酰胺交联逐渐解离,聚合物凝胶破胶脱水。 同时由于交联剂一般都是两性金属的鳌合物，交联剂在一定条件 下水解的羟基络合离子与调剖剂形成多核离子配合物而成为冻胶。但当地层环境介质发生变化时，这种鳌合物分子易水解电离，从而破坏了多核离子配合物而起不到将调剖剂分子交联在一起的作用，冻胶破坏。 大庆油田创业集团大庆油田创业集团机理研究：机理研究：而在三元复合驱的

6、地层条件下使用聚合物凝胶型调剖剂，聚丙烯酰胺在NaOH等碱类作用下，极易起水解应，使部分聚丙烯酰胺生成聚丙烯酸钠，丙烯酸钠分子在水中不稳定，被离解成RCOO-Na+。大庆油田创业集团大庆油田创业集团机理研究机理研究:由以上对聚丙烯酰胺类的冻胶型调剖剂的结构分析，无论是离子或是非离子化合物作为交联剂，都存在着不耐碱、易水解抗温性差、耐地层条件弱的特点，这是由聚合物的分子结构决定的，特别是在三元复合驱的地层条件下，聚丙烯酰胺的水解程度大，地层环境复杂，不利于冻胶型调剖剂的使用。因此，需要在聚丙烯酰胺分子链上引入耐温、耐碱基团，开发出一种带有耐温、耐碱基团并且具强度高，韧性大的弹性体颗粒调剖剂来适应

7、三元复合驱油层的开发。大庆油田创业集团大庆油田创业集团三元复合驱地层环境对冻三元复合驱地层环境对冻胶型调剖剂的影响研究胶型调剖剂的影响研究耐碱三元复合驱油层调耐碱三元复合驱油层调剖剂开发剖剂开发调剖剂配方、注入工艺及调剖剂配方、注入工艺及凝胶强度评价研究凝胶强度评价研究 地层水中矿化度对冻胶型调地层水中矿化度对冻胶型调剖剂性能（凝胶强度、剖剂性能（凝胶强度、 抗温性）抗温性）的影响的影响 地层水中碱度对冻胶型调剖地层水中碱度对冻胶型调剖剂性能（凝胶强度、抗温性）剂性能（凝胶强度、抗温性）的影响的影响 表面活性剂对冻胶型调剖剂表面活性剂对冻胶型调剖剂性能（凝胶强度、抗温性）的性能（凝胶强度、抗温

8、性）的影响影响 机理研究机理研究大庆油田创业集团大庆油田创业集团三元复合驱地层环境对冻胶三元复合驱地层环境对冻胶型调剖剂的影响研究型调剖剂的影响研究耐温耐碱三元复合耐温耐碱三元复合驱油层调剖剂开发驱油层调剖剂开发调剖剂配方、注入工艺调剖剂配方、注入工艺及凝胶强度评价研究及凝胶强度评价研究1 1、小试研究小试研究设计聚合物的分子式，考虑因素：耐设计聚合物的分子式，考虑因素：耐碱、耐矿化度基团，聚合物的分子量适碱、耐矿化度基团，聚合物的分子量适中，稠化后弹性体的粘度大，并且弹性中，稠化后弹性体的粘度大，并且弹性体形势为核壳结构，颗粒表面要求有一体形势为核壳结构，颗粒表面要求有一定的吸附性。定的吸附

9、性。 聚合单体的选择。考虑选择不同的单聚合单体的选择。考虑选择不同的单体后，达到二元或多元聚合的目的。体后，达到二元或多元聚合的目的。 。聚合方式的研究。拟设计为核壳结构聚合方式的研究。拟设计为核壳结构的弹性体颗粒，采用不同的聚合方式的弹性体颗粒，采用不同的聚合方式（悬浮聚合、乳液聚合、微乳液聚合），（悬浮聚合、乳液聚合、微乳液聚合），研究不同体系对弹性体性能影响。研究不同体系对弹性体性能影响。 凝胶颗粒的造粒工艺研究凝胶颗粒的造粒工艺研究。机理研究机理研究大庆油田创业集团大庆油田创业集团三元复合驱地层环境对冻三元复合驱地层环境对冻胶型调剖剂的影响研究胶型调剖剂的影响研究耐温耐碱三元复合驱耐温

