论文题目: 裂缝性低渗透油藏双重交联式新型复合堵水剂研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 油气田开发工程
作者: 罗宪波
导师: 赵金洲
关键词: 裂缝性低渗透油藏,堵水,堵水剂,性能,评价,选择性堵水机理
文献来源: 西南石油学院
发表年度: 2005
论文摘要: 裂缝的存在和发育程度对裂缝性低渗透油藏注水开发有双重作用,一方面提供高渗透通道,可以提高注水井吸水能力和采油井生产能力;另一方面可能造成方向性水窜,采油井过早见水甚至暴性水淹,油井含水率急剧上升。但在非裂缝方向部位存在大量剩余油,原油采收率低。因此,如何充分利用和改造裂缝是裂缝性低渗透砂岩油田开发的关键,选择性堵水就是利用和改造裂缝的行之有效的技术之一。 针对裂缝性低渗透油藏堵水存在的问题,本文应用提高交联度,减弱凝胶吸水性能的观点以及复合材料中蒙脱土增韧增强聚合物的观点进行堵水剂合成研究,采用丙烯酰胺单体在氧化—还原体系引发剂引发作用下聚合、经过二次交联并与蒙脱土共混形成复合堵水材料—蒙脱土增强双重交联凝胶(MRSG),确定MRSG的配方,对MRSG初始阶段及最终阶段的性能进行评价,对其热稳定性、脱水动力学进行研究,探讨其选择性堵水机理,取得的主要成果和认识如下: (1) 根据高分子材料科学中抗压强度、材料韧性的定义及评价的原理,分别采用最大通过压力和转变压力间接表征了凝胶强度和韧性,设计了MRSG强度和韧性的评价装置。该评价方法科学、快速和简便易行。同时采用目测代码法和突破压力梯度法定性和定量的评价蒙脱土增强双重交联凝胶(MRSG)的强度。 (2) MRSG成胶过程分为两个阶段—初始阶段形成预凝胶(蒙脱土/弱凝胶悬浮体)和最终阶段形成MRSG,分别具体考察了两个阶段影响成胶性能的因素,深入分析了各个因素的影响机理,优化了合成MRSG的条件。 (3) 采用HAAKE RS600流变仪研究了蒙脱土增强双重交联凝胶(MRSG)的成胶的初始阶段-预凝胶(蒙脱土/弱凝胶分散体)的流变特征,实验结果表明,预凝胶(蒙脱土/弱凝胶悬浮体)为典型的假塑性流体,对曲线外推可以求出其屈服应力;蒙脱土的加量对预凝胶(蒙脱土/弱凝胶悬浮体)的流变性能影响较大。首次采用Herschel-Bulkley流变模式对预凝胶(蒙脱土/弱凝胶分散体)剪切应力-剪切速率数据进行非线性回归分析,确定了不同蒙脱土加量下Herschel-Bulkley流变模式方程中参数的值,并取得了很好的效果。 (4) 采用静态滤失测量法评价预凝胶(蒙脱土/弱凝胶分散体)在均质人造岩心中的滤失性,计算其滤失参数,所对比的在四种堵水剂中,MRSG的滤失系数、滤失速度和初滤失量均为最小;运用扫描电子显微镜观察其微观结构,并解释其降低滤失的机理;首次采用长填砂管双重介质模型模拟MRSG在近井地带的滤失行为,结果表明,滤失主要发生近井地带。 (5) 由于预凝胶(蒙脱土/弱凝胶分散体)的形成降低了其向基质的滤失,从而使得MRSG对基质伤害程度很低。 (6) 在蒙脱土增强双重交联凝胶(MRSG)的拉伸断裂面的SEM形貌图观察到银
论文目录:
中文摘要
英文摘要
1 序论
1.1 立论依据及研究的目的和意义
1.1.1 注水在低渗透油田开发中的作用及潜力
1.1.2 裂缝在低渗透油田注水开发中的双重作用
1.1.3 选择性堵水—裂缝的利用和改造
1.1.4 裂缝性低渗透油藏堵水存在问题
1.2 选择性堵水剂研究、应用现状
1.2.1 水基选择性堵水剂
1.2.2 油基选择性堵水剂
1.3 问题解决—新型裂缝性低渗透油藏堵水剂
1.3.1 聚合物／蒙脱土复合材料
1.3.2 聚合物／蒙脱土复合材料的类型
1.3.3 聚合物／蒙脱土纳米复合材料
1.3.4 蒙脱土增强双重交联凝胶
1.4 本文研究的技术路线以及主要内容
1.4.1 技术路线
1.4.2 研究的主要内容
