CN102516963B - 用于油水井套管修复的化学复合树脂封固剂 - Google Patents

Abstract

用于油水井套管修复的化学复合树脂封固剂，应用于地层温度为40～110℃的油水井套管损坏修复加固作业。特征是各组份重量百分比为，苯酚、甲醛预聚缩合物，60～75％；F-46环氧酚醛树脂，10～20％；6101环氧树脂，5～30％；乙二胺，1～5％；三乙醇胺，1～5％；醋酐，0.5～2％；邻苯二甲酸二丁酯，1～3％；乙二醇，2～5％；聚乙烯醇，2～5％；超细晴纶短丝，0.1～0.2％。效果是：能有用油田开发中套管损伤、变形后的修复加固作业，结合钻铣修井工艺技术，在套损套变井段再造复合人工套管，恢复油水井的生产能力。固化后样品抗拉强度10.8～13.1MPa，抗压强度13～87MPa，抗剪切强度9.2～28.9MPa。

Description

用于油水井套管修复的化学复合树脂封固剂

技术领域：

本发明涉及油田采油技术领域，特别适用于在油田开发过程中，因油水井套管损伤、变形造成的套管修复加固作业。

背景技术：

在石油开采过程中，由各种原因造成的油、水井套损套变，一直困扰着油田生产。套损套变严重的常造成油水井停产报废，一方面直接损失设备资产，影响产量；一方面伤害开发井网对油藏储量控制的完成性，影响油藏的整体开发效果。

针对油水井套损套变，国内外所采用的解决方案，都是以单纯机械整形封固为手段的大修技术。包括：

1)通过机械扩张作用，对套变井段进行整形大修。但由于地层的变形力不能释放，套管钢材经外力变形超过屈服强度，整体机械强度下降，常造成整形失败，或整形有效期短。

2)对套损套变井段在固井水泥返高面以上的油水井，采用取换套作业。这在目前是一种最有效的技术，但作业技术难度大，作业成本高，对在固井水泥返高面以下的套损套变井段不适应。

3)采用套管补贴修复技术封闭加固套损套变井段。造成套管缩径，或影响生产作业起下管柱、工具，或因磕碰影响补贴的密封性，造成失效。

4)水泥加固封堵作业。受水泥材料性能的限制，其抗拉、抗剪切强度较低，反应可控时间有限，配成的水泥浆易被水冲释，对各种渗流通道的适应性较差，作业成功率极低，实际使用效果难以满足生产的需要。

发明内容：

本发明的目的是：提供一种用于油水井套管修复的化学复合树脂封固剂，封固剂理化特性为疏水性材料，在水中的溶解度非常低，施工注入过程中不会被地层水和井筒水冲释，未固化前为液体，具有良好的注入性能，对各种流动通道具有很好的穿透能力。注入套管损坏或套管变形井段和注入该地层的复合树脂封固剂，在地层温度作用下，发生化学反应，最终固化为不透水的强度及高的固态树脂，具有良好的化学稳定性和均衡的机械性能，与钻铣工艺结合，在套损套变井段再造一个高强度的复合套管，恢复油水井的生产。

本发明采用的技术方案是：一种用于油水井套管修复的化学复合树脂封固剂，其特征是：各组份重量百分比之和为百分之百；各组分重量百分比为：

主剂：苯酚与甲醛的预聚缩合物，用量60～75％；

助剂1：F-46环氧酚醛树脂，用量10～20％；

助剂2：环氧树脂6101，用量5～30％；

固化剂1：乙二胺，用量1～5％；

固化剂2：三乙醇胺，用量1～5％；

促进剂：醋酐(别名：乙酐，乙酸酐，无水醋酸)，用量0.5～2％；

增塑剂：邻苯二甲酸二丁酯，用量1～3％；

改进剂：乙二醇，用量2～5％。

增强剂1：聚乙烯醇，用量2～5％；

增强剂2：超细晴纶短丝，用量0.1～0.2％。超细晴纶短丝是直径为15um，长度为3～5mm的晴纶丝。

化学封堵剂的制备方法：

1)主剂制备方法：将苯酚：2.5～3重量份；甲醛：1～1.2重量份；苯胺：0.1～0.3重量份；氢氧化钠：0.1～0.25重量份；水：1～1.5重量份；加入到反应釜中，搅拌均匀，加热到70～75℃，恒温30～45min；然后在真空度为70kPa情况下进行脱水20～30min，最后冷却至室温。