10、耐碱三元复合驱油层调剖剂开发油层调剖剂开发调剖剂配方、注入工艺及调剖剂配方、注入工艺及凝胶强度评价研究凝胶强度评价研究2、室内评价、室内评价傅里叶红外结构表征、核磁结构傅里叶红外结构表征、核磁结构表征、高效液相色谱测试分子量表征、高效液相色谱测试分子量、扫描电镜等测试颗粒形貌。、扫描电镜等测试颗粒形貌。弹性体颗粒力学性能的评价研究弹性体颗粒力学性能的评价研究。弹性体颗粒耐三元复合驱环境的弹性体颗粒耐三元复合驱环境的性能评价研究。在三元复合驱环性能评价研究。在三元复合驱环境一定温度下浸泡一定时间，测境一定温度下浸泡一定时间，测定弹性体颗粒力学性能的变化，定弹性体颗粒力学性能的变化，以评价弹性体颗

11、粒的性能。以评价弹性体颗粒的性能。 机理研究机理研究大庆油田创业集团大庆油田创业集团三元复合驱地层环境对冻胶三元复合驱地层环境对冻胶型调剖剂的影响研究型调剖剂的影响研究耐温耐碱三元复合耐温耐碱三元复合驱油层调剖剂开发驱油层调剖剂开发调剖剂配方、注入工艺及凝调剖剂配方、注入工艺及凝胶强度评价研究胶强度评价研究 填砂管封堵性能评价研究。评价填砂管封堵性能评价研究。评价调剖剂对调剖剂对5 5、1010、1515、2020目沙粒目沙粒的封堵率。的封堵率。3 3、中试放大研究。采用合成规模逐、中试放大研究。采用合成规模逐步放大的方法。使用步放大的方法。使用10L10L、50L50L、500L500L、1

12、 1吨、吨、3 3吨的反应装置对聚吨的反应装置对聚合反应进行放大，确定反应时间合反应进行放大，确定反应时间、温度等工艺参数及合成路线。、温度等工艺参数及合成路线。4 4、配伍性研究。弹性体颗粒在分散、配伍性研究。弹性体颗粒在分散介质（水）中的分散性能的研究介质（水）中的分散性能的研究。 机理研究机理研究大庆油田创业集团大庆油田创业集团三元复合驱地层环境对冻三元复合驱地层环境对冻胶型调剖剂的影响研究胶型调剖剂的影响研究耐温耐碱三元复合驱油耐温耐碱三元复合驱油层调剖剂开发层调剖剂开发调剖剂配方、注入工艺调剖剂配方、注入工艺研究及现场实验研究及现场实验 调剖剂配方研究。调剖剂配方研究。 注入工艺研究

13、。弹性注入工艺研究。弹性体颗粒注入浓度、颗粒体颗粒注入浓度、颗粒大小对注入压力、注入大小对注入压力、注入速度条件的影响研究。速度条件的影响研究。根据拟调剖井的注入根据拟调剖井的注入剖面资料和拟调剖层的剖面资料和拟调剖层的连通油井数确定各调剖连通油井数确定各调剖井的方向；确定调剖剂井的方向；确定调剖剂用量用量 机理研究机理研究大庆油田创业集团大庆油田创业集团 经济指标经济指标环保指标：该调剖剂中不含重金属（铅、铬、镉、环保指标：该调剖剂中不含重金属（铅、铬、镉、汞），生产过程中没有污染物排出，汞），生产过程中没有污染物排出，使用过程中对环境没有影响。使用过程中对环境没有影响。生产经济指标：弹性体

14、颗粒吨成本生产经济指标：弹性体颗粒吨成本3万元，按年产万元，按年产360吨计，吨利润吨计，吨利润0.5万元，年利润万元，年利润180万元。万元。现场应用经济指标：弹性体颗粒调剖剂单井药剂成现场应用经济指标：弹性体颗粒调剖剂单井药剂成本控制在本控制在80-150之间，增油量之间，增油量10002000吨。吨。 大庆油田创业集团大庆油田创业集团 技术指标技术指标产品的物理性能：产品的物理性能：1 1、密度、密度g/cm3g/cm3：1.01.00.150.152 2、粒径（根据地层需要可调）、粒径（根据地层需要可调）mmmm：0.20.80.20.8产品的力学性能：产品的力学性能：1 1、抗碱性：

