二氧化碳响应增稠体系的构建及性能评价

doi:10.12388/j.issn.1673-2677.2026.01.014

新疆石油天然气 ›› 2026, Vol. 22 ›› Issue (1): 125-132.DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2026.01.014

二氧化碳响应增稠体系的构建及性能评价

郑存川¹，宋翼¹，陈神根²，庞喆群²，周必东¹，景乾隆¹

1.西南石油大学化学化工学院，四川成都 610500；2.中国石油新疆油田分公司采油工艺研究院，新疆克拉玛依 834000

收稿日期:2025-05-16 修回日期:2025-12-25 接受日期:2025-12-26 出版日期:2026-03-10 发布日期:2026-03-10
作者简介:郑存川（1987-），2017年毕业于西南石油大学应用化学专业，博士，副教授，目前从事油田化学品研究与开发。（E-mail）zcc870317@163.com
基金资助:
四川省重点研发项目“绿色环保热固性低密度压裂支撑剂研制及连续化生产关键技术”（2021YFG0112）；中国博士后科学基金“页岩气藏转向重复压裂可降解暂堵剂及其降解控制机理”（2018M631100）。

Construction and Performance Evaluation of CO₂ Responsive Thickening System

ZHENG Cunchuan¹，SONG Yi¹，CHEN Shengen²，PANG Zhequn²，ZHOU Bidong¹，JING Qianlong¹

1.College of Chemistry and Chemical Engineering，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，Sichuan，China；2.Oil Production Technology Research Institute，PetroChina Xinjiang Oilfield Company，Karamay 834000，Xinjiang，China

Received:2025-05-16 Revised:2025-12-25 Accepted:2025-12-26 Online:2026-03-10 Published:2026-03-10

摘要/Abstract

摘要： 针对低渗透油层CO₂驱采油过程中出现CO₂气窜导致的采收率下降等问题，以芥酸酰胺丙基二甲基叔胺（PKO-E）和反离子盐构建了一种具有低初始黏度、高CO₂响应性的抗盐耐温封堵体系。针对该体系的基本性能和低渗透油层环境下的注入、封堵性能展开研究。实验结果表明：在温度70 ℃，矿化度9 824.97 mg/L条件下，CO₂响应增稠体系初始黏度在4.7 mPa·s以下，通入CO₂响应增稠后黏度达到600 mPa·s以上，具有低黏、高CO₂响应的特性；在温度70℃，矿化度2.5×10⁴ mg/L条件下CO₂响应增稠体系黏度为453.97 mPa·s；在温度90℃，矿化度9 824.97 mg/L条件下CO₂响应增稠体系黏度为512.26 mPa·s，表明体系具有良好的抗盐耐温性能。在低渗透岩心注入封堵实验中，注入压力小于0.3 MPa，封堵率超过96%，气体减少率达到96%以上，突破压力达到2.31 MPa以上，证明其对低渗透储层中的CO₂气窜通道具有高效封堵能力。研究成果为低渗透油层提高采收率提供了一定参考。

关键词: CO₂响应增稠, 低渗油藏, 抗温, 抗盐, 叔胺基化合物

Abstract: To address the issue of reduced oil recovery caused by CO₂ channeling during CO₂ flooding in low permeability reservoirs，a salt-tolerant and temperature-resistant plugging system with low initial viscosity and high CO₂ responsiveness was developed using erucamidopropyl dimethylamine （PKO‑E） and a counterion salt. The basic properties of the system，along with its injectivity and plugging performance under simulated low permeability reservoir conditions，were systematically investigated. Experimental results showed that at 70 ℃ and a salinity of 9 824.97 mg/L，the CO₂-responsive thickening system exhibited an initial viscosity below 4.7 mPa·s，which increased to above 600 mPa·s after CO₂ introduction，confirming its low initial viscosity and strong CO₂-induced thickening characteristics. The system also demonstrated high salt resistance and thermal stability-maintaining viscosities of 453.97 mPa·s at 70 ℃ with a salinity of 2.5×10⁴ mg/L and 512.26 mPa·s at 90 ℃ with a salinity of 9 824.97 mg/L. In plugging tests using low permeability cores，the injection pressure remained below 0.3 MPa，the plugging efficiency exceeded 96%，the gas reduction rate was above 96%，and the breakthrough pressure reached over 2.31 MPa，which proved the high efficiency sealing capability of the system for CO₂ channeling pathways in low permeability formations. This study provides a useful reference for enhancing oil recovery in such reservoirs.

