+堵水剂的制备与性质.docVIP

中国石油大学（油田化学）实验报告 实验日期： 2013.4.20 成绩： 班级：石工10-4班 学号：姓名 卜凡 教师： 同组者： 堵水剂的制备与性质 一．实验目的 1. 学会几种堵水剂的制备方法。 2. 掌握几种堵水剂的形成机理及其使用性质。 二．实验原理 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。 1. 冻胶型堵水剂 冻胶(如锆冻胶)是由高分子(如HPAM)溶液转变而来，交联剂(如锆的多核羟桥络离子)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。 锆冻胶是油田常用的冻胶型堵水剂。锆冻胶是由锆的多核羟桥络离子与HPAM中的羧基发生交联反应而形成的。体系的pH值可影响多核羟桥络离子的形成及HPAM分子中羧基的量，因此，pH值可影响锆冻胶的成冻时间和冻胶强度。 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-氯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 三．实验仪器与药品 1. 仪器 100ml烧杯，10ml具塞刻度试管，5ml、25ml量筒，玻璃棒，广泛pH试纸。 2. 药品 聚丙烯酰胺，氧氯化锆，水玻璃，氯化钙，盐酸，粘土。 四．实验步骤 1. 锆冻胶堵水剂的制备与性质 取3个100ml烧杯，用量筒各加入质量分数为5×10-3的聚丙烯酰胺水溶液20ml,其中一个烧杯中滴加6滴质量分数为1×10-2的盐酸，另一烧杯中滴加7滴质量分数为1×10-2的NaOH，搅拌均匀，用广泛pH试纸测定三个烧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别加入2ml质量分数为5×10-3的ZrOCl2溶液(注意:边用玻璃棒搅拌，边缓慢加入)，观察并记录冻胶形成的现象和冻胶的强度(用玻璃棒挑起程度衡量)。 2. 硅酸凝胶堵水剂的制备与性质 取三支10ml具塞刻度试管，加入质量分数为0.1的水玻璃5ml，用滴管向三支试管中依次加入质量分数为0.1的盐酸10滴、12滴、15滴并摇匀，观察凝胶的生成并记录胶凝时间，待三支试管中全部胶凝后用玻璃棒插入凝胶，从玻璃棒插入的难易排出三种凝胶强度的顺序。 3. 水玻璃—氯化钙沉淀型堵水剂的制备与性质 取一支10ml的具塞刻度试管，加入质量分数为0.1的水玻璃5ml，然后用滴管逐滴加入质量分数为0.1的氯化钙溶液，摇匀，观察硅酸钙沉淀的生成情况。 五．实验结果处理 堵剂类型 锆冻胶堵剂 硅酸凝胶堵水剂 水玻璃氯化钙沉淀型堵剂 实验数据及现象 加入质量分数1×102的HCH或NaOH（滴） 测定项目 加入质量分数0.1的HCL（滴） 测定项目 滴加CaCl2迅速生成大量白色沉淀，一段时间后聚集于试管底部 PH值 冻胶强度 （是否挑起） 凝胶时间（min） 凝胶强度（排出顺序 ） 0 6 强 15 40秒 强 6滴HCL 3 弱 11 6分37秒 弱 7滴NaOH 9 中 13 1分26秒 中 2．实验现象解释。 ① 锆冻胶堵水剂。通过实验可以观察到，pH值过高或过低都会影响锆冻胶的形成。原因是体系的pH值可通过影响多核羟桥络离子的形成及HPAM分子中羧基的量，从而影响了锆冻胶的成冻时间和冻胶强度。 ②