2)将苯酚与甲醛的预聚缩合物、F-46环氧酚醛树脂、环氧树脂6101、乙二胺、三乙醇胺、醋酐、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇、聚乙烯醇和超细晴纶短丝加入到反应釜中，在常温下搅拌30～60min，制成用于油水井套管修复的化学复合树脂封固剂。

F-46环氧酚醛树脂为市售商品，有很多生产厂家，如上海树脂厂有限公司有销售；

环氧树脂6101为市售商品，属于双酚A型环氧树脂，全国有很多厂家有生产。如：廊坊诸尔信化工有限公司、大连齐化化工有限公司。

用于油水井套管修复的化学复合树脂封固剂的使用方法：

步骤A、利用钻铣技术对油井套管损坏或套管变形井段进行扩眼；

步骤B、注入化学复合树脂封固剂：将水泥车、配液池及辅助管线、阀门连接到井口装置上；进行试压，以不刺不漏为合格；将用于油水井套管修复的化学复合树脂封固剂用水泥车注入到油井套管损坏或套管变形井段；注入完毕后，关闭油井等候复合树脂封固剂凝三天；

步骤C、利用钻铣技术钻穿油井套管损坏或套管变形井段凝固的复合树脂封固剂，保留在井壁上的凝固的复合树脂封固剂形成人工复合套管，恢复油井井眼。

使用条件：地层温度为40～110℃的油水井。

本发明的有益效果：本发明以苯酚与甲醛的预聚缩合物，环氧氯丙烷、苯酚和甲醛的预聚缩合物，6101环氧树脂等三种树脂中间体复合组成主体材料。使用时，根据油藏温度条件的不同，加入一定比例的固化剂、控制剂、增塑剂、促进剂、改进剂等材料，以获得满足现场施工需要的可控反应时间和固化后的机械性能。封堵剂在未固化前为有一定粘稠度的液态，具有良好的可泵性，对各类孔隙和微细裂缝都具有很好的穿透能力，其在各种孔隙性地层中的穿透能力较水泥浆好。注入地层的封堵剂，在地层温度条件下，经固化剂、控制剂、促进剂等添加剂的作用，引发不饱和基团，发生缩聚反应，最终固化为不透水的、化学性能稳定的高强度固态树脂。在40～110℃条件下，可控反应时间3～8h，固化后样品抗拉强度10.8～13.1MPa，抗压强度13～87MPa，抗剪切强度9.2～28.9MPa；在100℃条件下，固化后样品用浓度分别为10％的HCl、NaOH、NaCl溶液浸泡24h，溶蚀率均小于0.5％。应用于油田开发中套管损伤、变形后的修复加固作业，结合钻铣修井工艺技术，在套损套变井段再造复合人工套管，恢复油水井的生产能力。

具体实施方式

本实施例中，所采用的化学原料均为工业级产品，加入比例均为重量百分比。

实施例1：一种用于油水井窜漏治理的化学复合树脂封固剂，各组份重量百分比为：

主剂：苯酚、甲醛预聚缩合物，用量74.9％；

助剂1：F-46环氧酚醛树脂，用量10％；采用的是上海树脂厂有限公司产品。

助剂2：环氧树脂6101，采用廊坊诸尔信化工有限公司的产品，用量5％；

固化剂1：乙二胺，用量1％；

固化剂2：三乙醇胺，用量1％；

促进剂：醋酐，用量1％；

增塑剂：邻苯二甲酸二丁酯，用量3％；

改进剂：乙二醇，用量2％；

增强剂1：聚乙烯醇，用量2％；

增强剂2：超细晴纶短丝，用量0.1％。

苯酚与甲醛的预聚缩合物的制备方法：将2.5重量份的苯酚、1.2重量份的甲醛、0.3重量份的苯胺、0.1重量份的氢氧化钠、1重量份的水，加入到反应釜中，搅拌均匀，加热到70～75℃，恒温30～45min，在真空度70kPa下进行脱水；冷却至室温。

化学复合树脂封固剂的制备方法：将苯酚与甲醛的预聚缩合物、F-46环氧酚醛树脂、环氧树脂6101、乙二胺、三乙醇胺、醋酐、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇、聚乙烯醇和超细晴纶短丝加入到反应釜中，在常温下搅拌30～60min，制成用于油水井套管修复的化学复合树脂封固剂。