15、、抗碱性：PHPH值值9 9时，时，8080下弹性体颗粒强度下弹性体颗粒强度30000 mPa.s30000 mPa.s；2 2、颗粒通过、颗粒通过1/31/3孔径孔道破碎率：孔径孔道破碎率：25%25%3 3、弹性模量、弹性模量4000Pa,4000Pa,屈服应力屈服应力4500 Pa4500 Pa，断裂强度断裂强度室内评价技术指标：岩心模拟实验封堵率室内评价技术指标：岩心模拟实验封堵率98%98%。现场实验技术指标：有效期现场实验技术指标：有效期1212个月以上；弹性体颗粒个月以上；弹性体颗粒1212个月内的破碎率小于个月内的破碎率小于30%30%；注入压力提高；注入压力提高30%30%以

16、上，以上，中心井含水量降低中心井含水量降低3%3%以上。以上。大庆油田创业集团大庆油田创业集团提交现场试验总结报告。提交现场试验总结报告。 提交中试工艺路线图及相应的技术工艺参数。提交中试工艺路线图及相应的技术工艺参数。申请国家发明专利两项申请国家发明专利两项提交技术总结报告提交技术总结报告 提供三元复合驱地层环境对冻胶型调剖提供三元复合驱地层环境对冻胶型调剖剂的影响研究及地面交联颗粒调剖剂开发剂的影响研究及地面交联颗粒调剖剂开发等技术总结报告等技术总结报告大庆油田创业集团大庆油田创业集团外协研究内容、指标外协研究内容、指标1 1、耐碱聚合物弹性体颗粒开发、耐碱聚合物弹性体颗粒开发 抗碱性：抗

17、碱性：PHPH值值9 9时，凝胶强度时，凝胶强度30000 mPa.s30000 mPa.s； 2 2、聚合物弹性体防粘造粒技术研究、聚合物弹性体防粘造粒技术研究 a a、粒径（根据地层需要可调）、粒径（根据地层需要可调）mmmm：0.20.20.80.8 b b、颗粒通过、颗粒通过1/31/3孔径孔道破碎率：孔径孔道破碎率：25%25% c c、密度、密度g/cm3g/cm3：1.01.00.150.15成果归大庆石油管理局成果归大庆石油管理局大庆油田创业集团大庆油田创业集团项目预算总经费：项目预算总经费：275.7275.7 申请局拨款：申请局拨款：252.7252.7 单位自筹经费：单位

18、自筹经费： 232320102010131.45131.45主要用于购买实验室研究试剂及消耗材料，加主要用于购买实验室研究试剂及消耗材料，加工特殊装置等。工特殊装置等。20112011144.25144.25用于目标产物的鉴定以及中试放大试验。用于目标产物的鉴定以及中试放大试验。单位：万元单位：万元大庆油田创业集团大庆油田创业集团由于冻胶型调剖剂易水解，而污泥等由于冻胶型调剖剂易水解，而污泥等刚性调剖剂调剖距离深度不够等原因，刚性调剖剂调剖距离深度不够等原因，因此有必要研究一种聚合物弹性体颗粒因此有必要研究一种聚合物弹性体颗粒，要求该颗粒耐碱、对岩石有一定的吸，要求该颗粒耐碱、对岩石有一定的吸

19、附性，并且具有柔性，以利于调剖剂的附性，并且具有柔性，以利于调剖剂的注入，达到深度调剖的目的。拟从以下注入，达到深度调剖的目的。拟从以下思路达到设计的调剖目的。思路达到设计的调剖目的。 大庆油田创业集团大庆油田创业集团聚合物弹性体颗粒的分子式设计：聚合物弹性体颗粒的分子式设计： 拟在丙烯酰胺单体上引入耐温单体如拟在丙烯酰胺单体上引入耐温单体如Si-Si键单体、耐碱键单体、耐碱耐盐型单体如：丙烯酸酯类、梳型化合物单体，使得合成后耐盐型单体如：丙烯酸酯类、梳型化合物单体，使得合成后形成的聚合物弹性体颗粒，在高碱度、高矿化度介质中不易形成的聚合物弹性体颗粒，在高碱度、高矿化度介质中不易被降解，同时要

20、求调剖剂分子结构不含易水解基团，并且是被降解，同时要求调剖剂分子结构不含易水解基团，并且是疏水化合物。其结构式如下：疏水化合物。其结构式如下：原理及可行性分析原理及可行性分析CHCH2 CONH2xCHCH2 COSi(OC2H5)3yCHCH2 COOCH2CH(C2H5)C4H9z大庆油田创业集团大庆油田创业集团聚合方式的选择聚合方式的选择 为了得到预期的核壳结构的弹性体颗粒（如图为了得到预期的核壳结构的弹性体颗粒（如图），必须对聚合方式进行选择，研究不同方式对核），必须对聚合方式进行选择，研究不同方式对核壳结构合成的可行性。拟采用壳结构合成的可行性。拟采用a：悬浮聚合，以硅藻土、二氧化硅

