CN101735784B - 一种高强度油井封堵胶体及制备方法 - Google Patents

一种高强度油井封堵胶体及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高强度油井封堵胶体及制备方法。高强度油井封堵胶体由纤维素衍生物与含乙烯基亲水性单体的接枝共聚物为成胶剂、金属交联剂、氧化破胶剂、氧化破胶促进剂、膨润土及水构成，各成分的配比为：成胶剂为油井封堵胶体质量的0.5-2.5wt％，金属交联剂为油井封堵胶体质量的0.02-0.5wt％，氧化破胶剂为油井封堵胶体质量的0.01-0.2wt％，氧化破胶促进剂为油井封堵胶体质量的0.01-0.2wt％，膨润土为油井封堵胶体质量的1-10wt％，其余为水。本发明提供一种高强度油井封堵胶体，交联时间可控制在0.5-360min，油井封堵胶体在30-120℃下，2-240h可破胶解粘，解粘后的粘度低于20-80mpa.s。

Description

一种高强度油井封堵胶体及制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度油井封堵胶体及制备方法。
背景技术
在现代油田工业，油气采出或修井、完井作业中，常需采用封堵剂暂时封堵漏失地层、防止油气窜漏。待作业完成后又能自动水化或采用化学方法解堵，对地层伤害小。
在已有技术中，“抗高温完井暂堵液”(CN1047686A)，以乙醇为分散剂，田菁胶为原料，通过四氯化钛交联得到冻胶。但其冻胶耐温差，承压能力有限，且钛交联剂成本高、交联及破胶时间不易控制。另外，“液体胶塞封堵剂”(CN97118989.7)中，采用胍胶同重铬酸钾反应得到冻胶。该技术采用的原料胍胶成本高，且解堵水化液中胍胶含量较高，给后续施工带来不便。
采用天然产物同水溶性聚合物接枝制备封堵剂成胶剂，通过选取适当的交联剂与破胶剂，可实现封堵胶体的可控交联与破胶。且封堵胶体强度高、粘弹性好、耐温性优异。关于这类高强度封堵胶体的专利还未见报道。
发明内容
本发明提供一种高强度油井封堵胶体及其制备方法。
本发明的高强度油井封堵胶体由成胶剂、金属交联剂、氧化破胶剂、氧化破胶促进剂、膨润土及水构成；成胶剂为油井封堵胶体质量的0.5-2.5wt％，金属交联剂为油井封堵胶体质量的0.02-0.5wt％，氧化破胶剂为油井封堵胶体质量的0.01-0.2wt％，氧化破胶促进剂为油井封堵胶体质量的0.01-0.2wt％，膨润土为油井封堵胶体质量的1-10wt％，其余为水；
所述的成胶剂为纤维素衍生物与含乙烯基亲水性单体的接枝共聚物；所述的含乙烯基亲水性单体是丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；所述的纤维素衍生物是羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素或羧甲基羟丙基纤维素；
所述的金属交联剂为醋酸铬、硫酸铬钾、二氯氧锆、四氯化钛、硫酸铬、硫酸亚钛、有机钛或有机锆；
所述的氧化破胶剂为叔丁基过氧化氢、过硫酸铵或过硫酸钾；
所述的氧化破胶促进剂为四甲基乙二胺、亚硫酸氢钠或亚硫酸钠。
本发明提供一种高强度油井封堵胶体的制法的步骤和条件如下：
(1)在反应容器中，将纤维素衍生物、含乙烯基亲水性单体和去离子水按质量比为10∶20-200∶100-1000的比例制成水溶液，调整体系pH为6.5-7.0，充N2除去体系中的氧；加入单体质量的0.02-1wt％的引发剂过硫酸铵；在40-60℃下反应2-6h，所得产物经水稀释成质量浓度为0.5-2.5wt％的水溶液，得到制备高强度油井封堵剂的成胶剂基液；
(2)将步骤(1)得到的油井封堵剂基液，加入油井封堵胶体质量的0.02-0.5wt的交联剂、油井封堵胶体质量的0.01-0.2wt％的氧化破胶剂及油井封堵胶体质量的0.01-0.2wt％的氧化破胶促进剂，同时加入油井封堵胶体质量的1-10wt％膨润土，得到一种高强度油井封堵胶体。
有益效果：本发明提供一种高强度油井封堵胶体其油井封堵胶体可在0.5-360min内实现交联。油井封堵胶体在30-120℃下，2-240h可解粘，解粘后粘度低于20-80mpa.s。
具体实施方式
实施例1
在反应容器中，将羧甲基纤维素和丙烯酰胺单体按羧甲基纤维素∶丙烯酰胺∶水(质量比)＝10∶20-200∶750制成水溶液，调整体系pH为7.0，充N2除去体系中的氧，加入0.5wt％(相对单体质量)的引发剂(1wt％过硫酸铵溶液)，在50℃下反应5h；反应产物稀释成质量浓度为0.5-2.5wt％的水溶液，可得到一种制备油井封堵剂的成胶剂基液。基液表观粘度测量采用RV-20旋转粘度计，在25℃下170S-1剪切速率下完成。结果列于表1：
表1
实施例2
在反应容器中，将10g羧甲基羟乙基纤维素、150gN，N-二甲基丙烯酰胺单体与1000g水制成水溶液，调整体系pH为7.0，充N2除去体系中的氧，加入0.5wt％(相对单体质量)的引发剂(1wt％过硫酸铵溶液)，在50℃下反应5h；反应产物稀释成质量浓度为2.0wt％的水溶液，可得到一种制备油井封堵剂的成胶剂基液。基液表观粘度测量采用RV-20旋转粘度计，在25℃下170S-1剪切速率下完成，其表观粘度为135mpa.s。
实施例3
