用于CCUS地质封存的CO2响应型智能凝胶封窜体系

作者：刘琦; 赵莉; 马忠诚; 刘子龙; 彭勃

来源：油田化学, 2022, 39(04): 623-629.

DOI：10.19346/j.cnki.1000-4092.2022.04.009

• CCUS
• 智能凝胶
• CO2响应
• 封窜体系
• 流变性能

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 m Pa·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。

• 单位
  中国石油大学（北京）; 中国建筑材料科学研究总院