油田用聚丙烯酰胺的制備與實(shí)驗(yàn)

李佳(中油遼河油田公司鉆采工藝研究院， 遼寧 盤錦 124010)

油田用聚丙烯酰胺的制備與實(shí)驗(yàn)

李佳(中油遼河油田公司鉆采工藝研究院， 遼寧 盤錦 124010)

聚丙烯酰胺(PAM)作為油田生產(chǎn)開發(fā)后期堵水調(diào)剖劑和三次采油驅(qū)油劑，其性能直接影響封堵和驅(qū)油效果。它的性能取決于其聚合度、分子量、聚合類型等。文章介紹了油田用PAM的制備與實(shí)驗(yàn)，并分析了聚丙烯酰胺的濃度、交聯(lián)劑的濃度、酸堿度等因素對(duì)成膠時(shí)間和凝膠年度的影響。對(duì)最優(yōu)配方進(jìn)行了模擬巖層封堵實(shí)驗(yàn)。

聚丙烯酰胺;制備;測試;影響因素

PAM類[1]驅(qū)油劑大規(guī)模應(yīng)用于油田開發(fā)后期生產(chǎn)井聚合物驅(qū)提高采收率，部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)是PAM類驅(qū)油劑中應(yīng)用最廣泛的一種[2]。PAM是丙烯酰胺(AM)及其衍生的均聚物和共聚物的統(tǒng)稱[3]。下面介紹了PAM的制備方法及其室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)效果進(jìn)行了詳細(xì)分析。

1 主要實(shí)驗(yàn)原料

采用部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)為原料，其分子量1100-1300萬，水解度25-30%；樹脂交聯(lián)劑(J-1)；PH調(diào)節(jié)劑；以及穩(wěn)定劑。

2 PAM制備方法

按實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)濃度準(zhǔn)確稱定量HPAM，攪拌并緩慢加至清水中，低速均勻攪拌2h，使HPAM充分地溶解，配制好不同的濃度的HPAM溶液，調(diào)節(jié)酸堿度到5-5.5，依次加入樹脂交聯(lián)劑和穩(wěn)定劑，分散均勻后，放進(jìn)設(shè)定溫度的恒溫水浴箱中。

3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

3.1 聚丙烯酰胺濃度的影響

量取定量濃度為0.2%的J-1，改變HPAM的濃度，在55℃下，使用RV-12型的粘度計(jì)，在剪切速率為6S-1的條件下，測定HPAM/J-1的成膠體系在不同時(shí)間情況下的粘度，具體數(shù)據(jù)見表1：

表1 不同濃度的HPAM的HPAM/LH-1的成膠體系的粘度值

從表1數(shù)據(jù)可以得出，在配制后72-144h的粘度達(dá)到最大數(shù)值，隨后變化較小，隨著HPAM的濃度增大，粘度也隨之增大，而交聯(lián)延續(xù)時(shí)間有縮短傾向。

3.2 交聯(lián)劑濃度的影響

以往的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，交聯(lián)劑濃度過低時(shí)形不成穩(wěn)定的可流動(dòng)聚合物，濃度過高時(shí)形成的凝膠粘彈性弱，不穩(wěn)定，易脫水。在適宜的交聯(lián)劑濃度范圍內(nèi)改變交聯(lián)劑濃度，取HPAM濃度為0.2%，在55℃下測定了HPAM/J-1成膠體系的粘度，結(jié)果見表2：

從表2可以得出，在HPAM的濃度一定時(shí)，隨交聯(lián)劑的濃度的增加，交聯(lián)延緩時(shí)間縮短，而粘度則隨交聯(lián)劑濃度增加而增大。

3.3 酸堿度的影響

酸堿度是HPAM/J-1成膠體系中非常敏感的影響因素之一，酸堿度過高，即為堿性環(huán)境時(shí)體系不能發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，不能成膠。當(dāng)酸堿度過低，即為酸性環(huán)境時(shí),交聯(lián)反應(yīng)過快，時(shí)間過短，會(huì)產(chǎn)生過度交聯(lián)的現(xiàn)象，形成了凍膠脆，并且會(huì)脫水。以往室內(nèi)大量實(shí)驗(yàn)充分證明，酸堿度的最佳范圍在4.5-5.5之間。

表2 不同濃度的LH-1的HPAM/LH-1的成膠體系粘度值

3.4 模擬巖層的封堵實(shí)驗(yàn)

使用最優(yōu)配方進(jìn)行模擬巖層封堵實(shí)驗(yàn)，按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄。具體配方如下：聚丙烯酰胺0.3%，交聯(lián)劑0.25%，促凝劑0.1%，穩(wěn)定劑0.05%。

表3 調(diào)剖、調(diào)驅(qū)劑在模擬巖層中的測定數(shù)據(jù)

從表3可以看出，優(yōu)選研制的聚丙烯酰胺調(diào)剖、調(diào)驅(qū)劑，具有良好的封堵效果，封堵率能夠達(dá)到90%以上，完全可以滿足油田調(diào)剖、調(diào)驅(qū)的需要。

4 結(jié)論

①使用HPAM作為原料制備堵水調(diào)剖劑或者調(diào)驅(qū)劑時(shí)，要控制樹脂交聯(lián)劑的比例大約在0.2%～0.25%。②在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要控制好凝膠時(shí)間和酸堿度，配制后的最佳時(shí)間在72～144h，酸堿度要調(diào)在5～5.5。③利用此配方進(jìn)行封堵和調(diào)驅(qū)，能大幅度降低油井出水率，提高油井的采收率，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]周寶良.應(yīng)用空間廣闊，我國聚丙烯酰胺將進(jìn)入黃金發(fā)展期[J].中國石油和化工，2009,(11)：25.

[2]王愛國，周瑤琪等.適于油田污水的聚丙烯酰胺合成及配制工藝研究[J].2007,(5)：31.

[3]劉建平，王雪芳，楊小敏.高分子量聚丙烯酰胺的合成與應(yīng)用進(jìn)展[J].化學(xué)工程師，2010,(8)：26.

李佳(1970- )，女，畢業(yè)于中國石油大學(xué)(山東)，本科學(xué)位，石油工程專業(yè)，工程師，主要從事壓裂液、酸化液、鉆井液和完井液等入井流體的檢測。