微米级石墨粉增强堵水凝胶性能实验研究

摘要

能否封堵裂缝水窜通道是裂缝性低渗透油田实现高效注水开发的关键。封堵裂缝水窜通道需要高强度的凝胶堵剂,但是传统的丙烯酰胺类凝胶的强度偏低。针对此问题,文章通过添加成本低廉的微米级石墨粉以大幅度提升丙烯酰胺类凝胶的强度及综合性能。对比单一的丙烯酰胺凝胶体系,添加0.3%的微米级石墨粉后,弹性模量从120 Pa增加至400 Pa、黏性模量从48.6 Pa增加至268 Pa(1 Hz条件),相变温度由167℃增加至212℃,突破压力梯度由255 kPa/m增加至440 kPa/m(0.13 mm裂缝),断裂伸长率由700%增加至1100%,拉伸应力由38 kPa增加至110 kPa。可视化裂缝封堵实验对比显示,添加了石墨粉之后,再次注水所形成的网状水流通道特征明显,注入水突破压力高,封堵效果更有意义。石墨粉片层上的羟基、羧基参与了凝胶合成的物理化学反应,并且刚性结构的石墨粉可以支撑聚丙烯酰胺分子链的柔性骨架,从而大幅度提升了凝胶综合性能。实验结果尝试为裂缝性高含水油田的堵水作业提供出一种性能优异的新凝胶材料。