凝胶堵剂性能评价2

2023年12月14日发(作者：寒假安排)

凝胶堵剂性能评价

1 评价条件

① 堵剂配方

②实验温度

③配制水矿化度

④岩心尺寸,水相渗透率

⑤实验设备

2 室温下溶解性能

堵剂在水溶液中的溶解性能好坏是最终能否应用于堵水调剖的首要条件。堵剂样品颗粒的大小对溶解时间有明显的影响，颗粒越小，溶解速度越快，这是因为粒度越小的聚合物颗粒，单位质量具有的表面积越大，同溶剂接触的面积越大。另外，堵剂中聚合物分子量也对溶解时间有着明显影响，在粉碎过程中造成了分子链的断裂，导致了分子量减小，其溶解速度也会加快。聚合物分子与溶剂分子相差悬殊，两者的分子运动速度差别也很大，溶剂分子能比较快的渗透进入高聚物内部，而高分子向溶剂扩散的速度却非常慢。这样，高聚物的溶解过程要经过两个阶段，先是溶剂分子渗入高聚物内部，使高聚物体积膨胀，称为“溶胀”；然后才是高分子均匀分散在溶剂中，形成完全溶解的分子分散的均相体系。

在400r/min的转速下，使盐水形成旋涡，在1min内缓慢而均匀地加入 堵剂，然后，每隔一段时间测定一个粘度,得到不同搅拌时间下的堵剂粘度值。可以看出大部分都需要一定的溶解时间。现场注入工艺要求在配制过程中堵剂完全溶解时间不超过3h（王刚,孙刚,刘洪兵等.超高分子量聚合物性能评价方法研究.大庆石油地质与开发,2001,20(2):101-103），从评价结果来看凝胶类堵剂的溶解性能均能满足现场配制要求。

3 成胶时间 将一定量的调剖剂溶液置于玻璃试管内，放入设定温度的恒温水浴中并记下起始时间，待试管中调剖剂溶液变稠至不流动，即为成胶状态，记下终凝时间，前后时间差即为成胶时间。（尉小明，张春山，刘庆旺等。LTPC-1低温稠剖剂的研制及应用油气地质与采收率,2001,8(4):63-65））在室内实验结果表明：其中含高价金属离子的交联体系成胶快，如弱凝胶；而有机交联体系的反应较复杂、缓慢，成胶时间相对较长。根据不同堵剂的成胶时间，

在不同封堵位置，设计堵剂类型，对于远井及过渡地带调堵，要求堵剂具有可控或较长的成胶时间，则先用可通过改变配方控制成胶时间的弱凝胶和有机交联以及成胶时间较长的堵剂。

4 成胶强度 凝胶强度是设计堵水调剖工艺的主要参考指标之一。聚合物的凝胶过程是一个受限扩散过程。（雷世文，施凯，刘成岑等。聚丙烯酰胺/Cr3+成胶过程的研究。太原理工大学学报，2003，34（2）：216-219）,也是一个临界过程，链之间平均间距减小，链交联增长的有限空间也减小，凝胶排列均匀、紧密，凝胶强度增大。分析凝胶强度有定性和定量两种，定性分析采用倒置目测法，定量分析多采用落柱法。（宁廷伟，何长，杨社红等，粉煤灰填充增强的聚丙烯酰胺/铬（Ⅲ）冻胶堵剂SZD-3，油田化学，2000，17（3）：230-233）。本次试验采用了倒置目测法，即倒置成胶后的堵剂，观察堵剂在比色管中的状态。看倒置后端口有无变形。

5 剪切恢复性 堵剂应在地面设备中预先配制好，再由生产井或注入井泵入地层，在注入过程中，堵剂中的聚合物组分及部分交联聚合物会受到剪切力作用。剪切作用对交联反应过程和反应产物有较大的影响。交联反应生成分子间或颗粒间新键时，在不存在剪切的静态条件下，微凝胶尺寸通常随反应时间加长而不断增大，最终形成整体凝胶；但在剪切条件下，当微凝胶尺寸随时间增大到其内聚力被剪切力克服时，凝胶颗粒将被剪切力破坏，得到由分散的凝胶颗粒组成的微凝胶体系。堵剂在地层中成胶后继续在砂体中运移是被高度剪切过程，剪切恢复性是确定堵剂最终强度和综合调剖堵水性能的重要指标之一。

6 封堵能力 封堵能力是评价堵剂封堵效果的定量指标，可通过调剖堵水前后岩心渗透率的变化来表示。封堵率为初始渗透率与堵后渗透率之差除以初台渗透率的百分数。（刘一江，王香增，化学调剖堵水技术。北京：石油工业出版社，2002：95-96），在室内配制好各类堵剂，测定堵剂的封堵能力。根据不同的封堵能力，在不同封堵位置可以设计不同堵剂的类型，在压降漏斗比较大的近井地带，选择封堵强度高的，远井地带选择封堵能力适中的。

7 应用模式 单一堵剂类型和小剂量调堵有效期短，堵剂易被突破或容易产生绕流而导致失效；采用多段塞大剂量调堵，可以实现深部调堵，延长有效期。

多段塞由前置段塞、主体段塞和封口段塞组成，前置段塞放置于远于远井地带，要求堵剂成胶时间相对较长，具有剪切恢复性和深剖运移能力；主体段塞放置于过渡地带，要求堵剂具有良好的运移性能，成胶时间相对较长，强度、封堵能力适中，可选择中、大剂量施工，要求原料易得；封口段塞放置于近井地带，要求堵剂强度较高，成胶时间相对较短或可控，封堵率高。

段塞位置 适用堵剂类型 使用段塞剂量

远井地带 弱凝胶、有机交联、SYD，YG 中、大

过渡地带 弱凝胶、有机交联、SYD、YG 中、大

近井地带 有机交联、SYD、YG，木钙、F908 小

8 结论 凝胶类堵剂性能差异最大，设计堵水调剖时，应根据调堵目的选择适合的堵剂和剂量，可根据凝胶类堵剂的应用模式优化段塞设计。