内刚外柔型弹性微粒堵剂研制及在热采井应用.docVIP

内刚外柔型弹性微粒堵剂研制及在热采井应用 　　[摘 要]以丙烯酰胺和疏水单体甲基丙烯酸十二烷脂为主要聚合单体，以N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，以过硫酸铵-亚硫酸氢钠氧化还原体系为引发剂，采用水溶液聚合方法合成并制备了一种内刚外柔弹性微粒堵剂。该堵剂可吸水体积膨胀6.0倍，质量膨胀12.0倍，吸水饱和时间大约10h；在高盐浓度下（50g/L氯化钠溶液、10g/L氯化钙溶液），吸水膨胀倍数变化不大，具有良好的耐盐性能；具有良好的耐温性能，耐温可达200℃；具有弹性变形推进和可进行二次封堵的优点，其封堵率可达99.5%，经过10PV的冲刷后，封堵率仍可达到96.7%，封堵效果良好 [关键词]热采井调剖，内刚外柔，变形推进 中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0354-02 1 前言 矿场实践表明，在蒸汽吞吐几个周期后，由于地层构造、储层非均质性、不利的油汽流度比及蒸汽超覆等原因，致使产油层的吸汽剖面不均匀，汽窜、指进等现象严重，降低了波及系数，影响了稠油开采效果，亟需对稠油热采井进行合适的调剖堵工作。国内众多专家对弹性颗粒类堵剂体系的合成进行研究，得到了性能优良的堵剂体系。本文在两性预交联聚合体中引入刚性颗粒内核及疏水基团，制备出了内刚外柔型弹性微粒堵剂，封堵强度增加，耐温耐盐性好，可通过变形推进、二次封堵实现深部调剖 2 结果与讨论 2.1 内刚外柔弹性微粒堵剂制备 为保证颗粒类堵剂能够具有较好的注入性，要求膨胀速率不要太快。一般情况下，吸水膨胀型堵剂的吸水膨胀倍数越大，堵剂的封堵强度越低，要适当控制水膨体的膨胀倍数。因此，在合成内刚外柔弹性微粒堵剂过程中，特别引入了长链疏水基团，以控制堵剂的吸水膨胀倍数，提高堵剂的强度 2.2 吸水膨胀 吸水膨胀型堵剂的吸水膨胀性能是评价其性能好坏的重要指标之一。油田用水膨体与合成内刚外柔弹性微粒堵剂的吸水膨胀性能见图1和图2 对比图1、图2可知，油田用水膨体颗粒RQGK吸水体积膨胀倍数为8.3倍，但吸水膨胀速率较快，在9min达到吸水饱和。合成的内刚外柔弹性微粒堵剂吸水体积膨胀倍数小（体积膨胀倍数为6.0倍），但达到吸水饱和的时间长，大约10h。这是由于内刚外柔弹性微粒堵剂颗粒内包覆不吸水的无机颗粒，占据一部分体积，导致吸水膨胀倍数略小。但是内刚外柔弹性微粒堵剂在合成过程中引入疏水基团，抑制了堵剂颗粒的吸水膨胀过程，达到吸水饱和的时间长，更加容易注入，并且封堵位置更深 2.3 耐温性能 用于稠油热采井的堵剂要求具有良好的耐温性能，对合成的内刚外柔弹性微粒堵剂的耐温性能进行了评价 内刚外柔弹性微粒堵剂随着温度的升高，膨胀倍数先增加后减小。在不高于90℃条件下，膨胀倍数随着温度升高增加。这主要是因为接枝在PAM网格骨架上的疏水单体长链在水溶液中处于无规线团状态。起初线团占据网格大多数空间，因其疏水性，水分子很难进入网格；随着温度的增加，水分子动能增加，并且在分子间作用力及各种离子的作用下，线团开始在空间缓慢伸展，释放出部分网格空间，于是水分子便在网格内外势差的作用下进人网格内部，宏观上表现为吸水膨胀倍数增加 随着温度继续升高，部分单体长链断裂，网格对水分子的包络能力减弱，失水率增加，宏观上表现为吸水膨胀倍数减小。虽然温度大于90℃后，吸水膨胀倍数变小，但是在200℃条件下，内刚外柔弹性微粒堵剂没有被破坏，可耐温达200℃ 2.4 封堵性能 水膨体对地层高渗层带的封堵性能及耐冲刷性能是评价水膨体性能的最直接的技术指标。分别将0.5%的80-100目的内刚外柔弹性微粒堵剂颗粒、0.5%的80-100目的RQGK水膨体颗粒及0.5%HPAM注入岩心中0.3PV，然后后续水驱。实验结果见表1、图3、图4 由表1可知，与HPAM相比，内刚外柔弹性微粒堵剂与RQGK水膨体可对地层造成有效封堵，岩心封堵率可达99%以上。经过长时间的水驱冲刷（10PV），内刚外柔弹性微粒堵剂仍可以保持相对较高的注入压力，封堵率仍达96.7% 结合图3及图4，内刚外柔弹性微粒堵剂具有良好的封堵性能及耐冲刷性能主要表现为两点：（1）柔性颗粒可以弹性变形进入地层；（2）柔性外层剪切破坏后的刚性颗粒内核二次封堵地层。图4为相同粒径大小的沸石粉颗粒（为观察注入情况，将沸石粉染成黑色）注入相同渗透率岩心的的压力变化曲线，由于沸石粉不可变形推进，与地层孔隙不匹配的情况下，不能注入地层。图3中的内刚外柔弹性微粒堵剂与RQGK水膨体可变形推进，进入地层进行封堵。由于封堵后长时间的水驱冲刷，颗粒运移调剖作用 4 结论 （1）在水膨体中成功引入疏水基团，并均匀包覆刚性无机颗粒内核，以丙烯酰胺为主要