在油田生產(chan) 過程中，由於(yu) 地層的非均質性，常產(chan) 生水在油層中“突進”和“竄流”現象。降低油田開發效果，需要及時進行堵水調剖措施。其實質是封堵高滲透層和高產(chan) 水層，調整流動剖麵，以達到降低油田產(chan) 水，提高最終采收率的目的。聚合物對油和水的作用具有選擇性，使岩石對油的滲透率降低的少。對水的滲透率降低的多，使用時可不交聯使用，也可與(yu) 鋁鹽，鉻鹽等交聯生成凝膠使用，還可增加某些樹脂以形成互穿聚合物網絡(IPN)使之具有更高耐溫性。
如采用W/O型PAM膠乳和改性氨基樹脂經過化學交聯可以形成互穿聚合物網絡堵水劑，已在油田堵水中應用並取得了明顯的效果，采用PAM還可調整地層內(nei) 吸水剖麵及封堵大孔道，實踐中已見到良好效果。
微球是目前使用較多的一種調剖堵水產(chan) 品,一般常見的微球產(chan) 品尺寸較小,能在較短時間內(nei) 擴大數倍,注入地層後容易進入地層深部,微球膨脹後可以封堵地層孔吼、孔隙,這些特點使微球可以作為(wei) 調剖堵水劑,在各大油田中均有使用。
雖然運用微球提高油田采收率的案例已屢見不鮮,但是,複雜的地層環境使微球的使用越來越受到限製,現有的聚合物微球遇到水後吸水速度及體(ti) 積膨脹速度較快,這影響微球向地層深處運移,微球的使用效果及自身性能易受地層溫度和礦化度的影響,對於(yu) 低滲透、特低滲透地層而言,微米級的微球顆粒仍然較大,即在低滲透、超低滲透地層中,微米級微球一般難以發揮明顯作用。
為(wei) 解決(jue) 上述問題,本文以降低微球顆粒大小、延緩微球吸水膨脹速度、提高微球耐溫、耐鹽性能,增強微球剪切性能和粘彈性能為(wei) 目的,進行了以下研究:以3~#白油為(wei) 分散介質,加入乳化劑山梨糖醇酐油酸酯(Span-80)和聚氧乙烯(20)醚山梨醇酐單油酸酯(Tween-80)組成油相溶液,為(wei) 了使反應較快進行,在油相中加入偶氮二異丁腈(AIBN)進行催化,在蒸餾水中溶解一定量的丙烯酰胺(AM)、N,N-亞(ya) 甲基雙丙烯酰胺(MBA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS),用氫氧化鈉調節溶液pH,加入螯合劑乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)形成水相溶液,將油相與(yu) 水相混合,在通氮氣的條件下驅除氧氣,用過硫酸銨(APS)和亞(ya) 硫酸氫鈉(SHS)溶液引發反應,將聚合產(chan) 物進行轉相,即得到了聚丙烯酰胺納米微球乳液,這種聚合方法為(wei) 反相微乳液聚合法。
經過單因素法進行試驗,確定了合成微球產(chan) 品的最佳條件:油水比為(wei) 6:4,單體(ti) 濃度為(wei) 25%,單體(ti) 配比AM:AMPS:MBA為(wei) 74:20:6,乳化劑配比Span-80與(yu) Tween-80為(wei) 8:4,攪拌速率為(wei) 350r/min,引發溫度25℃,引發劑加量為(wei) 0.3%,調節pH至6.8。利用傅裏葉紅外變換光譜儀(yi) 、納米激光粒度儀(yi) 、透射電子顯微鏡、高分辨場發射掃描電鏡、熱重儀(yi) 等表征了微球產(chan) 品的大小和形貌。測試結果表明,製備的納米微球結構較好,微球產(chan) 品的中值粒徑為(wei) 47.23nm,尺寸較小,球形較規則,顆粒均勻,熱穩定性好。
用流變儀(yi) 、界麵張力儀(yi) 、穩定性分析儀(yi) 、吸水測試裝置等評價(jia) 了納米微球產(chan) 品的性能,測試結果表明,納米微球的保質期較長,吸水7天後吸水倍率為(wei) 4.45倍,吸礦化水倍率和吸水倍率相近,在礦化度和溫度的影響下界麵張力均能在15min內(nei) 低於(yu) 1.0×10~(-3)mN/m,在蒸餾水中膨脹5d後的膨脹倍率為(wei) 4.02倍,在礦化度為(wei) 2.0×10~4mg/L的礦化水下膨脹5d後的倍率為(wei) 3.16倍,納米微球溶液的粘度較小,在剪切作用下微球溶液的粘度明顯降低,粘彈性測試表明微球的彈性大於(yu) 粘性,能夠發生彈性變形,通過以上測試表明納米微球的性能良好,達到了預先設定的目的。
通過測試微球在岩心中的注入性、封堵性、調剖性,考察了納米微球的應用性能,測試結果表明,納米微球在低滲岩心中具有良好的注入性能、封堵率大於(yu) 95%、調剖效果良好,能夠提油控水,納米微球的應用性能良好。由前期的考察得知納米微球的性能較好,經過中試放大,對中試納米微球產(chan) 品進行各項性能測試,結果表明中試產(chan) 品的性能較好,與(yu) 實驗室製備的小樣的性能一致,聚丙烯酰胺納米微球成功實現了工業(ye) 化生產(chan) 。
經過在特低滲透油藏的不同區塊進行現場應用,結果顯示聚丙烯酰胺納米微球產(chan) 品可以提高單井產(chan) 能,能降低采出液含水率,注入後油井見效比例較高,可提高注水壓力,增加注水井的吸水厚度,使吸水剖麵變得更均勻,能增大地層壓力,實現穩油控水,現場應用結果表明聚丙烯酰胺納米微球的應用效果良好,在提高特低滲透油田采收率中可以發揮顯著的作用。