在反应容器中，将10g羧甲基羟丙基纤维素、50g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体与100g水制成水溶液，调整体系pH为7.0，充N2除去体系中的氧，加入0.5wt％(相对单体质量)的引发剂(1wt％过硫酸铵溶液)，在50℃下反应5h；反应产物稀释成质量浓度为2.0wt％的水溶液，可得到一种制备油井封堵剂的成胶剂基液。基液表观粘度测量采用RV-20旋转粘度计，在25℃下170S-1剪切速率下完成，其表观粘度为106mpa.s。
实施例4
在反应容器中，将10g羧甲基纤维素、150g丙烯酸单体与1000g水制成水溶液，调整体系pH为7.0，充N2除去体系中的氧，加入0.5wt％(相对单体质量)的引发剂(1wt％过硫酸铵溶液)，在50℃下反应5h；反应产物稀释成质量浓度为0.5-2.5wt％的水溶液，可得到一种制备油井封堵剂的成胶剂基液。基液表观粘度测量采用RV-20旋转粘度计，在25℃下170S-1剪切速率下完成，其表观粘度为121mpa.s。
实施例5
在反应容器中，将10g羧甲基纤维素、150g N-乙烯基吡咯烷酮单体与1000g水制成水溶液，调整体系pH为7.0，充N2除去体系中的氧，加入0.5wt％(相对单体质量)的引发剂(1wt％过硫酸铵溶液)，在50℃下反应5h；反应产物稀释成质量浓度为2.0wt％的水溶液，可得到一种制备油井封堵剂的成胶剂基液。基液表观粘度测量采用RV-20旋转粘度计，在25℃下170S-1剪切速率下完成，其表观粘度为118mpa.s。
实施例6
在反应容器中，将10g羧甲基纤维素和40g丙烯酸单体加入到300g水中制成水溶液，调整体系pH为6.5，充N2除去体系中的氧，加入0.02wt％(相对单体质量)的引发剂(1wt％过硫酸铵溶液)，在60℃下反应2h；所得产物经水稀释成质量浓度为2.0wt％的水溶液，可得到一种制备油井封堵剂的成胶剂基液。
在油井封堵剂基液中加入油井封堵胶体质量的0.02-0.5wt％的交联剂(1wt％醋酸铬溶液)、油井封堵胶体质量的0.01wt％的氧化破胶剂(1wt％过硫酸铵水溶液)及油井封堵胶体质量的0.02wt％的氧化破胶促进剂(1wt％亚硫酸氢钠水溶液)，同时加入油井封堵胶体质量的5wt％膨润土，得到一种高强度油井封堵胶体。
固定170S-1剪切速率，测量油井封堵剂基液表观粘度；在体系交联成凝胶的过程中，固定1.5S-1剪切速率，每间隔10min测量凝胶的粘度，确定凝胶粘度所能达到的最大值及达到最大值所需时间；粘度测量采用Haake R600流变仪完成。
表2
Figure G2009102180084D00061
实施例7
在反应容器中，将10g羧甲基羟乙基纤维素和150g丙烯酰胺单体加入到800g水中制成水溶液，调整体系pH为6.5，充N2除去体系中的氧，加入1.0wt％(相对单体质量)的引发剂(1wt％过硫酸铵溶液)，在50℃下反应5h；所得产物经水稀释成质量浓度为1.2wt％的水溶液，可得到一种制备油井封堵剂的成胶剂基液。
在油井封堵剂基液中加入油井封堵胶体质量的0.02-0.5wt％的交联剂(1wt％三氯化铁溶液)、油井封堵胶体质量的0.03wt％的氧化破胶剂(1wt％过硫酸铵水溶液)及油井封堵胶体质量的0.06wt％的氧化破胶促进剂(1wt％亚硫酸氢钠水溶液)，同时加入油井封堵胶体质量的10wt％膨润土，得到一种高强度油井封堵胶体。
固定170S-1剪切速率，测量油井封堵剂基液表观粘度；在体系交联成凝胶的过程中，固定1.5S-1剪切速率，每间隔10min测量凝胶的粘度，确定凝胶粘度所能达到的最大值及达到最大值所需时间；粘度测量采用Haake R600流变仪完成。
表3
实施例8
在反应容器中，将10g羧丙基纤维素和100g丙烯酰胺单体加入到1000g水中制成水溶液，调整体系pH为7.0，充N2除去体系中的氧，加入0.5wt％(相对单体质量)的引发剂(1wt％过硫酸铵溶液)，在40℃下反应6h；所得产物经水稀释成质量浓度为2wt％的水溶液，可得到一种制备油井封堵剂的成胶剂基液。
在油井封堵剂基液中加入油井封堵胶体质量的0.05wt％的交联剂(1wt％硫酸铁溶液)、油井封堵胶体质量的0.01-0.1wt％的氧化破胶剂(1wt％过硫酸铵水溶液)及油井封堵胶体质量的0.05wt％的氧化破胶促进剂(1wt％亚硫酸氢钠水溶液)，同时加入油井封堵胶体质量的2wt％膨润土，得到一种高强度油井封堵胶体。
将交联后油井封堵胶体在30℃恒温，固定1.5S-1剪切速率，每间隔2小时测量凝胶粘度，确定凝胶破胶所需的时间；最后固定170S-1剪切速率，测量破胶后残液的粘度。粘度测量采用Haake R600流变仪完成。
表4
Figure G2009102180084D00081
实施例9
在反应容器中，将10g羧甲基纤维素和50gN-乙烯基吡咯烷酮单体加入到500g水中制成水溶液，调整体系pH为7.0，充N2除去体系中的氧，加入0.7wt％(相对单体质量)的引发剂(1wt％过硫酸铵溶液)，在60℃下反应4h；所得产物经水稀释成质量浓度为2.5wt％的水溶液，可得到一种制备油井封堵剂的成胶剂基液。
在油井封堵剂基液中加入油井封堵胶体质量的0.04wt％的交联剂(1wt％醋酸铬溶液)、油井封堵胶体质量的0.01-0.1wt％的氧化破胶剂(0.1wt％叔丁基过氧化氢溶液)，同时加入油井封堵胶体质量的3wt％膨润土，得到一种高强度油井封堵胶体。
将交联后油井封堵胶体在120℃恒温，固定1.5S-1剪切速率，每间隔2h测量凝胶粘度，确定凝胶粘度开始下降及下降至最小值的时间；最后固定170S-1剪切速率，测量破胶后残液的粘度。粘度测量采用Haake R600流变仪完成。
表5
Figure G2009102180084D00082

