CRW-1調剖劑的合成及應用

李憲偉

（東北石油大學機械科學與工程學院 163318）

0 引言

CRW-1調剖劑是在催化劑的作用下，將聚丙烯酰胺、木質素磺酸鹽、硫脲、重鉻酸鈉等藥劑按設計比例在一定溫度下反應特定時間而形成的凝膠。生成的調剖劑具有成膠時間可控（7-24h）、成膠強度高（5×104-20×104mPa·s）、穩定性強（長時間放置不脫水）等特點，其性能能滿足大慶油田調剖作業的需要，具有較大的應用前景。

1 實驗部分

1.1 藥品及儀器

藥品：部分水解聚丙烯酰胺（HPAM），分析純，大慶油田高分子有限公司

木質素磺酸鈣（Ca-LS），分析純，昆山祥云化學品有限公司

硫脲，分析純，泰州金山有限責任公司

重鉻酸鈉，分析純，煙臺神馬科技有限公司

儀器：RV-2旋轉粘度計、高速攪拌器、巖心驅替裝置、電子控溫水浴鍋。

1.2 合成

CRW-1調剖劑的主劑是部分水解聚丙烯酰胺和木質素磺酸鈣，交聯劑是木質素磺酸鈣、硫脲和重鉻酸鈉的復合體系，反應原理是復合交聯劑在50℃下通過催化劑釋放出Cr3+，Cr3+發生水合反應，然后和主劑反應生成強度較高的凝膠體。反應原理如下：

（1）Cr3+的生成

有兩種反應，第一種情形為在一定的反應條件下，木質素磺酸鈣（Ca-LS）和重鉻酸鈉反應，將Cr6+還原成Cr3+，方程式為：

第二種情形為在一定的反應條件下，硫脲與重鉻酸鈉反應，將Cr6+還原成Cr3+，方程式為：

（2）交聯反應主要包括部分水解聚丙烯酰胺之間分子鏈的交聯反應、木質素磺酸鈣（Ca-LS）自身發生的交聯反應、部分水解聚丙烯酰胺和木質素磺酸鈣（Ca-LS）之間發生的反應。

由以上反應原理可知，合成的CRW-1調剖劑是一種成分非常復雜的凝膠。

1.3 性能評價方法

（1）成膠時間的測定

將配好的凝膠液放入試管中，然后在恒溫水浴鍋中放置一段時間，根據Sydansk 的GSC法測定樣品強度等級[1]為G時作為成凍時間。

（2）成膠強度的測定

將配好的凝膠液放入試管中，然后在恒溫水浴鍋中放置一段時間，定時測量，觀察候凝情況。將試管水平放置，測量底部到膠與試管接觸形成完整的圓點的距離，定義為凝膠長度，以此作為凝膠強度的參考[2]。

（3）堵劑封堵能力的測定

一般用封堵效率作用封堵能力的評級標準，封堵效率指封堵前后水測滲透率之差與封堵前水測滲透率的之比[3]，公式為：

式中：KW0為初始水測滲透率；KW1為成膠后的水層滲透率；E為堵劑的封堵率。

2 結果與討論

2.1 影響CRW-1調剖劑性能的因素

（1）部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）濃度。HPAM濃度越高，凝膠成膠時間越短，強度越大。

（2）木質素磺酸鈣（Ca-LS）濃度。保持其它條件不變的情況下，改變木質素磺酸鈣（Ca-LS）濃度，發現隨著木質素磺酸鈣（Ca-LS）濃度增加，成膠強度呈現先大后小，成膠時間則呈現先縮短再延長的趨勢。

（3）硫脲含量。硫脲含量越大，成膠時間越短，成膠強度越大。

（4）重鉻酸鈉濃度。變化趨勢同硫脲含量，重鉻酸鈉濃度越大，成膠時間越短，凍膠強度越大。

（5）pH值。實驗表明，當體系pH值在4.0～6.5之間時調剖劑各項性能良好

（6）溶液的礦化度。實驗表明當礦化度低于7×104mg/L時，合成的調剖劑具有優異的性能。

2.2 CRW-1調剖劑性能評價

（1）CRW-1調剖劑熱穩定性

CRW-1調剖劑具有較好的熱穩定性，在室溫條件下放置一年，強度發現無明顯下降；放置3年不脫水不破膠；在50℃下放置一年，強度下降10%，且無破膠脫水現象。該實驗表明，CRW-1調剖劑封堵期較長，適合深部調剖。

（2）CRW-1調剖劑堵劑封堵能力

在單管模型巖心中進行封堵實驗，測得的實驗數據如表1所示。

表1 封堵率實驗數據表

由表1可以看出，凝膠對巖心的封堵率均達到了97%以上，說明形成的凝膠具有較好的封堵能力，可以用在油田調剖作業中。

（3）CRW-1調剖劑抗剪切性能

配制好CRW-1調剖劑溶液，用RV-2旋轉粘度計在180 r/min下高速剪切，在不同的時間剪切時間下，測定體系的粘度和強度，數據如表2所示。

表2 剪切作用對CRW-1調剖劑成膠情況的影響

由表2可看出，高速長時間剪切對CRW-1調剖劑初始粘度有一定的影響（下降約30%），但對堵劑成膠后的凍膠強度影響不大。

3 現場應用情況簡介

大慶油田某采油廠自2010年推廣應用該調剖劑以來，截止到2013年3月份已累積在30口注水井上應用了CRW-1調剖劑進行調剖作業，有效井次30，成功率100%，取得了較好的增油降水效果。

30口注水井連通的145口油井累積增油2.04X104t，增油效益1266.78萬元，扣除作業費150萬元，純經濟效益1116.778萬元，投入產出比為1：7.45，具有較大的推廣應用價值。

4 結論

（1）合成的CRW-1調剖劑成膠時間可控、成膠強度高、穩定性強，其性能能滿足大慶油田調剖作業的需要，具有較大的應用前景。

（2）合成的CRW-1調剖劑初始粘度低、熱穩定性好、抗剪切性能強、封堵能力強，可用于深部調剖作業。

（3）從現場調剖作業效果看，經濟效益顯著，值得大規模推廣應用。

[1]Sydansk R D.Delayed in-situ crosslinking of acrylamide polymer for oil recovery application in high temperature formation [P].US：4844168，1989.

[2]時冀淮，尉小明.酚醛樹脂預聚體交聯聚合物驅油劑的合成及其性能評價[J].精細石油化工進展，2003，4（7）：45～48.

[3]張艷芳，羅志華，羅躍等.有機醛/酚/聚丙烯酞胺弱凝膠體系的室內研究[J].精細石油化工進展，2003，4（6）：45-49.