化学复合树脂封固剂的使用方法：测得油水井地层温度为90℃。

步骤A、利用钻铣技术对油井套管损坏或套管变形井段进行扩眼；

步骤B、注入化学复合树脂封固剂：将水泥车、配液池及辅助管线、阀门连接到井口装置上；进行试压，以不刺不漏为合格；将用于油水井套管修复的化学复合树脂封固剂用水泥车注入到油井套管损坏或套管变形井段；注入完毕后，关闭油井等候复合树脂封固剂凝三天；

步骤C、利用钻铣技术钻穿油井套管损坏或套管变形井段凝固的复合树脂封固剂，保留在井壁上的凝固的复合树脂封固剂形成人工复合套管，恢复油井井眼。使用方法比较简单，全是现场技术人员熟知的技术。

由于针对不同井温、不同封堵要求的处理，选用本发明化学复合树脂封固剂在使用时，需要进行有针对性的实验，调整到最佳效果。推荐配方为实施例1～5，在此基础上可以进行有针对性的调整。

实施例1～5的各组分及重量百分比，见表1。

表1

	实施各组分名称	1	2	3	4	5
							1	苯酚与甲醛的预聚缩合物：	74.9	71.8	68.9	65.8	60.9
2	F-46环氧酚醛树脂：	10	11	15	18	15
							3	环氧树脂6101	5	5	7	6	13
4	乙二胺	1	2	1	3	2
							5	三乙醇胺	1	3	1	2	1
6	醋酐	1	2	0.5	1	2
							7	邻苯二甲酸二丁酯	3	1	1	1	2
8	乙二醇	2	2	2.5	2	2
							9	聚乙烯醇	2	2	3	2	2
10	超细晴纶短丝	0.1	0.2	0.1	0.2	0.1

实施例1～5的主剂：苯酚、甲醛预聚缩合物各组分及重量百分比，见表2。

表2

	主剂的各组分	1	2	3	4	5
							1	苯酚	2.5	2.6	2.8	2.9	3
2	甲醛	1.2	1.1	1	1.1	1.2
							3	苯胺	0.3	0.2	0.3	0.1	0.2
4	氢氧化钠	0.1	0.2	0.25	0.1	0.22
							5	水	1	1.2	1.5	1.3	1.4

实施例2～5的制备方法和使用方法与实施例1相同。

Claims (2)

1.一种用于油水井套管修复的化学复合树脂封固剂，其特征是：各组份重量百分比之和为百分之百；各组分重量百分比为：

苯酚与甲醛的预聚缩合物：60～75%；

F-46环氧酚醛树脂，10～20%；

环氧树脂6101，5～30%；

乙二胺，1～5%；

三乙醇胺，1～5%；

醋酐，0.5～2%；

邻苯二甲酸二丁酯，1～3%；

乙二醇，2～5%；

聚乙烯醇，2～5%；

超细晴纶短丝，0.1～0.2%；

所述的苯酚与甲醛的预聚缩合物的制备方法是：将苯酚2.5～3重量份；甲醛1～1.2重量份；苯胺0.1～0.3重量份；氢氧化钠0.1～0.25重量份；水1～1.5重量份；加入到反应釜中，搅拌均匀，加热到70～75℃，恒温30～45min；然后在真空度为70kPa情况下进行脱水20～30min，最后冷却至室温。

2.根据权利要求1所述的用于油水井套管修复的化学复合树脂封固剂，其特征是：其加固油井套管损坏或套管变形井段，再造复合套管的方法是，

步骤A、利用钻铣技术对油井套管损坏或套管变形井段进行扩眼；

步骤B、注入化学复合树脂封固剂：将水泥车、配液池及辅助管线、阀门连接到井口装置上；进行试压，以不刺不漏为合格；将用于油水井套管修复的化学复合树脂封固剂用水泥车注入到油井套管损坏或套管变形井段；注入完毕后，关闭油井等候复合树脂封固剂凝三天；

步骤C、利用钻铣技术钻穿油井套管损坏或套管变形井段凝固的复合树脂封固剂，保留在井壁上的凝固的复合树脂封固剂形成人工复合套管，恢复油井井眼。