CN107129798B - 一种耐高温、可渗透人工井壁防砂剂 - Google Patents

一种耐高温、可渗透人工井壁防砂剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温、可渗透人工井壁防砂剂，属于石油开采用助剂技术领域。人工井壁防砂剂由以下质量份数的组分组成：固结剂95～105份，充填增强剂13～17份，磺化酮醛缩聚物10～14份，聚酰胺树脂9～11份，羧甲基纤维素0.3～0.7份，木质素磺酸钙0.8～1.2份。该防砂剂的耐温性能良好(耐350℃高温)、渗透性高(渗透率≥0.5dc)、抗压强度大(强度≥6MPa)、耐冲刷性能强(耐5MPa冲刷强度)，并且材料成本低，使用方便，与清水混合后于油层温度下泵入目的层，即可在地层孔隙表面固结形成与油层渗透率相近的人工井壁，达到防砂的目的，适用于油田热采后期油井的防砂治理。

Description

一种耐高温、可渗透人工井壁防砂剂
技术领域
本发明涉及一种耐高温、可渗透人工井壁防砂剂，属于石油开采用助剂技术领域。
背景技术
在稠油开采开发后期，由于长期的强采强注，油层受吞吐激励的影响，出砂加剧且累积出砂量增加，地层亏空严重，部分井地层骨架破坏严重，同时地层砂涌堵井筒，使得油井作业频繁，生产时率降低，严重制约了油田后期的开发水平和经济效益。为缓解油田后期开发与出砂间的矛盾，提高油井生产时率和开发效果，实现稳产增产，对油井进行防砂处理，保证油层不被伤害，是改善油田开发效果的重要措施之一。
公告号CN101724386B的发明专利公开了一种低温充填防砂剂，由固结剂(油井水泥，强度等级≥42.5MPa)、增强剂(工业用硫酸钙粉，粒度≤0.04mm)、分散剂(钠质膨润土)、渗透剂(柴油)、膨胀剂(碳酸铵)、缓蚀剂(硼砂粉)按照重量比0.65～0.7:0.18～0.22：0.003～0.006:0.1～0.15:0.001～0.0015:0.003～0.006组成，该防砂剂在地层中通过自身及与地层砂的固结作用，能在近井地带形成可渗透人工井壁，经注汽提高固结强度后，在地层中阻挡和固结地层砂，达到防止油井出砂的目的。然而，该化学助剂的防砂有效期短、有效率低(仅50％左右)，因主要采用气体增孔法，施工难度大，增孔效果难以把握，对油层伤害较大，并且防砂后日产液量明显降低，生产效益不明显，严重影响了稠油热采整体治理。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐温性能良好、渗透性高、抗压强度大、耐冲刷性能强的人工井壁防砂剂。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
人工井壁防砂剂，由以下质量份数的组分组成：固结剂95～105份，充填增强剂13～17份，磺化酮醛缩聚物10～14份，聚酰胺树脂9～11份，羧甲基纤维素0.3～0.7份，木质素磺酸钙0.8～1.2份。
所述固结剂为硅酸盐水泥，强度等级≥32.5MPa。
所述充填增强剂可采用炉渣、粉煤灰、石英砂中任意一种或多种。优选炉渣与石英砂，或者炉渣与粉煤灰的组合，以质量比计，炉渣:石英砂＝1～2:1，炉渣:粉煤灰＝3.5～4.5:1。
所述磺化酮醛缩聚物主要由原料硫酸钠、甲醛和丙酮在温度75～95℃下缩聚反应制得。具体制备步骤为：将无水硫酸钠加入水(以质量比计，无水硫酸钠:水＝0.1～0.15:1)中混合，加热至45～55℃；于搅拌条件下加入甲醛与丙酮的混合液(以体积比计，甲醛:丙酮＝2～3:1)，并升温至75～95℃反应2.5～4h，反应完毕，干燥，即得。优选的，升温反应分两步进行，即先升温至75～85℃反应1～1.5h，再升温至86～95℃反应1.5～2.5h。
防砂剂中各组分作用如下：
固结剂采用硅酸盐水泥，可同时具备早期强度和长期强度，并且可以与充填增强剂协同增大抗压强度并提高渗透率；充填增强剂采用炉渣、粉煤灰、石英砂中任意一种或多种，有助于提高固结剂的抗压强度和渗透率，比如炉渣与粉煤灰的组合能协同固结剂在保证原抗压强度的同时提高渗透率，炉渣与石英砂的组合能协同固结剂在保证原渗透率的同时增大抗压强度；磺化酮醛缩聚物作为分散剂，能改善固结剂体系的分散性，使固结体性能稳定；聚酰胺树脂作为油溶性增孔剂，能提升固结剂的孔隙度，使防砂剂具备较好的油溶性；羧甲基纤维素作为降失水剂，能改善滤饼结构，降低泥浆失水量；木质素磺酸钙作为缓凝剂，通过调整其用量可有效控制防砂剂的初凝时间，便于现场施工操作。将上述各组分混合作为防砂剂，组分间协同能提高防砂剂的耐温性能、渗透性抗压强度和耐冲砂性能。
