为了有效应对封存CO2后可能会发生的泄漏或逃逸,制备了一种注入性优良、封堵效果良好的CO2响应型凝胶,在酸性条件下发生溶胶-凝胶态转变,适用于CCUS地质封存条件以提高井筒完整性.研究了不同的支化聚乙烯亚胺用量(1.5％～3.5％)、κ-卡拉胶用量(0.4％～0.5％)下CO2响应型智能凝胶体系的流变性能、微观结构与封堵性能.研究表明,对于响应前的聚合物体系,剪切黏度随着剪切速率的增加而下降,为假塑性流体,当剪切速率在100～1000 s-1时,黏度为2～100 mPa·s,表明响应前的聚合物体系具有良好的注入性.该聚合物体系遇到CO2时会发生溶胶-凝胶态转变.响应前聚合物体系在剪切频率为0.01～10 Hz时,模量在10-5～100 Pa范围内;而CO2响应凝胶在剪切频率为0.01～10 Hz时,模量在80～4000 Pa范围内,通入CO2气体后的体系模量大幅度提升.发生响应后,体系具有表面平整、孔径均匀的三维网络骨架结构,使得体系具有较高的强度.岩心驱替实验结果显示F凝胶封窜体系(κ-卡拉胶用量为0.5％,支化聚乙烯亚胺用量为3.5％)对CO2气体的封堵率为79.7％,对后续注入水的封堵率为99.8％,具有良好的封窜性能.本文为未来CO2响应型凝胶封窜剂在CCUS地质封存领域的应用提供了新的技术路线与理论依据.

CCUS;智能凝胶;CO2响应;封窜体系;流变性能

刘琦;赵莉;马忠诚;刘子龙;彭勃

中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院,温室气体封存与石油开采利用北京市重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)理学院,油气光学探测技术北京市重点实验室,北京102249;中国建筑材料科学研究总院,绿色建筑材料国家重点实验室,北京100024

油田化学

[1]刘琦;赵莉;马忠诚;刘子龙;彭勃-.用于CCUS地质封存的CO2响应型智能凝胶封窜体系)[J].油田化学,2022(04):623-629

智能凝胶,封窜体系,封窜剂

CCUS,地质封存,响应型,逃逸,封堵效果,酸性条件,溶胶,高井,井筒完整性,支化聚乙烯亚胺,卡拉胶,凝胶体,流变性能,封堵性能,聚合物体系,剪切速率,假塑性流体,mPa,三维网络,骨架结构,得体,岩心驱替实验,封堵率,注入水,封窜性能

0.206877