1、凝胶类堵剂凝胶是固态或半固态的胶体体系它是由胶体颗粒、高分子或表面 活性剂分子互相连接形成的空间网状结构,结构空隙中充满了液 体 液体被包在其中固定不动,使体系失去流动性,其性质介于固体 和液 体之间凝胶分为刚性凝胶(如无机凝胶TiO5、iO2等)和弹性凝胶(如 线型大 分子凝胶)两类无机凝胶属非膨胀性凝胶,呈刚性;凝胶强 度高,一般在5000mPa以上①丙凝堵剂是丙烯酰胺(AM)和N,N-甲撑双丙烯酰胺(MBAM)的混合物,在过硫 酸铵的引发和铁氰化钾的缓凝作用下,聚合生成不溶于水的凝胶来堵 塞地层孔隙其胶凝时间受温度、过硫酸铵和铁氰化钾含量 的影响 在60°C下,AM:MBAM=95:5,总质量分数为10%,过硫酸铵 占0.2%, 铁氰化钾0.001%〜0.002%(质量分数)时,胶凝时间为92〜109分钟 每口井用量13〜30m3②冻胶堵剂 是指由高分子溶液经交联剂作用而失去流动性形成的具有网状结 构的物 质能被交联的高分子主要有PAM、HPAM、羧甲基纤维(CMC)、 羟乙基纤维(HEC)、羟丙基纤维素(HPC)、羧甲基半乳甘露糖(CMGM)、 羟乙基半乳甘露糖(HEGM)、木质素磺酸钠(Na-Ls)、木质素磺酸钙 (Ca-Ls)等。
交联剂多为由高价金属离子所形成的多核羟桥铬离子 (Cr3+,Zr4+,Ti3+,Al3+)此外还有醛类(甲醛、乙二醛等)或醛与其 他分子缩聚得到的低聚合度的树脂该类堵剂很多,诸如铝冻 胶、铬 冻胶、锆冻胶、钛冻胶及醛冻胶等油田常用的比较典 型的冻胶堵剂 就是用部分水解聚丙烯酰胺,重铬酸钠(Na2Cr2 07 • 2H2 0)、硫 代硫酸钠(Na2 S2 O3 • 5H2 O)和盐酸组成其配方如下:HPAM:0.4~0.8%重铬酸钠:0.05%~0.10%, 硫代硫酸钠:0.05~0.15%,用HCl调节:pH=3.5~4.5 (铬交联体系成胶pH环境:3~5,铝堵剂pH值环 境:4~7),酚醛类堵剂pH环境:)在以上配方中,如果用亚硫酸钠 代替硫代硫酸钠作还原剂,用甲酸乙酯在地下缓慢水解产生的甲酸代 替HCl调节pH值,可延长成胶时间,延长堵水有效期国外使用一种延 缓技术:交联剂为铝酸盐,做法:用碱调PH至10,可以抑制初始成胶, 然后采用自生酸体系,使PH值逐步恢复甲醛和氯化铵反应如下:③聚丙烯腈凝胶体系HPAN结构中羧基与含有多价金属离子Ca2+、Mg2+、Fe3+的地层水 (或人工配制的高矿化度水)作用,生成丙烯酸盐沉淀(絮状沉淀), 封度地层孔道,控制水的流动。
油层中不含高价金属离子,HPAN不能 生成沉淀,在油井生产时随油 流带回地面,因而有选择性封堵作用 可采用人工矿化的办法,即在注入HPAN溶 液的前置液和后置液中交替 补注一些多价金属盐溶液,例如氯化钙、氯 化亚铁、硝酸铝等溶液 地层水中多价离子含量要求大于30g/L其基本配方1(质量%)为:甲液为浓度6.5%〜8.5%的HPAN溶液, 乙液为浓度20%〜30%的CaCl2水溶液,隔离液为轻质原油或柴油,配 比(体积) 为:甲液:乙液:隔离液=2:1:1该配方适用于砂岩油层堵水, 处理层温度为40〜90°C基本配方2: HPAN-甲醛溶液+乌洛托品+氯化铵其配方(质量比) 为:质量分数10%的HPAN占70%~80%,质量分数37%的甲醛占14%~20%, 乌洛托品占1%~5%,NH4Cl占1%~9%,由上述组分得到的混合体系凝胶 稳定性好,不失水,不收缩,封堵效率高2、水泥石灰堵剂水泥类堵剂主要有:超细水泥、普通油井水泥、油基水泥等,价 格适合,水化后强度高,属于永久性堵剂材料石灰主要靠颗粒堵塞 地层,通常两者复合使用不能解堵HPAN-水泥:在HPAN溶液中加入适量水泥悬浮物,一方面可将水泥 导入较深地层,还可增加封堵的强度。
前苏联用该法施工89口井,成 功率 79%普通水泥的平均粒径约为25p m超细水泥的颗粒小于10p m,平 均小于5p m选择性堵水作业(SWCP)仅用小于5p m的微细水泥很难 成 功,因为它很难进入深部,联合使用延迟交联的复合聚丙烯酰胺, 可以 进入油层深部,将近井地带通道封死并有助于防止聚合物返排出 来可将超细水泥配成高浓度延迟反应油基水泥浆,进入高渗透或裂 缝 大通道封堵水层此溶液仅在遇到水后沉积形成堵塞3、 水玻璃堵剂硅酸钠 xNa2 O.ySiO2 又名水玻璃、泡花碱,无色、青绿色或棕色 的固体或 粘稠液体,其物理性质随着成品内氧化钠和二氧化硅的比例 不同而不同,是日 用化工和化工工业的重要原料通常将水玻璃中 SiO2与Na2 O的摩尔比称为水 玻璃的模数(M)模数增大,沉淀量 也增大通常为 2.7~3.3为延缓反应,先使氯化钙与碱反应变为氢 氧化钙,然后再与水玻璃缓慢作用,形成沉淀,其凝胶时间可达 4.5h4、 体膨剂体膨性聚合物颗粒(交联聚丙烯酰胺颗粒等),目前,常用的体膨 剂:由丙烯 酰胺在交联剂和膨润土作用下,形成的部分交联物,由于内部含有膨 润土,因此遇水膨胀5、复合堵剂:1)复合冻胶体体系(加入不同的交联剂,形成不同的东西)2)为了提高沉淀型堵剂的封堵强度,采用一种复合型堵剂,其配方为: 水玻璃:CaC12 :PAM:HC1:甲醛=1〜1.6:0.6:0.04:(0.5〜0.78):0.04。
3) 凝胶泡沫堵水剂4) 木钠-PAM复合冻胶5) HPAN-水泥堵剂6) 醇基复合堵剂。