中国石油大学堵水剂制备与性能评价.doc

中国石油大学油田化学实验报告
实验日期: 成绩:
班级: 学号: 姓名: 教师: 孙铭勤
同组者:
堵水剂的制备与性能评价
实验目的
1、学会冻胶型堵水剂的制备方法,并掌握堵水剂的形成机理及作用性质。
2、了解影响堵水剂交联性能的因素。
3、掌握测定堵水剂交联强度的方法。
二、实验原理
1、常用堵水剂
堵水剂是指从油、水井注入地层,能减少地层产出水的物质。从油井注入地层的堵水剂称油井堵水剂(或简称堵水剂),从水井注入地层的堵水剂称为调剖剂。
常用的堵水剂有冻胶型堵水剂、凝胶型堵水剂、沉淀型堵水剂和分散体型堵水剂,这些堵水剂的形成机理和使用性质各不相同。
冻胶型堵水剂
冻胶(如铬冻胶)是由高分子(如HPAM)溶液转变而来,交联剂(如铬的多核羟桥络离子)可以使高分子间发生交联,形成网络结构,将液体(如水)包在其中,从而使高分子溶液失去流动性,即转变为冻胶。
以亚硫酸钠和***钾作为交联剂为例:
亚硫酸钠将***钠中的还原成,反应方程式如式下:

的释放,并通过络合、水解、羟桥作用以及进一步水解羟桥作用形成的多核羟桥络离子,反应结构式如下所示:
水合作用:
水解作用:
(2) 凝胶型堵水剂
凝胶是由溶胶转变而来。当溶胶由于种种原因(如电解质加入引起溶胶粒子部分失去稳定性而产生有限度聚结)形成网络结构,将液体包在其中,从而使整个体系失去流动性时,即转变为凝胶。油田堵水中常用的是硅酸凝胶。硅酸凝胶由硅酸溶胶转化而来,硅酸溶胶由水玻璃(又名硅酸钠,分子式Na2O·mSO2)与活化剂反应生成。活化剂是指可使水玻璃先变成溶胶而随后又变成凝胶的物质。盐酸是常用的活化剂,它与水玻璃的反应如下:
Na2O·mSiO2 + 2HCl → H2O·mSiO2 + 2NaCl
由于制备方法不同,可得两种硅酸溶胶,即酸性硅酸溶胶和碱性硅酸溶胶。这两种硅酸溶胶都可在一定的条件(如温度、pH值和硅酸含量)下,在一定时间内胶凝。
评价硅酸凝胶堵水剂常用两个指标,即胶凝时间和凝胶强度。胶凝时间是指硅酸体系自生成至失去流动性的时间。凝胶强度是指凝胶单位表面积上所能承受的压力。
(3) 沉淀型堵水剂
沉淀型堵水剂由两种可反应产生沉淀的物质组成。水玻璃-***化钙是油田最常用的沉淀型堵水剂,它通过如下反应产生沉淀:
Na2O·mSiO2 + CaCl2 → CaO2·mSiO2 + 2NaCl
(4) 悬浮体型堵水剂
悬浮体是指溶解度极小但颗粒直径较大(大于10-5cm)的固体颗粒分散在溶液中所形成的粗分散体系。分散体系中的固体颗粒可以在多孔介质的喉道处产生堵塞作用。油田中常用的分散体型堵水剂是粘土悬浮体型堵水剂。粘土悬浮体中的粘土颗粒可用聚合物(如HPAM)絮凝产生颗粒更大、堵塞作用更好的絮凝体堵水剂。絮凝是聚合物(HPAM)在粘土颗粒间通过桥接吸附形成。
2、影响堵水剂交联的因素
(1)pH值
pH值的降低或升高都可影响堵水剂体系的交联时间。以铬冻胶为例,pH值降低或升高,都可延迟铬冻胶的交联时间,但是酸性条件下形成的铬冻胶比碱性条件下形成的铬冻胶稳定(氢氧化锆在碱性条件下出现沉淀)。
(2)温度
温度会对堵水剂体系的交联时间产生较大的影响。一般情况下,随着温度的升高,堵水剂体系的交联时