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

2、)是由高分子(如HPAM)溶液轉(zhuǎn)變而來，交聯(lián)劑(如鋯的多核羥橋絡(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

3、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，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?；罨瘎┦侵缚墒顾Ａ茸兂扇苣z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

4、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粒可以在多孔介質(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

5、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，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

6、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(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

7、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

8、（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NaOH溶液