1.5 本文研究的主要成果
1.6 本文研究的创新点
1.7 关于本文出现的几种凝胶名称的说明
2 蒙脱土增强双重交联凝胶的研制
2.1 MRSG合成设计思路
2.2 MRSG合成机理
2.2.1 自由基聚合机理
2.2.2 预交联机理
2.2.3 二次交联机理
2.3 堵水剂成胶性能评价
2.3.1 成胶时间的确定
2.3.2 成胶强度
2.4 MRSG成胶时间的确定及凝胶强度、韧性评价
2.4.1 MRSG成胶时间的确定
2.4.2 MRSG的强度和韧性的表征
2.5 聚合反应转化率的测定
2.6 MRSG体系的确定
2.6.1 实验准备
2.6.2 影响预凝胶(蒙脱土／弱凝胶分散体)成胶性能因素分析
2.6.3 影响MRSG成胶性能因素分析
2.6.4 蒙脱土及其对MRSG性能影响
2.6.5 对影响MRSG性能因素分析的几点探讨
2.7 本章小结
3 预凝胶(蒙脱土／弱凝胶悬浮体)的流变性及抗剪切性
3.1 预凝胶(蒙脱土／弱凝胶悬浮体)的流变性
3.1.1 实验仪器、测试方法及材料
3.1.2 剪切应力与剪切速率的关系及实验数据的拟合
3.1.3 剪切粘度与剪切速率的关系
3.1.4 弹性模量和粘性模量与振荡频率的关系
3.1.5 弹性模量和粘性模量与剪切应力的关系
3.1.6 温度对预凝胶(蒙脱土／弱凝胶悬浮体)流变性能的影响
3.2 耐剪切性
3.3 本章小结
4 预凝胶滤失性及其对基质伤害性能评价
4.1 静态滤失实验
4.1.1 实验仪器、测试方法及材料
4.1.2 滤失参数的计算
4.1.3 实验结果与讨论
4.2 长填砂管双重介质模型模拟近井地带的滤失行为
4.2.1 实验装置、测试方法及材料
4.2.2 实验结果与讨论
4.3 天然岩心伤害实验
4.3.1 实验装置、测试方法及材料
4.3.2 基质伤害率测定
4.4 本章小结
5 蒙脱土增韧增强机理初探
5.1 增韧聚合物机理
5.2 复合材料的银纹及银纹化
5.3 扫描电子显微镜
5.4 扫描电子显微镜形貌分析
5.5 蒙脱土增韧机理初探
5.6 本章小结
6 蒙脱土增强双重交联凝胶热稳定性及脱水动力学研究
6.1 AFM对预凝胶、二次交联凝胶和MRSG微观结构分析
6.1.1 实验部分
6.1.2 预凝胶的AFM图像分析
6.1.3 二次交联凝胶的AFM图像分析
6.1.4 蒙脱土增强双重交联凝胶的AFM图像分析
6.1.5 预凝胶、二次交联凝胶和MRSG的微观结构分析的探讨
6.2 MRSG的热稳定性
6.2.1 实验仪器及实验方法
6.2.2 结果与讨论
6.3 MRSG脱水动力学
6.3.1 脱水动力学求解原理
6.3.2 实验数据拟合结果
6.4 本章小结
7 蒙脱土增强双重交联凝胶选择性堵水机理探讨
7.1 实验准备
7.2 MRSG在水中吸水膨胀及膨胀后在原油中脱水收缩实验
7.2.1 在模拟地层水中吸水膨胀实验
7.2.2 吸水膨胀后的MRSG在原油中脱水收缩实验
7.3 MRSG对单岩心裂缝的封堵行为评价
7.3.1 堵水剂对多孔介质封堵行为的概念
7.3.2 实验步骤
7.3.3 实验结果及讨论
7.4 MRSG在饱和原油的裂缝中的封堵性能
7.5 MRSG在岩心中注入性—阻力系数的测定
7.5.1 实验步骤
7.5.2 实验结果及讨论
7.6 三并联填砂管流动实验
7.6.1 实验步骤
7.6.2 实验结果及讨论
7.7 裂缝中的凝胶状态
7.8 MRSG选择性堵水机理初探
7.9 本章小结
8 结论与建议
8.1 结论
8.2 建议
致谢
参考文献
附录：攻读博士学位期间发表的论文及参与完成的项目
附录1 攻读博士学位期间发表的论文
附录2 参与完成的项目
发布时间: 2006-01-11
参考文献
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