Exploration and Application of Weak Gel System for Channeling Control and Plugging in CO₂ Flooding

doi:10.12422/j.issn.1006-396X.2026.03.007

Abstract

Abstract:

Conventional polymers fail to meet the requirements for channeling control and plugging under high temperature and high salinity conditions, creating an urgent demand for more durable materials.Two acrylamide-based preformed particle gels (PPGs): polyelectrolyte-based (DJZ-1) and polyzwitterionic-type (LXLZ-2) were synthesized for enhancing CO₂ plugging efficiency. The swelling behavior of the gel was analyzed under different temperature, salinity and pH conditions using Ritger-Peppas and Yavari-Azizian models. The results indicate that the swelling degrees of DJZ-1 and LXLZ-2 in water are 56 and 18 respectively. With the rise of ionic strength, the swelling degree of DJZ-1 declines remarkably, whereas that of LXLZ-2 stays nearly constant. Changes in pH value only elevate the swelling degree of DJZ-1 and have no impact on LXLZ-2. LXLZ-1 can maintain long-term thermal stability under reservoir conditions at 120 ℃, and both systems can effectively exert the performance of PPG weak gel systems.

Key words: Channeling control and plugging, Gels, Polymers, Flooding, Temperature resistant, Salt resistant

摘要：

传统的聚合物在高温和高盐度条件下不能满足防窜封堵要求，迫切需要更具耐久性的材料。合成了两种基于丙烯酰胺的预成型颗粒凝胶（PPG）——聚电解质型水凝胶（DJZ-1）和聚两性离子型水凝胶（LXLZ-2），用于提高CO₂封堵效率；利用Ritger-Peppas和Yavari-Azizian模型，分析了凝胶在不同温度、盐度和pH条件下的溶胀行为。结果表明，DJZ-1、LXLZ-2在水中的溶胀度分别为56、18；随着离子强度增加，DJZ-1的溶胀度显著下降，而LXLZ-2基本保持不变；pH变化仅使DJZ-1的溶胀度增加，对LXLZ-2无影响；LXLZ-2能在120 ℃的油藏条件下保持长期热稳定性，两个体系都能有效地发挥PPG弱凝胶体系。

关键词: 防窜封堵, 凝胶, 聚合物, 驱替, 耐温, 耐盐

CLC Number:

TQ577.3

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Figures/Tables 8

Table 1 Monomer compositions for hydrogel synthesis

组分	m/mg
组分	DJZ-1	LXLZ-2
AAm	222.10	366.95
SA	2.50	-
APTAC	-	5.30
AMPS	-	70.80
MBAA	5.35	8.85
膨润土	0.25	0.25

Fig. 1 FT-IR spectra of DJZ-1 and LXLZ-2

Fig. 2 Swelling kinetics of hydrogels

Table 2 Dissolution kinetic parameters of the hydrogels

水凝胶	S_e	k₁/min^-1	k₂/min^-1/2	R²
DJZ-1	28.98	0.002	-0.023	0.99
LXLZ-2	12.27	0.005	0.008	0.99

Fig. 3 Effect of temperature on the swelling degree of hydrogels.

Fig. 4 Effect of salt concentration on the swelling degree of hydrogels

Fig. 5 Effect of pH on the swelling degree of hydrogels

Fig.6 Hydrogel viscosity retention under different aging conditions

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