Key words: CO₂-responsive thickening, low permeability reservoir, temperature resistance, salt resistance, tertiary amine compound

中图分类号:

TQ423

郑存川, 宋翼, 陈神根, 庞喆群, 周必东, 景乾隆.

二氧化碳响应增稠体系的构建及性能评价 [J]. 新疆石油天然气, 2026, 22(1): 125-132.

ZHENG Cunchuan, SONG Yi, CHEN Shengen, PANG Zhequn, ZHOU Bidong, JING Qianlong.

Construction and Performance Evaluation of CO₂ Responsive Thickening System [J]. Xinjiang Oil & Gas, 2026, 22(1): 125-132.

参考文献

［1］胡婷. 二氧化碳在增强石油开采系统中的迁移转化过程与模型研究［D］. 长春：吉林大学，2022. HU Ting. Study on the process model of CO₂ migration and phase transformation in enhanced oil recovery system［D］. Changchun：Jilin University，2022.

［2］苏里亚·阿布力米提. 准东地区彩9井区西山窑组油藏C2380井组CO₂封存影响及评价［D］. 乌鲁木齐：新疆大学，2020. SULIYA Abulimiti. Influence and evaluation of CO₂ storage in C2380 well group Xishanyao Formation reservoir in Cai9 well block of Zhundong area［D］. Urumqi：Xinjiang University，2020.

［3］刘希良，陈浩，李阳，等. 特低渗透砂岩油藏CO₂驱原油动用特征及埋存机理［J］. 石油勘探与开发，2025，52（1）：174-184.LIU Xiliang，CHEN Hao，LI Yang，et al. Oil production characteristics and CO₂ storage mechanisms of CO₂ flooding in ultra-low permeability sandstone oil reservoirs［J］. Petroleum Exploration and Development，2025，52（1）：174-184.

［4］李俊键，席艺霖，张媌，等. 致密油气窜波及控制体系适用性评价［J］. 新疆石油天然气，2024，20（1）：68-76. LI Junjian，XI Yilin，ZHANG Miao，et al. Applicability evaluation of tight oil reservoir gas channeling and sweep control system［J］. Xinjiang Oil & Gas，2024，20（1）：68-76.

［5］张烈辉，张涛，赵玉龙，等. 二氧化碳-水-岩作用机理及微观模拟方法研究进展［J］. 石油勘探与开发，2024，51（1）：199-211. ZHANG Liehui，ZHANG Tao，ZHAO Yulong，et al. A review of interaction mechanisms and microscopic simulation methods for CO₂-water-rock system［J］. Petroleum Exploration and Development，2024，51（1）：199-211.

［6］赵小令，肖晋宇，侯金鸣，等. 中国二氧化碳捕集利用和封存技术经济性与规模预测［J］. 石油勘探与开发，2023，50（3）：657-668. ZHAO Xiaoling，XIAO Jinyu，HOU Jinming，et al. Economic and scale prediction of CO₂ capture，utilization and storage technologies in China［J］. Petroleum Exploration and Development，2023，50（3）：657-668.

［7］朱道义，施辰扬，赵岩龙，等. 二氧化碳驱化学封窜材料与方法研究进展及应用［J］. 新疆石油天然气，2023，19（1）：65-72. ZHU Daoyi，SHI Chenyang，ZHAO Yanlong，et al. Research progress and application of chemical channeling plugging materials and methods for carbon dioxide flooding［J］. Xinjiang Oil & Gas，2023，19（1）：65-72.

［8］ABBAS A H，SULAIMAN W R W，JAAFAR M Z，et al. Numerical study for continuous surfactant flooding considering adsorption in heterogeneous reservoir［J］. Journal of King Saud University-Engineering Sciences，2020，32（1）：91-99.

［9］高文明，王昊，柏宗宪. CO₂驱聚合物凝胶封窜体系性能评价及应用［C］//中国石油新疆油田分公司（新疆砾岩油藏实验室），西安石油大学，陕西省石油学会. 2022油气田勘探与开发国际会议论文集Ⅱ，2022：781-790. GAO Wenming，WANG Hao，BAI Zongxian. Performance evaluation and application of assisted carbon dioxide flooding polymer gel channel blocking system［C］// PetroChina Xinjiang Oilfield Company （Xinjiang Conglomerate Oil Reservoir Laboratory），Xi’an Shiyou University，Shaanxi Petroleum Society. Proceedings of 2022 International Field Exploration and Development Conference Volume II，2022：781-790.

［10］刘雅婕，刘琦. CO₂驱凝胶封窜体系研究进展［J］. 油气地质与采收率，2023，30（2）：122-134. LIU Yajie，LIU Qi. A review of channeling blocking gel systems for CO₂ flooding［J］. Petroleum Geology and Recovery Efficiency，2023，30（2）：122-134.

