凝膠堵劑性能評(píng)價(jià)2

2023年12月14日發(fā)(作者：寒假安排)

凝膠堵劑性能評(píng)價(jià)

1 評(píng)價(jià)條件

① 堵劑配方

②實(shí)驗(yàn)溫度

③配制水礦化度

④巖心尺寸,水相滲透率

⑤實(shí)驗(yàn)設(shè)備

2 室溫下溶解性能

堵劑在水溶液中的溶解性能好壞是最終能否應(yīng)用于堵水調(diào)剖的首要條件。堵劑樣品顆粒的大小對(duì)溶解時(shí)間有明顯的影響，顆粒越小，溶解速度越快，這是因?yàn)榱６仍叫〉木酆衔镱w粒，單位質(zhì)量具有的表面積越大，同溶劑接觸的面積越大。另外，堵劑中聚合物分子量也對(duì)溶解時(shí)間有著明顯影響，在粉碎過程中造成了分子鏈的斷裂，導(dǎo)致了分子量減小，其溶解速度也會(huì)加快。聚合物分子與溶劑分子相差懸殊，兩者的分子運(yùn)動(dòng)速度差別也很大，溶劑分子能比較快的滲透進(jìn)入高聚物內(nèi)部，而高分子向溶劑擴(kuò)散的速度卻非常慢。這樣，高聚物的溶解過程要經(jīng)過兩個(gè)階段，先是溶劑分子滲入高聚物內(nèi)部，使高聚物體積膨脹，稱為“溶脹”；然后才是高分子均勻分散在溶劑中，形成完全溶解的分子分散的均相體系。

在400r/min的轉(zhuǎn)速下，使鹽水形成旋渦，在1min內(nèi)緩慢而均勻地加入 堵劑，然后，每隔一段時(shí)間測(cè)定一個(gè)粘度,得到不同攪拌時(shí)間下的堵劑粘度值。可以看出大部分都需要一定的溶解時(shí)間。現(xiàn)場(chǎng)注入工藝要求在配制過程中堵劑完全溶解時(shí)間不超過3h（王剛,孫剛,劉洪兵等.超高分子量聚合物性能評(píng)價(jià)方法研究.大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2001,20(2):101-103），從評(píng)價(jià)結(jié)果來看凝膠類堵劑的溶解性能均能滿足現(xiàn)場(chǎng)配制要求。

3 成膠時(shí)間 將一定量的調(diào)剖劑溶液置于玻璃試管內(nèi)，放入設(shè)定溫度的恒溫水浴中并記下起始時(shí)間，待試管中調(diào)剖劑溶液變稠至不流動(dòng)，即為成膠狀態(tài)，記下終凝時(shí)間，前后時(shí)間差即為成膠時(shí)間。（尉小明，張春山，劉慶旺等。LTPC-1低溫稠剖劑的研制及應(yīng)用油氣地質(zhì)與采收率,2001,8(4):63-65））在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：其中含高價(jià)金屬離子的交聯(lián)體系成膠快，如弱凝膠；而有機(jī)交聯(lián)體系的反應(yīng)較復(fù)雜、緩慢，成膠時(shí)間相對(duì)較長。根據(jù)不同堵劑的成膠時(shí)間，

在不同封堵位置，設(shè)計(jì)堵劑類型，對(duì)于遠(yuǎn)井及過渡地帶調(diào)堵，要求堵劑具有可控或較長的成膠時(shí)間，則先用可通過改變配方控制成膠時(shí)間的弱凝膠和有機(jī)交聯(lián)以及成膠時(shí)間較長的堵劑。

4 成膠強(qiáng)度 凝膠強(qiáng)度是設(shè)計(jì)堵水調(diào)剖工藝的主要參考指標(biāo)之一。聚合物的凝膠過程是一個(gè)受限擴(kuò)散過程。（雷世文，施凱，劉成岑等。聚丙烯酰胺/Cr3+成膠過程的研究。太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，34（2）：216-219）,也是一個(gè)臨界過程，鏈之間平均間距減小，鏈交聯(lián)增長的有限空間也減小，凝膠排列均勻、緊密，凝膠強(qiáng)度增大。分析凝膠強(qiáng)度有定性和定量兩種，定性分析采用倒置目測(cè)法，定量分析多采用落柱法。（寧廷偉，何長，楊社紅等，粉煤灰填充增強(qiáng)的聚丙烯酰胺/鉻（Ⅲ）凍膠堵劑SZD-3，油田化學(xué)，2000，17（3）：230-233）。本次試驗(yàn)采用了倒置目測(cè)法，即倒置成膠后的堵劑，觀察堵劑在比色管中的狀態(tài)。看倒置后端口有無變形。

