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本文针对目前冻胶型堵剂存在地层适应性差及环保型差等缺点,制备出了环境友好型的系列冻胶分散体堵剂。从冻胶分散体的制备工艺、应用性能和调驱机理等方面开展了相应研究。建立了胶体磨剪切法规模化制备冻胶分散体的新工艺,该工艺通过调整机械剪切参数对地面成冻体系施加剪切作用力而制备不同粒径和强度的系列冻胶分散体。鉴于制备工艺需求、经济成本、环保及规模化生产因素,研发了低温快速交联且环境友好的锆冻胶,并通过静态室内试验评价了该体系的成冻性能,锆冻胶成冻时间在5~230min可调,成冻强度在0.046~0.085MPa可控。
本文采用淀粉碘化镉法研究了冻胶分散体的反应程度,借助扫面电镜、粘度计和激光粒度分析仪研究了冻胶分散体的微观形貌、粘度和粒径。试验结果表明胶体磨剪切法制备冻胶分散体反应程度高(超过94%);制备的冻胶分散体为类球体,具备低粘度、粒径可调、强度可控的特点。根据粒径试验结果建立了胶体磨制备冻胶分散体的数学模型:z=p1+p2*x∧p3+p4*y∧p5+p6*x∧p3*y∧p5,为冻胶分散体的规模化制备奠定基础。通过岩心流动试验和可视化试验评价了冻胶分散体的应用性能。试验结果表明冻胶分散体具有较好的注入性能,高温老化后对岩心能够有效的封堵,有效的改善渗流剖面;双管物理模型和可视化模型驱油试验表明冻胶分散体有进一步提高采收率的能力。通过岩心流动试验、可视化试验和核磁共振试验研究了冻胶分散体的调驱机理,研究表明冻胶分散体具有“封堵-运移”能移动,“堵高不堵低”、“堵水不堵油”的特点;冻胶分散体主要以滞留的形式存在于岩心中,通过架桥和占据水流优势通道,实现深部液流转向,达到提高采收率的目的。