干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 耐温抗盐聚合物凝胶体系的研究与应用

Arid

	耐温抗盐聚合物凝胶体系的研究与应用
	戴彩丽; 胡文革; 杨祖国; 唐世春; 赵明伟; 张亚刚; 李子甲; 王鲁香; 赵海洋; 王雷; 焦保雷; 曾波; 何世伟; 郭继玺; 董瑞强
完成单位	中石化西北油田分公司
登记(发布)日期	2012
中文摘要	1、立项背景我国深层油气藏高温高盐(＞90℃和＞5万mg/L)、储层物性差、非均质严重,导致开发中后期生产井含水快速上升、采收率低,如何高效地控水增油是长期困扰油田可持续性开发的重大问题。低油价下,深部堵调是有效控水增油的重要手段之一,高效能、低成本和环境友好的堵剂研发是关键。聚合物凝胶因其原料易得、配制简单、价格低廉,被广泛应用于国内外常规高含水油田,取得了显著增油降水效果,但对于深层高温高盐油藏而言,主要存在以下难题：(1)现有凝胶主要通过单一共价键交联反应形成,难以突破耐温抗盐“天花板“困局;(2)高温高盐引起聚合物凝胶体系成胶速率过快,难以保证化学剂反应动力学过程与措施过程的高度吻合性,施工中存在极大事故隐患;(3)基于丙烯酰胺(AM)单体形成的聚合物凝胶体系,AM毒性大、可致癌,已被限制应用;(4)聚合物凝胶形成所用聚合物分子量高,且引入的耐温抗盐基团,加剧聚电解质效应,造成高矿化度地层水溶性差、现场配制困难。另外,高温下聚合物分子链易于断链降解,酰胺基团易于水解,严重影响了聚合物形成凝胶的交联效果及长期稳定性;(5)聚合物凝胶形成所用交联剂主要包括高价金属离子和树脂类交联剂,前者与聚合物形成凝胶耐温抗盐性能较差;后者以酚醛单体粉末形式存在,毒性大、刺激性强,难以满足日益提升的环保要求。上述五大难题极大地限制了聚合物凝胶在深层高温高盐油气藏的应用。 2、主要研究内容 1)基于分子模拟的耐温抗盐聚合物分子设计及研发评价; 2)环保型预聚体交联剂的研发及性能评价;3)耐温抗盐活性驱油体系的研究;4)堵调一体化配套新工艺及优化 3、主要技术指标 1)耐温抗盐聚合物凝胶耐温150℃、抗盐22×104mg/L、抗钙镁1×104mg/L,封堵率大于95%;2)聚合物0-20min溶解,预聚体交联剂的大鼠经口(LD50)1288mg/kg;3)活性凝胶分散体驱油体系降低油水界面张力低于1×10-2mN/m,提高采收率15%以上;4)堵水调剖措施有效率达到95%,有效期达到20个月;5)授权发明专利19项;发表论文被SCI收录21篇、EI收录7篇。 4、解决的关键技术及创新内容 4.1 关键技术 1)有机-无机杂化超分子凝胶堵剂耐温抗盐提升技术;2)高矿化度水配制速溶聚合物的结构设计及工业化生产技术;3)低成本活性凝胶分散体系在线生产及注入一体化技术。 4.2创新内容经过中国科学院新疆科技查新咨询中心查新,成果在3个方面具有创新性。 1)创建了有机-无机杂化提升聚合物凝胶体系耐温抗盐性的方法,利用共价键与非共价键有机/无机材料的杂化,研发了有机-无机杂化耐温抗盐超分子凝胶堵剂,突破了常规凝胶耐高温(120℃)高盐(10万mg/L)不可兼具的油藏使用界限,提升了凝胶可兼具耐温150℃、抗盐22万mg/L、抗钙镁1万4mg/L的苛刻油藏条件,填补了国内外高温高盐油藏堵水剂的空白。2)攻克了高矿化度配液水聚合物无法溶解的难题,实现了耐温抗盐速溶聚合物的工业化生产,并研发了与速溶聚合物可交联的环保高效预聚体交联剂。基于分子模拟设计,研发了具有耐温抗盐速溶型聚合物,能够实现矿化度22万mg/L、钙镁离子1万mg/L的配液水的直接配制,克服了沙漠、滩涂等复杂环境条件下聚合物配制难题。建立了年产9000吨聚合物生产线1条,实现了耐盐速溶聚合物的工业化生产。发明了酚醛预聚体交联剂,生物毒性显著低于常规酚醛类、铬类等交联剂,形成了与成套交联技术。3)发明了活性凝胶分散体的规模化生产工艺方法,形成了适合高温高盐油藏的低成本活性凝胶分散体调堵技术。建立了利用地面本体凝胶,通过调控制备参数获得粒径可控(100nm～3mm)、耐温(150℃)抗盐(30万mg/L)的凝胶分散体生产工艺新方法,形成了可满足滩涂、沙漠等复杂环境条件的凝胶分散体在线生产及注入一体化技术,克服了聚合物凝胶渗流剪切、地下成胶不可控的弊端。协同耐温抗盐活性驱油剂的高效洗油、泡沫剂的宏观调控作用,形成了储层调控兼具洗油效率的活性凝胶分散体调堵技术,解决了高温高盐油藏条件单一调堵体系增产效果差的难题。 5、应用情况及应用前景预测 1)经济效益自2008年开始项目成果已在塔河、塔里木等14个(占国内主力油田50%以上)高温高盐油气田应用500余井次,有效率95%以上,累增油26.24万吨,新增产值约65006万元,新增利润约 40207万元。 2)社会意义 (1)培养骨干教师、研究生80余人,授权发明专利19项、发表论文41篇(SCI28篇),形成了高温高盐堵调提高采收率为核心的国际一流科研团队。(2)形成协同创新的产-学-研结合模式,培训企业专业技术人员2000余人次,推动自治区化工企业的科技进步,建设9000吨/年耐温抗盐聚合物、5000吨/年耐温抗盐表面活性剂生产线各一条,支撑了自治区强化采油工程技术中心建设,增强了企业的科技竞争力。(3)推动行业技术的升级换代,项目形成的聚合物凝胶体系大幅度拓宽了应用范围,提高了我国高温高盐复杂苛刻油藏提高采收率技术的国际竞争力。
中文关键词	耐温耐盐 ; 聚合物凝胶 ; 有机-无机杂化 ; 速溶聚合物 ; 预聚体交联剂
成果类型	应用技术
中图法分类号	TE39
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001115565
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243094
推荐引用方式 GB/T 7714	戴彩丽,胡文革,杨祖国,等. 耐温抗盐聚合物凝胶体系的研究与应用[Z]. 应用技术,2012.