［11］王维，庞波，郭振华. 裂缝性低渗油藏CO₂气窜规律分析方法及其应用［J］. 西安石油大学学报（自然科学版），2021，36（6）：62-68. WANG Wei，PANG Bo，GUO Zhenhua. A new method for analyzing CO₂ gas channeling in fractured low-permeability reservoir and its application［J］. Journal of Xi'an Shiyou University （Natural Science Edition），2021，36（6）：62-68.

［12］杨子浩，罗智忆，林梅钦，等. 改善低渗油藏二氧化碳气驱油效果的耐温泡沫凝胶体系的构建［J］. 油田化学，2020，37（1）：86-92. YANG Zihao，LUO Zhiyi，LIN Meiqin，et al. Preparation of temperature resistant foam gel system for improving CO₂ gas flooding effect in low permeability reservoir［J］. Oilfield Chemistry，2020，37（1）：86-92.

［13］刘平，刘帅宏，杨敏，等. 空气泡沫驱和二氧化碳驱注入剖面测井方法适用性分析［J］. 石油地质与工程，2024，38（4）：69-76. LIU Ping，LIU Shuaihong，YANG Min，et al. Applicability analysis of injection profile logging methods for air foam flooding and CO₂ flooding［J］. Petroleum Geology and Engineering，2024，38（4）：69-76.

［14］王冰，高超. 二氧化碳驱泡沫封堵剂的开发与应用［J］. 化学工程与装备，2021，（9）：121-122. WANG Bing，GAO Chao. Development and application of foam plugging agents for CO₂ flooding［J］. Chemical Engineering & Equipment，2021，（9）：121-122.

［15］眭世元，肖朴夫，崔茂蕾. 改性硅酮CO₂增稠剂对流体流变性和驱油效率的影响［J］. 油田化学，2023，40（2）：229-234. SUI Shiyuan，XIAO Pufu，CUI Maolei. Effect of modified silicone CO₂ thickener on fluid rheology and oil displacement efficiency［J］. Oilfield Chemistry，2023，40（2）：229-234.

［16］熊春明，魏发林，杨海洋，等. 二氧化碳驱波及控制智能响应流体特征及作用机理［J］. 石油勘探与开发，2023，50（3）：648-656. XIONG Chunming，WEI Falin，YANG Haiyang，et al. Characteristics and mechanism of smart fluid for sweeping control during CO₂ flooding［J］. Petroleum Exploration and Development，2023，50（3）：648-656.

［17］MA T，TANG D Z，JIANG P，et al. The status of enhanced oil recovery by CO₂ injection［J］. Oilfield Chemistry，2007，24（4）：379-383.

［18］SUN Y，HE L，LI C，et al. Application of thickeners in supercritical carbon dioxide EOR and fracturing：A review［J］. Energy & Fuels，2025，39（1）：166-181.

［19］WANG X，ZHANG Q，LIANG S，et al. Systematic review of solubility，thickening properties and mechanisms of thickener for supercritical carbon dioxide［J］. Nanomaterials，2024，14（12）：996.

［20］ZHANG L，OVSEPIAN M，YUAN C. Supercritical carbon dioxide thickening for enhanced oil recovery：Methods，mechanisms，challenges，and outlook［J］. Journal of Molecular Liquids，2025，417：126563.

［21］ZHANG Z，SUN L，HUO X，et al. Rheological properties and gas channeling plugging ability in CO₂ flooding of a hydrophobic nanoparticle-enhanced smart gel system constructed with wormlike micelles［J］. Chemical Engineering Research and Design，2024，202：506-516.

［22］WANG X，LIANG S，ZHANG Q，et al. Molecular dynamics simulation on thickening and solubility properties of novel thickener in supercritical carbon dioxide［J］. Molecules，2024，29（11）：2529.

［23］ZHAO M，YAN X，WANG X，et al. The development of a smart gel for CO₂ mobility control in heterogeneity reservoir［J］. Fuel，2023，342：127844.

［24］YANG Z，HE S，FANG Y，et al. Viscoelastic fluid formed by ultralong-chain erucic acid-base ionic liquid surfactant responds to acid/alkaline，CO₂，and light［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2021，69（10）：3094-3102.

［25］GAO M，ZHANG M，LIU P，et al. From nonionic to zwitterionic：Novel CO₂-responsive zwitterionic wormlike micelles based on zwitterionic surfactant and bola-type asymmetric diamine［J］. Fuel，2023，344：127951.

