今天是   本站已创建

记录宝宝成长、关注育儿知识、石油科技、电脑技术!!!!

现在的位置: 首页 开发采油 >正文
 
2014年9月25日 ⁄ 暗潮 开发采油 ⁄ 评论数 0+ ⁄ 被围观 +

 国内油田酸化用胶凝剂发展扫描

     常规酸液在酸化施工中,由于酸岩反应速度快,有效作用距离短,穿透深度有限,导致酸液不能沟通远井地带,因此增产措施效果变差。为了提高酸化效果,最有效的方法之一是在酸液中加入胶凝剂,控制氢离子的扩散速度,逐渐溶解岩石及其粘土矿物,增强了酸液在地层中的渗透能力,从而实现地层的深部酸化。
     早在20世纪60年代初,科研人员发现用胍胶可作为胶凝剂,到了70年代,工业上才正式应用,但由于在高温(>90℃)和高剪切速率下,胶凝酸液保持所需粘度非常困难,因此使用并不普遍。直到80年代初期,美国Halliburton公司研制出SGA-HT胶凝剂,而Phillips公司又研制出DSGA胶凝剂,才步入实际推广应用阶段。
     90年代,胶凝剂仍以胍胶及其衍生物、纤维素及其衍生物为主,从市场来看,胍胶类应用最多。根据调研情况,目前国内外酸液胶凝剂主要有丙烯酰胺类聚合物、多糖类聚合物、高分子生物聚合物和乙烯类聚合物等几类,其中,丙烯酰胺类聚合物产品开发和应用最多。本文综述了四类酸化用胶凝剂产品的基本组成及其性能,并给出了油田酸化用胶凝剂未来的发展趋势。
1 、国内油田酸化用胶凝剂产品
1.1 丙烯酰胺类聚合物

      聚丙烯酰胺是油田开发中应用最广泛的聚合物之一,其相对分子质量通常在100万~3000万,与胍胶和纤维素相比,其相对分子质量大10倍~100倍。丙烯酰胺经常做化学反应的原料,可采用引发剂引发自由基聚合,再经过萃取、分离、干燥后,即得到纯净的聚丙烯酰胺产品。最常用的引发剂为氧化-还原类型引发剂和过氧化物引发剂,通常采用水溶液聚合法生产聚丙烯酰胺。
     聚丙烯酰胺具有以下性质:
      (1)增粘性
     它是一种非离子线性聚合物,大分子链在溶液中呈无规则团状,溶液粘度较高,且粘度随相对分子质量增大而增加、随温度的升高而降低、随剪切速率的增加而降低,而部分水解聚丙烯酰胺溶液粘度随水解度的增加而增加。
     (2)耐盐性
       当加入无机盐时,由于电解质的屏蔽作用使溶液粘度降低。此时应减小胶凝剂分子中易水解的基团比例,在聚丙烯酰胺分子链中引入对盐不敏感的水化基团、化学稳定性好的耐水解基团,能提高分子抗盐性能。
      (3)耐温、耐水解性
     当胶凝剂的主链结构是高碳链、刚性链结构时,在聚丙烯酰胺主链或侧链中引入强极性基团,使得分子热运动阻力增加,阻碍分子链的运动,也增加了胶凝剂的耐温性能。当介质环境温度低于70℃时,聚丙烯酰胺可作为胶凝剂单独使用,但介质温度高于70℃,在酸液中长时间使用会产生絮凝沉淀,因此必须对其进行修饰。
      耐酸、耐高温修饰有两种方法:一是使高分子链阳离子化;二是将丙烯酰胺与其它阳离子单体共聚。具有抗温、抗盐性质的阴离子型单体,一般较阳离子单体价格贵,且地层中的高价阳离子容易与阴离子型胶凝剂结合,形成不溶性沉淀物,还会堵塞流通通道,造成储层伤害,因此考虑到经济成本、现场施工等问题,利用阳离子单体通过聚合反应来制备阳离子型胶凝剂。
      经过改性后的聚丙烯酰胺具有良好的增粘、耐高温、耐酸、抗盐、抗剪切速率和降低摩阻等性能,此类胶凝剂占主导地位,常见的有PDA,PDMC 等。此外,丙烯酰胺与磺酸盐单体能形成共聚物,它是带有磺酸基团的2 - 丙烯酰胺-2 - 甲基丙磺酸(AMPS)作为单体进行共聚的胶凝剂。这种共聚物具有相当的相对分子质量,耐温、耐盐、抗剪切,缓速性能良好,适用于高温120℃~180℃储层的酸化作业。
 