将以上各组分混匀即得人工井壁防砂剂。
本发明的有益效果：
本发明中人工井壁防砂剂的耐温性能良好(耐350℃高温)、渗透性高(渗透率≥0.5dc)、抗压强度大(强度≥6MPa)、耐冲刷性能强(耐5MPa冲刷强度)，并且材料成本低，使用方便，与清水混合后于油层温度下泵入目的层，即可在地层孔隙表面固结形成与油层渗透率相近的人工井壁，达到防砂的目的，适用于油田热采后期油井的防砂治理。
具体实施方式
下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
人工井壁防砂剂，由以下质量的组分组成：固结剂硅酸盐水泥(强度等级≥32.5MPa)3650公斤，充填增强剂炉渣和粉煤灰(以质量比计，炉渣:粉煤灰＝4:1)550公斤，分散剂磺化酮醛缩聚物425公斤，油溶性增孔剂聚酰胺树脂325公斤，降失水剂羧甲基纤维素15公斤，缓凝剂木质素磺酸钙35公斤。
磺化酮醛缩聚物的制备步骤如下：将无水硫酸钠、水按照质量比0.12:1混合均匀，并加热至50℃；于搅拌条件下缓慢加入甲醛与丙酮的混合液(以体积比计，甲醛:丙酮＝2.5:1)，并升温至80℃，恒温反应1h，继续升温至90℃反应2h，反应完毕，于120℃下烘干，研磨得到固体粉末。
实施例2
人工井壁防砂剂，由以下质量份数的组分组成：固结剂硅酸盐水泥(强度等级≥32.5MPa)95份，充填增强剂炉渣和粉煤灰(以质量比计，炉渣:粉煤灰＝3.5:1)17份，分散剂磺化酮醛缩聚物10份，油溶性增孔剂聚酰胺树脂11份，降失水剂羧甲基纤维素0.3份，缓凝剂木质素磺酸钙1.2份。
磺化酮醛缩聚物的制备步骤如下：将无水硫酸钠、水按照质量比0.1:1混合均匀，并加热至55℃；于搅拌条件下缓慢加入甲醛与丙酮的混合液(以体积比计，甲醛:丙酮＝3:1)，并升温至75℃，恒温反应1.5h，继续升温至86℃反应2.5h，反应完毕，于120℃下烘干，研磨得到固体粉末。
实施例3
人工井壁防砂剂，由以下质量份数的组分组成：固结剂硅酸盐水泥(强度等级≥32.5MPa)105份，充填增强剂炉渣和粉煤灰(以质量比计，炉渣:粉煤灰＝4.5:1)13份，分散剂磺化酮醛缩聚物14份，油溶性增孔剂聚酰胺树脂9份，降失水剂羧甲基纤维素0.7份，缓凝剂木质素磺酸钙0.8份。
磺化酮醛缩聚物的制备步骤如下：将无水硫酸钠、水按照质量比0.15:1混合均匀，并加热至45℃；于搅拌条件下缓慢加入甲醛与丙酮的混合液(以体积比计，甲醛:丙酮＝2:1)，并升温至85℃，恒温反应1h，继续升温至95℃反应1.5h，反应完毕，于120℃下烘干，研磨得到固体粉末。
实施例4
人工井壁防砂剂，由以下质量份数的组分组成：固结剂硅酸盐水泥(强度等级≥32.5MPa)100份，充填增强剂炉渣和石英砂(以质量比计，炉渣:石英砂＝1.5:1)15份，分散剂磺化酮醛缩聚物12份，油溶性增孔剂聚酰胺树脂10份，降失水剂羧甲基纤维素0.5份，缓凝剂木质素磺酸钙1份。
磺化酮醛缩聚物的制备同实施例1。
实施例5和6基本同实施例4，区别仅在于炉渣与石英砂的质量比为2:1、1:1。
试验例
防砂剂性能指标检测，包括：
1)制备固结体
分别按照实施例1～6中防砂剂配方准确取各组分，加入清水中，使用恒速搅拌器顺时针搅拌，搅拌速度120r/min，至各组分分散均匀，得到密度1.26g/cm3的浆体。
将玻璃管模具
Figure BDA0001268321430000042
置于玻璃板上，使用药匙将搅拌均匀的浆体快速装入模具中，适量填充(浆体过少则填充不完全，浆体过多又会没过模具)，填充完毕，排除浆体中气泡并轻轻压实(避免固结体中出现大量孔隙)，用另一块玻璃板盖住管口；将模具连同浆体整体放入恒温水浴锅中，待温度达到70℃时开始固结，固结结束，取出固结体。
2)抗压强度、渗透率和耐冲刷性能测定
a.抗压强度
按照SY/T 5276-2000《化学防砂人工岩心抗折强度、抗压强度及气体渗透率的测定》标准，取固结体试样(表面要求无缺损或裂纹，每组至少3块)，将试样两端磨平并保持平行，清除试样表面杂质颗粒，进行抗压强度测试。
b.渗透率
按照SY/T 5276-2000《化学防砂人工岩心抗折强度、抗压强度及气体渗透率的测定》标准，采用岩心渗透率测试仪直接测定固结体试样的渗透率。
c.耐冲刷性能
在不同压力条件下(1～5MPa)，运用高温高压釜(设定转速600r/min)模拟井下冲刷作用，实验结束，测试试样的抗压强度，通过对比实验前后抗压强度的变化，评价防砂剂的耐冲刷性能。
检测结果见下表1。
表1实施例1～6中防砂剂性能指标检测结果
Figure BDA0001268321430000041