21、、蒙脱土等为：悬浮聚合，以硅藻土、二氧化硅、蒙脱土等为聚合颗粒种子，在悬浮体系中进行聚合，同时添加聚合颗粒种子，在悬浮体系中进行聚合，同时添加对粘土、岩石表面有吸附作用的官能团物质；对粘土、岩石表面有吸附作用的官能团物质；b：乳液聚合，以表面活性剂为乳化剂，选择合适：乳液聚合，以表面活性剂为乳化剂，选择合适的两相体系，在体系中添加固体颗粒，以固体颗粒的两相体系，在体系中添加固体颗粒，以固体颗粒为核，原位聚合形成聚合物弹性体颗粒；为核，原位聚合形成聚合物弹性体颗粒；C：微乳液聚合，在无表面活性剂的条件下，以无：微乳液聚合，在无表面活性剂的条件下，以无机盐与液相形成的微乳状液中，进行单体的合成。机

22、盐与液相形成的微乳状液中，进行单体的合成。无机盐可以选择无机盐可以选择NH+4等其它小阳离子盐类。等其它小阳离子盐类。核壳结构的颗粒调剖剂核壳结构的颗粒调剖剂（聚合物弹性体）（聚合物弹性体）大庆油田创业集团大庆油田创业集团分子量控制分子量控制 为了得到预期目的，能应用于实际产品，必须控制调剖为了得到预期目的，能应用于实际产品，必须控制调剖剂的分子量，利用特殊的工艺，使分子量能人为可控，主剂的分子量，利用特殊的工艺，使分子量能人为可控，主要在反应时间、温度、引发剂及其用量方面的优选，尤其要在反应时间、温度、引发剂及其用量方面的优选，尤其是为了得到均匀稳定的调剖剂分子量对终止反应工艺条件是为了得到

23、均匀稳定的调剖剂分子量对终止反应工艺条件有特殊要求。有特殊要求。聚合物弹性体颗粒的控制聚合物弹性体颗粒的控制 一是在聚合时利用特殊的聚合工艺控制为直接合成颗一是在聚合时利用特殊的聚合工艺控制为直接合成颗粒型弹性体；二是在胶体造粒机中进行造粒，为了得到颗粒型弹性体；二是在胶体造粒机中进行造粒，为了得到颗粒直径可控、颗粒均匀且不互相粘连的凝胶颗粒，对分散粒直径可控、颗粒均匀且不互相粘连的凝胶颗粒，对分散介质配方、挤出机挤出速度、切粒机选择等进行研究。介质配方、挤出机挤出速度、切粒机选择等进行研究。 大庆油田创业集团大庆油田创业集团工艺方案工艺方案大庆油田创业集团大庆油田创业集团根据上述思路：根据上

24、述思路：丙烯酰胺单体上引入耐温单体如丙烯酰胺单体上引入耐温单体如Si-SiSi-Si键单体、耐碱耐盐型单体如：丙烯酸酯类、键单体、耐碱耐盐型单体如：丙烯酸酯类、梳型化合物单体（），使得合成后梳型化合物单体（），使得合成后形成的凝胶胶体颗粒，在高碱度、高矿化度形成的凝胶胶体颗粒，在高碱度、高矿化度介质中不易被降解，同时要求聚合物分子结介质中不易被降解，同时要求聚合物分子结构不含易水解基团，并且是疏水化合物。构不含易水解基团，并且是疏水化合物。大庆油田创业集团大庆油田创业集团解决的关键问题之一解决的关键问题之一筛选特种共聚单体筛选特种共聚单体聚合方式及引发聚合方式及引发体系研究体系研究调剖剂调剖剂聚合物弹性体颗粒聚合物弹性体颗粒大庆油田创业集团大庆油田创业集团解决的关键问题之二解决的关键问题之二聚合反应工艺聚合反应工艺胶体造粒技术胶体造粒技术调剖剂调剖剂表面性质及粒径表面性质及粒径 大庆油田创业集团大庆油田创业集团本项目的创新点：本项目的创新点：三元复合驱环境条件对冻胶型调剖性能的影响。三元