 1.2 多糖类聚合物
      多糖类聚合物包含胍胶及其衍生物、纤维素及其衍生物等,其优点有:对于水基流体是非常有效的增粘剂、残渣含量小,但高温稳定性差,在强酸体系里自身不稳定,易生物降解。例如,在浓度为15 %或更高的盐酸里,温度范围38℃~65℃,多数多糖类聚合物在1 800s内失去效果。
      1.2.1 胍胶及其衍生物
       胍胶是一种非离子型聚多糖类支链聚合物,主要化学成分是半乳甘露聚糖。未改性的天然胍胶,水合后生成粘稠状溶液,在80℃以上会很快地发生热降解。含有天然的酶,能使聚合物发生降解,为防止细菌降解作用,必须在溶液中添加杀菌剂。由于胍胶粉含有大量的水不溶解物,水合增粘速度慢,因此胍胶一般是改性后使用。
       目前常用的胍胶衍生物有两种:一种是羟丙基胍胶(HPG),它是高温稳定性的衍生物,由胍胶和环氧乙烷合成得到,水溶速度加快。另一种改性产物为羧甲基羟丙基胍胶(MHPG),也可以作为酸化胶凝剂。胍胶的衍生物粘度和胍胶相似或稍高,能在较低温度下进行水合作用生成水合物,含有较少的水不溶物,具有较高的热稳定性,且可生物降解性低。
       1.2.2 纤维素及其衍生物
      纤维素是聚合度不同的大分子混合物,其相对分子质量具有广泛性,约为100万~200万。纯的纤维素不溶于水及乙醇、苯、醚等溶剂。由于纤维素分子中含有羟基,其水化性很强,使得纤维素具有吸水溶胀的性质,但单靠羟基的水化能力还不足以克服分子间强大的氢键与范德华力,因此只是溶胀并非溶解。酸液与纤维素作用可以破坏其分子间的氢键,使它分散溶解于溶液中。
       纤维素衍生物主要是羧甲基纤维素(CMC)、羟乙基纤维素(HEC)等。CMC 具有以下性质:
       ( 1 )水溶性高分子化合物,不溶于有机溶剂,可溶于水与乙醇组成的混合溶剂中。
      (2)水溶液是非牛顿假塑性流体,其粘度随剪切速率增高而降低,在输送中可降低摩阻;溶液浓度越高粘度越大。
      (3)耐温性能较好,比其它水溶性高分子化合物耐生物降解性能好。
      HEC具有以下性质:
     (1)非离子型纤维素醚,当添加多价金属离子的不溶性盐时,溶液不发生沉淀。
     (2)当添加可溶性盐类,其浓度达到相容浓度时,由于可溶性盐类会降低纤维素醚的水合作用,因此可使溶液的凝胶点降低。
 
1.3高分子生物类聚合物
       1.3.1 黄胞胶

      黄胞胶为黄单胞杆菌分泌的胞外多糖生物聚合胶,是一种支链型高分子聚合物。水溶液中大分子链呈螺旋状,其相对分子质量为200~500万,具有良好的耐盐、耐剪切性能,增粘效果好,且在岩石表面吸附损失小。它的缺点是易发生生物降解。黄胞胶可与水溶性聚合物、乙烯类单体进行自由基共聚,如与丙烯酰胺共聚生成接枝共聚物,克服了聚丙烯酰胺和黄胞胶的缺点,提高了产品的使用性能。黄胞胶适用于地层温度小于80℃,且地层水矿化度大于20000mg/L的油藏。
       1.3.2 田菁胶
      田菁胶凝剂是用皂仁、胍胶和田菁粉混合的胶凝剂,田菁及羧甲基田菁亦属半乳-甘露糖天然植物胶,由于聚糖中含有较多的半乳糖侧链,因此在常温下易溶于水。田菁冻胶的粘度高、摩阻小,但由于滤失性、热稳定性和残渣含量均不理想,因此用化学方法改性制备出羧甲基田菁冻胶,它是一种聚电解质,能与多价金属离子交联可形成空间网络结构的水基冻胶。
 
1.4 乙烯类聚合物
       乙烯类聚合物作为胶凝剂,用聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吗啉、丙烯酰胺与乙烯基苯甲基磺酸盐或乙烯基苯磺酸盐共聚作胶凝剂,并采用偶氮类破胶剂,破胶效果良好。采用的交联剂为多价金属离子,其优点是酸稳定性好,可以与各种酸液复配,与酸混合后,其链节变为阳离子链节,可抑制粘土膨胀和运移;缺点是成本高,增粘效果不好。
  
2、结论
      在国内外试验过的酸液胶凝剂中,许多胍胶、纤维素衍生物、高分子生物类聚合物、乙烯类聚合物,由于其分子结构的限制,只适用于井温低于70℃、酸浓度低于20%的条件,否则增稠效果变差,还会对油气层造成伤害。丙烯酰胺类聚合物产品开发和应用最多,部分丙烯酰胺类聚合物能在高温(70℃~180℃)的盐酸、土酸中应用并具有抗温、抗盐、抗剪切降解性质的胶凝剂。
      目前,深井、超深井日益增多,常规的酸液体系缓速能力有限,不能形成较长且具有一定导流能力的酸蚀裂缝。伴随国内外油田开发技术的深入,对胶凝剂的性能也提出了更高要求。
      为提高酸液有效性和扩大穿透范围,尤其为了提高低渗透、高温深井的产能,研究出一种高效实用、成本低且环保的胶凝剂,已成为必然趋势。胶凝剂体系作为一种降低酸盐反应速度的有效方法,有比较广阔的发展前景。针对目前复杂储层情况,一方面使用丙烯酰胺类聚合物,能有效减缓酸岩反应速度,增大酸液作用距离;另一方面主要研究新型的酸化用胶凝剂,得到新型油田酸化用胶凝酸体系。【作者:徐杏娟,刘音,付月永等 中石油渤海钻探工程技术研究院酸化技术中心】

 
【版权声明】本站部分文章来自网络,欢迎转载本人原创文章、图片,请提供本博客中相应文章的链接。
请勿将原创图片、文章用于商业用途!对于给您带来的不便表示抱歉!!
本站所分享的影视作品均转自网络,仅供测试和学习交流。请在下载后24小时内删除,请购买/支持正版。
若有侵权,请即时留言告知,万分感谢!
 
 
 
 
目前有 64+ 人访问,有 0+ 条评论! 感谢支持!
 

 
日历
网站分类
搜索
最新留言
站点统计
Tags列表
 
Copyright ©2007-2018 暗潮天空 BlueSky wu2007.Cn京ICP备08005769

Powered By Zblog Theme By 流年岁月