［26］ZHANG Y，CHU Z，DREISS C A，et al. Smart wormlike micelles switched by CO₂ and air［J］. Soft Matter，2013，9（27）：6217-6221.

［27］TIAN H Y，QUAN H P，HUANG Z Y，et al. Effects of two kinds of viscoelastic surfactants on thickening and rheological properties of a self-thickening acid［J］. Journal of Petroleum Science & Engineering，2021，197107962-1-107962-9.

［28］范锡彦. 耐温耐盐增稠型表面活性剂体系的应用［J］. 石油化工，2019，48（4）：390-395. FAN Xiyan. Application of temperature and salt resistant thickening surfactant system［J］. Petrochemical Technology，2019，48（4）：390-395.

［29］全红平，蒋思龙，马英，等. 一种pH响应性酸化用自增稠聚合物［J］. 石油化工，2020，49（11）：1093-1099. QUAN Hongping，JIANG Silong，MA Ying，et al. Research on a self-thickening and pH-responsive acidification polymer［J］. Petrochemical Technology，2020，49（11）：1093-1099.

［30］XIN Y，LI B F，LI Z M，et al. Gas channeling control with CO₂-responsive gel system in fractured low-permeability reservoirs：Enhancing oil recovery during CO₂ flooding［J］. Separation and Purification Technology，2025，353：128475.

[1]	罗平亚, 贺佳宁, 段永强, 张勇, 游子卫, 刘平江, 陈利, 白杨, 王韧, 白英睿. 一种面向深部复杂地层的纳米凝胶增黏堵漏剂性能评价 [J]. 新疆石油天然气, 2026, 22(1): 1-8.
[2]	袁玥辉, 屈沅治, 高世峰, 戎克生, 叶成, 刘可成. 抗温抗盐水基钻井液降滤失剂研究进展[J]. 新疆石油天然气, 2023, 19(2): 62-68.
[3]	孙锡泽, 许成军, 罗腾, 郭拥军, 任洪达, 罗平亚. 高效防膨抗盐滑溜水压裂液体系研究[J]. 新疆石油天然气, 2021, 17(3): 79-83.
[4]	苗玉礼, 汤程辉, 李鹏, 杨玉山, 余铁静, 邱勇. 渭北浅层低渗油藏防污染高效举升工艺技术[J]. 新疆石油天然气, 2019, 15(4): 75-78.
[5]	吴安林, 李嘉, 孙亚东, 张晓虎, 于世虎. 威远区块复合压裂液体系性能评价与应用[J]. 新疆石油天然气, 2019, 15(2): 85-87.
[6]	李炼民, 王永凯, 黄强强. Y油田频繁洗井及治理技术对策研究[J]. 新疆石油天然气, 2017, 13(3): 59-61.
[7]	杨欢. 致密油藏纳米增注体系实验研究[J]. 新疆石油天然气, 2017, 13(1): 76-81.
[8]	王学成, 南鑫, 陈杰. G33S型抗盐水泥浆固井技术在吐哈盐(膏)层的应用[J]. 新疆石油天然气, 2015, 11(2): 35-39.
[9]	李恩耀, 李腾, 鱼文军, 刘勇, 刘新力. 玛北油田玛2井区压裂工艺技术分析[J]. 新疆石油天然气, 2015, 11(2): 80-84.
[10]	黄波, 郎建军, 李佳琦. “缝内转向压裂”——一种新的转向压裂技术方法探索研究[J]. 新疆石油天然气, 2012, 8(z1): 45-50.
[11]	邓伟兵, 龙小梁, 江铭政, 徐克山. 耐温抗盐调堵剂实验研究[J]. 新疆石油天然气, 2012, 8(z1): 87-92.
[12]	黄治中, 杨玉良, 马世昌, 段利波. 抗220 ℃高温水基钻井液技术研究[J]. 新疆石油天然气, 2009, 5(3): 52-55.
[13]	赵玲莉, 王晓惠, 白翔, 孔明伟, 王燕. 石南21井区低渗油藏堵水工艺技术研究[J]. 新疆石油天然气, 2009, 5(2): 45-49.
[14]	余贝贝, 唐海, 吕栋梁, 李东林, 吕渐江. 低渗油藏超前注水改善注采井距研究[J]. 新疆石油天然气, 2008, 4(2): 59-60.
[15]	吕文新, 金萍, 林军, 张广群, 刘永萍. 特低渗透裂缝砾岩油藏水淹层识别综合技术研究——以克拉玛依油田二叠系八区下乌尔禾组油藏为例[J]. 新疆石油天然气, 2007, 3(4): 35-39.

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