互穿网络聚合体堵剂构建与封堵作用机制

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:pb2001
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弹性颗粒是当前重要的调剖堵水剂,在各大油田应用广泛。针对弹性颗粒类堵剂与地层封堵匹配难度大,弹性颗粒易被剪切、耐温性差、裂缝封堵强度弱等问题,构建了互穿网络聚合体体系,制备出了适用于多孔介质与裂缝封堵调控的互穿网络聚合体堵剂。在此基础上,明确了弹性颗粒堵剂在孔喉、裂缝中的注入运移规律,阐明了封堵作用机制与调控机理,并提出了封堵调控方法。基于互穿网络聚合物的协同复合特性,构建了互穿网络聚合体体系,并通过分步法与同步法制备了架状结构颗粒/PAM、交联聚合树脂/PAM互穿网络聚合体;改进了堵剂颗粒制备方法,颗粒粒径更加均一。通过扫描电镜、投射电镜、体式显微镜等方法评价了互穿网络聚合体的微观结构,确定了其互穿网络结构。以粘弹性、体积溶胀倍数、封堵率为指标评价了其性能,结果表明互穿网络聚合体以弹性为主,耐温可达150℃,强度受盐影响较小,封堵率可达98%以上,耐剪切性好,性能优于PAM交联本体。确定了弹性颗粒与地层孔喉的封堵匹配系数为0.21-1.10,与裂缝开度的卡堵匹配系数为0.49-0.95。建立了表征弹性颗粒弹性变形能力的方法,提出了弹性颗粒、刚性颗粒与地层封堵匹配的等效转化关系式Ψ_T=Ψ_G/K。通过可视填砂模型与透明变径管模型研究了颗粒在孔喉中的运移与封堵过程,变径造成的孔喉前端涡流不利于架桥封堵。流体粘度与速度对于架桥卡堵影响具有两面性。孔喉有效封堵的形成主要是孔喉前端形成的滤饼堵塞,裂缝则取决于基于聚集沉降与架桥卡堵形成的颗粒在裂缝中的充填度。采用CT扫描技术研究了互穿网络聚合体堵剂对非均质储层的封堵调控行为,结果表明,堵剂主要对高渗孔道形成有效封堵,保护低渗流通道,封堵调控作用明显。双管并联驱替实验结果表明,对异层与同层非均质层具有良好的调控效果。确定了取得良好封堵调控效果的级差界限,多孔介质储层渗透率级差>5,裂缝储层开度极差>2。基于互穿网络聚合体颗粒的溶胀特性,提出了孔喉封堵调控的计算方法。对于裂缝储层提出了前置段塞刚性颗粒、后置多级弹性颗粒的高强度封堵方式。互穿网络聚合体堵剂还可应用于储层保护、压裂转向、钻井防堵漏等技术领域,研究的颗粒与孔喉、裂缝的封堵匹配方法也可为以上领域的应用提供技术支撑。
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