Claims (2)

1.一种高强度油井封堵胶体，其特征在于，其由成胶剂、金属交联剂、氧化破胶剂、氧化破胶促进剂、膨润土及水构成；成胶剂为油井封堵胶体质量的0.5-2.5wt％，金属交联剂为油井封堵胶体质量的0.02-0.5wt％，氧化破胶剂为油井封堵胶体质量的0.01-0.2wt％，氧化破胶促进剂为油井封堵胶体质量的0.01-0.2wt％，膨润土为油井封堵胶体质量的1-10wt％，其余为水；
所述的成胶剂为纤维素衍生物与含乙烯基亲水性单体的接枝共聚物；所述的含乙烯基亲水性单体是丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；所述的纤维素衍生物是羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素或羧甲基羟丙基纤维素；
所述的金属交联剂为醋酸铬、硫酸铬钾或硫酸铬；
所述的氧化破胶剂为叔丁基过氧化氢、过硫酸铵或过硫酸钾；
所述的氧化破胶促进剂为四甲基乙二胺、亚硫酸氢钠或亚硫酸钠。
2.如权利要求1所述的一种高强度油井封堵胶体的制备方法，其特征在于，步骤和条件如下：
(1)在反应容器中，将纤维素衍生物、含乙烯基亲水性单体和去离子水按质量比为10∶20-200∶100-1000的比例制成水溶液，调整体系pH为6.5-7.0，充N2除去体系中的氧；加入单体质量的0.02-1wt％的引发剂过硫酸铵；在40-60℃下反应2-6h，所得产物经水稀释成质量浓度为0.5-2.5wt％的水溶液，得到制备高强度油井封堵剂的成胶剂基液；
(2)将步骤(1)得到的油井封堵剂基液，加入油井封堵胶体质量的0.02-0.5wt％的交联剂、油井封堵胶体质量的0.01-0.2wt％的氧化破胶剂及油井封堵胶体质量的0.01-0.2wt％的氧化破胶促进剂，同时加入油井封堵胶体质量的1-10wt％膨润土，得到一种高强度油井封堵胶体。
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