油田化學(xué)堵水劑實驗

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1、中國石油大學(xué)油田化學(xué)實驗報告實驗日期：2011/10/17成績：班級：***學(xué)號：***姓名：**教師：同組者：***堵水劑的制備與性質(zhì)一、實驗?zāi)康?.學(xué)會幾種堵水劑的制備方法。2.掌握幾種堵水劑的形成機理及其使用性質(zhì)。二、實驗原理堵水劑是指從油、水井注入地層，能減少地層產(chǎn)出水的物質(zhì)。從油井注入地層的堵水劑稱油井堵水劑(或簡稱堵水劑)，從水井注入地層的堵水劑稱為調(diào)剖劑。常用的堵水劑有凍膠型堵水劑、凝膠型堵水劑、沉淀型堵水劑和分散體型堵水劑，這些堵水劑的形成機理和使用性質(zhì)各不相同。1.凍膠型堵水劑凍膠(如鋯凍膠)是由高分子(如HPAM)溶液轉(zhuǎn)變而來，交聯(lián)劑(如鋯的多

2、核羥橋絡(luò)離子)可以使高分子間發(fā)生交聯(lián)，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將液體(如水)包在其中，從而使高分子溶液失去流動性，即轉(zhuǎn)變?yōu)閮瞿z。鋯凍膠是油田常用的凍膠型堵水劑。鋯凍膠是由鋯的多核羥橋絡(luò)離子與HPAM中的羧基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成的。體系的pH值可影響多核羥橋絡(luò)離子的形成及HPAM分子中羧基的量，因此，pH值可影響鋯凍膠的成凍時間和凍膠強度。2.凝膠型堵水劑凝膠是由溶膠轉(zhuǎn)變而來。當(dāng)溶膠由于種種原因(如電解質(zhì)加入引起溶膠粒子部分失去穩(wěn)定性而產(chǎn)生有限度聚結(jié))形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將液體包在其中，從而使整個體系失去流動性時，即轉(zhuǎn)變?yōu)槟z。油田堵水中常用的是硅酸凝膠。硅酸凝膠由硅酸溶膠轉(zhuǎn)化而來，

3、硅酸溶膠由水玻璃(又名硅酸鈉，分子式Na2O?mSO2)與活化劑反應(yīng)生成。活化劑是指可使水玻璃先變成溶膠而隨后又變成凝膠的物質(zhì)。鹽酸是常用的活化劑，它與水玻璃的反應(yīng)如下:Na2O?mSiO2+2HCl→H2O?mSiO2+2NaCl由于制備方法不同，可得兩種硅酸溶膠，即酸性硅酸溶膠和堿性硅酸溶膠。這兩種硅酸溶膠都可在一定的條件(如溫度、pH值和硅酸含量)下，在一定時間內(nèi)膠凝。評價硅酸凝膠堵水劑常用兩個指標(biāo)，即膠凝時間和凝膠強度。膠凝時間是指硅酸體系自生成至失去流動性的時間。凝膠強度是指凝膠單位表面積上所能承受的壓力。3.沉淀型堵水劑沉淀型堵水劑由兩種可反應(yīng)產(chǎn)生沉淀

4、的物質(zhì)組成。水玻璃-氯化鈣是油田最常用的沉淀型堵水劑，它通過如下反應(yīng)產(chǎn)生沉淀:Na2O?mSiO2+CaCl2→CaO2?mSiO2+2NaCl4.懸浮體型堵水劑懸浮體是指溶解度極小但顆粒直徑較大(大于10-5cm)的固體顆粒分散在溶液中所形成的粗分散體系。分散體系中的固體顆?？梢栽诙嗫捉橘|(zhì)的喉道處產(chǎn)生堵塞作用。油田中常用的分散體型堵水劑是粘土懸浮體型堵水劑。粘土懸浮體中的粘土顆?？捎镁酆衔?如HPAM)絮凝產(chǎn)生顆粒更大、堵塞作用更好的絮凝體堵水劑。絮凝是聚合物(HPAM)在粘土顆粒間通過橋接吸附形成。三．實驗儀器與藥品1.儀器100ml燒杯，10ml具塞刻度試管

5、，5ml、25ml量筒，玻璃棒，廣泛pH試紙。2.藥品聚丙烯酰胺，氧氯化鋯，水玻璃，氯化鈣，鹽酸，粘土。四、實驗步驟1.鋯凍膠堵水劑的制備與性質(zhì)取3個100ml燒杯，用量筒各加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5×10-3的聚丙烯酰胺水溶液20ml,其中一個燒杯中滴加6滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1×10-2的鹽酸，另一燒杯中滴加7滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1×10-2的NaOH，攪拌均勻，用廣泛pH試紙測定三個燒杯中聚丙烯酰胺溶液的pH值，然后向三份聚丙烯酰胺溶液中分別加入2ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5×10-3的ZrOCl2溶液(注意:邊用玻璃棒攪拌，邊緩慢加入)，觀察并記錄凍膠形成的現(xiàn)象(注意記錄成凍時間)和凍膠的強度(

6、用玻璃棒挑起程度衡量)。2.硅酸凝膠堵水劑的制備與性質(zhì)取三支10ml具塞刻度試管，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1的水玻璃5ml，用滴管向三支試管中依次加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1的鹽酸11滴、13滴、15滴并搖勻，觀察凝膠的生成并記錄膠凝時間，待三支試管中全部膠凝后用玻璃棒插入凝膠，從玻璃棒插入的難易排出三種凝膠強度的順序。3.水玻璃—氯化鈣沉淀型堵水劑的制備與性質(zhì)取一支10ml的具塞刻度試管，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1的水玻璃5ml，然后用滴管逐滴加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1的氯化鈣溶液，搖勻，觀察硅酸鈣沉淀的生成情況。五、實驗結(jié)果處理表1堵水劑的制備與性質(zhì)實驗數(shù)據(jù)記錄及處理堵劑類型鋯凍膠堵劑

7、硅酸凝膠堵劑水玻璃氯化鈣沉淀型堵劑實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1×10-2的HCL或NaOH（滴）測試項目加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1的HCL（滴）測試項目立即生成白色絮狀沉淀PH值凍膠強度（是否挑起）凝膠時間（min）凝膠強度（排出順序）無5完全挑起1211’22”弱HCL61不能挑起141’25’’中NaOH711不能挑起1651’’高答：（1）根據(jù)實驗結(jié)果得：PH值過高或過低均會影響凍膠強度，鋯凍膠是由鋯的多核羥橋絡(luò)離子與HPAM溶液交聯(lián)而來，而體系的pH值可影響多核羥橋絡(luò)離子的形成及HPAM分子中羧基的量，因此，pH值影響鋯凍膠的成凍時間和凍膠強度。所以未加HCl及N

8、aOH溶液