Claims (6)

1.人工井壁防砂剂，其特征在于：由以下质量份数的组分组成：固结剂95~105份，充填增强剂13~17份，磺化酮醛缩聚物10~14份，聚酰胺树脂9~11份，羧甲基纤维素0.3~0.7份，木质素磺酸钙0.8~1.2份；所述固结剂为硅酸盐水泥，强度等级≥32.5MPa；所述充填增强剂为炉渣与石英砂，或者炉渣与粉煤灰的组合，以质量比计，炉渣:石英砂=1~2:1，炉渣:粉煤灰=3.5~4.5:1。
2.根据权利要求1所述的防砂剂，其特征在于：所述磺化酮醛缩聚物主要由原料无水硫酸钠、甲醛和丙酮在温度75~95℃下缩聚反应制得。
3.根据权利要求2所述的防砂剂，其特征在于：磺化酮醛缩聚物的具体制备步骤为：将无水硫酸钠加入水中混合，加热至45~55℃；于搅拌条件下加入甲醛与丙酮的混合液，并升温至75~95℃反应2.5~4h，反应完毕，干燥，即得。
4.根据权利要求3所述的防砂剂，其特征在于：以质量比计，无水硫酸钠:水=0.1~0.15:1。
5.根据权利要求3所述的防砂剂，其特征在于：以体积比计，甲醛:丙酮=2~3:1。
6.根据权利要求3所述的防砂剂，其特征在于：反应分两步进行，先升温至75~85℃反应1~1.5h，再升温至86~95℃反应1.5~2.5h。
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