5 剪切恢復(fù)性 堵劑應(yīng)在地面設(shè)備中預(yù)先配制好，再由生產(chǎn)井或注入井泵入地層，在注入過程中，堵劑中的聚合物組分及部分交聯(lián)聚合物會(huì)受到剪切力作用。剪切作用對(duì)交聯(lián)反應(yīng)過程和反應(yīng)產(chǎn)物有較大的影響。交聯(lián)反應(yīng)生成分子間或顆粒間新鍵時(shí)，在不存在剪切的靜態(tài)條件下，微凝膠尺寸通常隨反應(yīng)時(shí)間加長而不斷增大，最終形成整體凝膠；但在剪切條件下，當(dāng)微凝膠尺寸隨時(shí)間增大到其內(nèi)聚力被剪切力克服時(shí)，凝膠顆粒將被剪切力破壞，得到由分散的凝膠顆粒組成的微凝膠體系。堵劑在地層中成膠后繼續(xù)在砂體中運(yùn)移是被高度剪切過程，剪切恢復(fù)性是確定堵劑最終強(qiáng)度和綜合調(diào)剖堵水性能的重要指標(biāo)之一。

6 封堵能力 封堵能力是評(píng)價(jià)堵劑封堵效果的定量指標(biāo)，可通過調(diào)剖堵水前后巖心滲透率的變化來表示。封堵率為初始滲透率與堵后滲透率之差除以初臺(tái)滲透率的百分?jǐn)?shù)。（劉一江，王香增，化學(xué)調(diào)剖堵水技術(shù)。北京：石油工業(yè)出版社，2002：95-96），在室內(nèi)配制好各類堵劑，測(cè)定堵劑的封堵能力。根據(jù)不同的封堵能力，在不同封堵位置可以設(shè)計(jì)不同堵劑的類型，在壓降漏斗比較大的近井地帶，選擇封堵強(qiáng)度高的，遠(yuǎn)井地帶選擇封堵能力適中的。

7 應(yīng)用模式 單一堵劑類型和小劑量調(diào)堵有效期短，堵劑易被突破或容易產(chǎn)生繞流而導(dǎo)致失效；采用多段塞大劑量調(diào)堵，可以實(shí)現(xiàn)深部調(diào)堵，延長有效期。

多段塞由前置段塞、主體段塞和封口段塞組成，前置段塞放置于遠(yuǎn)于遠(yuǎn)井地帶，要求堵劑成膠時(shí)間相對(duì)較長，具有剪切恢復(fù)性和深剖運(yùn)移能力；主體段塞放置于過渡地帶，要求堵劑具有良好的運(yùn)移性能，成膠時(shí)間相對(duì)較長，強(qiáng)度、封堵能力適中，可選擇中、大劑量施工，要求原料易得；封口段塞放置于近井地帶，要求堵劑強(qiáng)度較高，成膠時(shí)間相對(duì)較短或可控，封堵率高。

段塞位置 適用堵劑類型 使用段塞劑量

遠(yuǎn)井地帶 弱凝膠、有機(jī)交聯(lián)、SYD，YG 中、大

過渡地帶 弱凝膠、有機(jī)交聯(lián)、SYD、YG 中、大

近井地帶 有機(jī)交聯(lián)、SYD、YG，木鈣、F908 小

8 結(jié)論 凝膠類堵劑性能差異最大，設(shè)計(jì)堵水調(diào)剖時(shí)，應(yīng)根據(jù)調(diào)堵目的選擇適合的堵劑和劑量，可根據(jù)凝膠類堵劑的應(yīng)用模式優(yōu)化段塞設(shè)計(jì)。