油井堵水用高强度PEI冻胶研究*

赵 赛，葛际江，朱 杰，张洪海

（中国石油大学（华东）石油工程学院，山东 青岛 266580）

0 前言

油藏底水锥进、注入水窜进以及边水入侵等会导致油井高含水。从油井注入冻胶封堵产水层是治理油井高含水、提高油井开采效益的常用方法。冻胶是由水溶性聚合物和交联剂反应形成的网状结构，其性能主要由聚合物和交联剂控制。聚乙烯亚胺（Polyethyleneimine）简称PEI，是一种水溶性高分子溶液，其毒性低，可以用做食品添加剂［1］。El-Karsani［2］等制备的配方为7%PAM+0.3%PEI 冻胶，在150 ℃、3.45 MPa 下的强度为1087 Pa。贾虎等［3］研究了40 ℃下HPAM+PEI 冻胶体系的交联情况，该体系的成胶时间为15 h～9 d，远大于相同条件下铬冻胶的成胶时间。贾艳平等［4］与刘明秩等［5］分别研究了80～95 ℃环境下影响PEI 冻胶成胶的因素，PEI本身在水中会发生质子化反应，当HPAM的水解度比较高时，羧基容易与铵根直接反应，导致两者絮凝，影响成胶情况［6］。PAM 与HPAM 在高温下均会发生热降解，导致冻胶耐温性能较差。针对高温情况，白英睿等［7］采用改性聚合物HAP 与PEI 制备冻胶体系，该体系在岩心中的成胶时间与成胶液在安瓿瓶中相比延长约一倍。朱道义等［8］采用AM-AMPS-NVP 合成的三元共聚物与相对分子质量为7×104的PEI制备的冻胶体系，冻胶强度在成胶反应18 h 时达到最大（H 级），在150 ℃下放置60 d后的脱水率＜5%。

Morgan 等［9］研究发现，PEI 可以交联丙烯酰胺与丙烯酸叔丁酯的共聚物（PAtBA）。Al-Muntasheri等［10］研究发现，由7%PAtBA 与1.2%PEI 所制备的冻胶体系的冻胶强度大，冻胶储能模量高达3400 Pa，但由于加入过多交联剂（1.2%）导致在150℃环境中放置30 d 后的脱水率达到53%。关于PAtBA与PEI 制备的冻胶体系的成胶机理，国外学者进行详细研究，提出两种理论：Hardy等［11］认为PAtBA酯基上的羰基碳和PEI 的亚胺基之间形成共价键；……